用于炼钢的镍铜铁合金及制备方法
【专利摘要】本发明是提供炼钢合金剂——镍铜铁合金。其制备方法是用硫化镍、硫化铜矿（含矿精粉）作原料，用鳞铁加熔剂作脱硫剂。在熔炉中一步火法熔炼镍铜铁合金，脱硫剂的用量根据所用硫化矿中含硫量与鳞铁加熔剂的含氧比为1∶0.3-0.8，鳞铁与熔剂的比在1∶1-5之间。这样不但脱除镍、铜铁中的硫，同时保留矿物带入合金的铁。用于炼钢即能达到镍、铜的合金化的同时，还能增加钢产量。在炉料中还要加入炉料总量的5%-10%的碳质燃料。合金中含镍和铜2-50%，余量为铁和不可避免杂质。也可以此方法生产铜铁和镍铁合金，用于炼钢的合金剂。用本发明的镍铜铁作炼钢的合金剂，可降低钢成本。有较好的经济效益和社会效益。
【专利说明】用于炼钢的镍铜铁合金及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明是用于炼钢的镍铜铁合金及制备方法，属于化学冶金【技术领域】。
【背景技术】
[0002]镍和铜同属于有色重金属，它们的理化性质、冶炼工艺、矿物资源上都是十分相似，又同都是炼钢合金化元素，它们又都能与硅、铁等形成合金。这对研究和生产镍和铜的制造提供了有利条件和科学依据。
[0003]它们用矿石或精矿生产镍铜铁的生产方法较多，概括起来有火法与湿法两大类。火法生产镍和铜是主要方法，占镍铜产量的80%(质量以下同)以上。镍、铜硫化矿的火法生产工艺流程:第一步，硫化矿/精矿焙烧；第二步，在熔炉中熔炼成镍锍或铜锍，是镍或铜、铁和硫的化合物；第三步，转炉吹炼去除硫、铁及其他杂质，生产粗镍或粗铜；第四步，电解精炼生产电镍、铜。
[0004]目前，除火法生产镍、铜以外，尚有其他方法。如镍铁合金，是用碳热还原法生产，所用的原料只限于氧化镍矿和硅酸盐镍矿；也有火法生产的镍铜铁合金，它是用石灰与矿物中的铁比0.25—0.5%作熔剂，合金中含硅5%，这种合金在无硅钢和低硅钢中是不能使用。在炼钢的铁合金中，含硅5%以下为杂质。若在炼钢中全面使用这种合金，必须进行除硅处理；也有的技术是一次火法熔炼粗铜，是用石灰或石灰石作脱硫剂生产的粗铜含杂质较多。须电解在炼钢中才能使用；现在市场上也有镍铜铁合金，它是用纯金属的废料二次重熔制成一种合金。由于受资源限制产量低，价格也不便宜。上述技术生产的镍、铜及合金由于杂质较多，生产成本高，价格较贵等原因，在炼钢中尚未能使用，目前仍用纯金属镍和铜作合金剂。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是用鳞铁加熔剂脱硫，一步火法生产镍铜铁合金，用于炼钢合金剂，替代纯金属的镍和铜。生产工艺简单，生产成本低，可创造更好的经济效益和社会效益。
[0006]本发明生产的镍铜铁合金，用镍铜的硫化矿(精矿)作原料，用鳞铁(含有FeO、Fe203> Fe3O4)与熔剂(如:石灰、石灰石、电石、莹石等)，配合使用作脱硫剂。在熔炉(如鼓风炉、反射炉、电炉等)中，一步法熔炼镍铜铁合金。要用氧化矿作原料时，将它们的氧化矿经硫化焙烧处理，再进行火法熔炼。
[0007]本发明用硫化矿生产镍铜铁，其原理是:硫化铜(CuS)、硫化镍(NiS)在500°C左右，生成硫化亚铜(Cu2S)、硫化亚镍(Ni2S)即4CuS —2Cu2S+SjP4NiS —2 Ni2S +S20硫化亚铜和硫化亚镍在1150°C以上时，鳞铁和熔剂中的氧与硫化亚铜硫化亚镍中的硫结合，生成二氧化硫逸出，铜与铁结合生成镍铜铁合金。即:Cu2S+Ni2S + 2Fe0=2FeCuNi+S02 ?。
[0008]鳞铁与熔剂配合使用脱硫剂，一、増強氧化铁的活度，提高鳞铁脱硫能力，二、熔剂中氧化物中的氧也参与脱硫，三、炉渣流动性好。要硫化矿中含硫过高O 20%)，用鳞铁量大，使铜铁合金中含铁过高。这时可少用鳞铁，多加熔剂，减少合金中的铁含量。鳞铁与熔剂配合比，应根据硫化矿中铁和硫的含量多少变化而变化。鳞铁与熔剂的比1-5之间。
[0009]所用硫化镍矿(含精矿粉)或硫化铜(含精矿粉)中的含硫量，与鳞铁加熔剂中的含氧量的比例为1:0.3—0.8。在炉料中还要加入5%-10%的碳质燃料，如煤、焦炭等。
[0010]镍与铜的理化行为相似，矿物性质相似，生产工艺基本相同，又能与铁形成合金。镍、铜矿多为共生矿，镍矿中含有少量的铜，铜矿中含有少量的镍，称镍铜硫化矿。因此，合金中含有少量的镍或铜。合金中要提高镍的成分，可增镍矿用量。合金中要提高铜的成分，可增铜矿用量，制成合金为镍铜铁合金。
[0011]要提高合金中镍或铜含 量，用镍、铜矿和矿精粉达不到合金成分时，可选用冰镍或冰铜替代它们的矿物。
[0012]可以用铜铁或镍铁与金属铜、镍进行二次重熔，制成镍铜铁合金。
[0013]目前，生产铜、镍工艺是:将硫化矿原料投入熔炉中，生产出镍或铜、铁、硫的化合物——冰镍或冰铜。在将冰铜或冰镍投入转炉熔炼，吹入富氧空气脱除冰铜或冰镍中的硫，制成粗铜或粗镍。在脱硫同时，将冰铜或冰镍中的大量铁和少量的钴、铬等炼钢有用元素被空气氧化成为渣去除。对于炼钢的材料是种资源浪费。本发明用鳞铁和熔剂配合使用，只脱去冰铜或冰镍中的硫，保留铁可增加钢产量。同时，又省略了转炉脱杂和电解提纯两道工序。
[0014]有些镍矿中不含有铜，铜矿中不含有镍，或者含微量，可用本发明的制备方法，生产镍铁或铜铁合金，用于炼钢的铜合金化和镍合金化。
[0015]总之，本发明是用硫化镍矿或硫化铜矿(含矿精粉)作原料，用鳞铁和熔剂配合作脱硫剂，根据所用硫化矿中含硫量与鳞铁加熔剂中的含氧量的比1:0.3--0.8，鳞铁与熔剂的比在1:1-5之间。一步火法熔炼镍铁、铜铁或镍铜铁合金。在合金中含有2% — 50%的镍和铜，余量为铁和不可避免的杂质。杂质中硅、碳、硫、磷的总和< 4%。若合金中含硫> 0.5%时，可在熔液包中加入碳酸钠、氢氧化钠、氯化钠进行除硫等处理，已有成熟工艺。
[0016]一步火法熔炼镍铜铁合金与火法生产冰铜相同。
实施例
[0017]下面通过具体实施例说明本发明。实施例中，镍、铜精矿的干燥、焙烧、混捏和熔炼设备及操作工艺与生产镍、铜相同，所以在实施例中不再详述。
[0018]实施例1
炉料配比:黄铜精矿(CuFeS2) 100kg,含 Cu 29%,Fe 25%,S 31%,Ni 3%,SiO2 6%。鳞铁50kg，约含 Fe20320%、Fe304 50%,FeO 40%,鳞铁中含氧总量 17%。石灰 20kg。含 CaO 82%、氧化钙含氧6%左右。焦炭10kg，返料100kg。混合均匀，投入密闭鼓风炉中熔炼I小时左右。出炉铸型，经化验合金成分:
Cu 35%、Fe 61%、Ni 2%、杂质 2%。杂质中 S 0.04%、Si 1.5%、C 0.5%、P 0.03%,还有微量的N1、Co、Cr等。SO2收集。
[0019]实施例2
炉料配比:烧结镍黄铁精矿[(FeNi)9S8] 100kg，含 Ni 32%、Cu 2%、Fe 31%、S 30%。返料100kg，鳞铁10kg、石灰石50kg，煤粒15kg。将上述炉料混合均匀，投入密闭鼓风炉中熔炼。[0020]合金成分:Ni41%、Fe 52%、Cu 3%、杂质总量 4%。
[0021]实施例3
炉料配比:低镍锍 100kg，含 Ni 17%、Cu 4%、Fe 47%、S 24%。黄铜矿 50kg,含 Cu 29%、Fe 25%、S 31%。返炉料120kg，鳞铁10kg，石灰60kg，焦丁 15kg。将炉料混合均匀，投入密闭鼓风炉中熔炼，出炉化验合金成分=Ni 21%,Cu 20%,Fe 57%,其余为杂质。也可以用冰铜和冰镍作原料，熔炼镍铜铁合金。
[0022]实施例4
炉料配比:硫化铜精矿100kg，含Cu 23%,Fe 28%、S 29%,返料100kg，鳞铁20kg，石灰石60kg、焦炭25kg。将炉料混合均匀，投入反射炉中熔炼。出炉化验合金成分:Cu 42%、Fe55%，其余为杂质。
[0023]实施例5
炉料配比:实施例1生产的铜铁100kg，金属镍30kg。投入中频电炉熔炼，出炉化验合金成分:Ni 23%、Cu 28%,余量为Fe和杂质。
[0024]实施例6
某钢厂生产X70管线钢，原吨钢加入金属镍1.9kg，金属铜1.8kg,合人民币2800元左右，用本发明实施例3镍铜铁合金，吨钢加入9.5kg,合人民币2750元，吨钢降低成本50元，吨钢增加产量6kg。
【权利要求】
1.用于炼钢的镍铜铁合金及制备方法，其技术特征在于:镍铜铁合金中，含有2%— 50%质量百分比的镍和铜，余量为铁和不可避免的杂质。
2.用于炼钢的镍铜铁合金及制备方法，其技术特征在于:如权利要求1所述的铜镍铜铁合金的制备方法，它是用镍、铜的硫化矿或矿精粉作原料，用鳞铁加熔剂作脱硫剂。
3.脱硫剂的用量根据所用硫化矿中含硫量与鳞铁加熔剂中含氧量的比为1:.0.3—0.8，鳞铁与熔剂的比为1:1-5之间。
4.在熔炉中火法熔炼制成铜铁、镍铁、镍铜铁合金。
5.用于炼钢的镍铜铁合金及制备方法，其技术特征在于:如权利要求2中所述镍铜铁合金的制备方法，也可用于铜铁和镍铁合金生产。
【文档编号】C22C35/00GK103938081SQ201310657483
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】谢廷声 申请人:谢廷声