专利名称：以白钨矿及含钨废料和铁矿石为原料的取铁法生产钨铁的制作方法
技术领域：
本发明涉及钨铁生产工艺，尤指一种以白钨矿及含钨废料和铁矿石为原料通过取铁法生产钨铁的工艺。
背景技术：
我国钨铁生产自二十世纪五十年代引进原苏联电热炉取铁法工艺以来，一直都只能用国标一级一类的黑钨精矿作原料。随着我国占总比例30％以下的黑钨资源日渐枯竭，而占70％以上的白钨资源尚未得到充分利用，如何充分有效利用多数的白钨资源，是钨工业探索发展的必由之路。白钨矿在湿法冶炼酸分解工艺中，近年已经得到部分应用，但在生产过程中对设备腐蚀和环境污染过大。而白钨矿用于火法冶炼生产钨铁，有关钨铁生产单位曾进行过研究；试用白钨矿作原料，采用取铁法生产钨铁，尚无成功之例；而用积块法和炉外法钨，也只能采用小量的，特别好的白钨精矿与黑钨精矿混合使用，且上述各种利用白钨矿生产钨铁的方法中，钨的回收率低，产品含杂质高，各种能耗大，产品质量很不稳定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种能广泛扩大钨资源利用率，能显著降低选矿成本和冶炼生产成本的以白钨矿及含钨废料和铁矿石为原料的取铁法生产钨铁。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是以白钨矿及含钨废料和铁矿石为原料的取铁法生产钨铁，它包括炉料组批、电炉预热、投料精炼、挖取钨铁、贫化炉渣、倒渣放电极、再至投料精炼循环生产步骤，其特点是炉料组批中用70-80％(重量)的白钨矿、20-30％的含钨废料加铁矿石混合成含WO350-66％、FeO10-18％的钨原料；投料精炼中钨原料的投入量为一生产周期应加入的上述钨原料的30-50％，炉内渣面至钨铁合金层保持30-60cm，精炼时温度为3000-5500℃，精炼时间为120-150分钟；在挖取钨铁与贫化炉渣步骤之间，于炉内投入一生产周期应加入的上述钨原料的50-70％。
所述挖取钨铁与贫化炉渣步骤之间，于炉内投入钨次矿。
所述钨原料中含有S≤0.9％、P≤0.05％、Cu≤0.12％、As≤0.15％。
与现有技术相比，本发明的优点是本发明在传统工艺设备的基础上，仿照黑钨精矿有益元素成分，通过将入炉原料采用白钨矿和含钨废料与铁矿石掺和混合，配成“人造黑钨矿”进行冶炼，钨的回收率为96.5％以上，不低于传统工艺，且工艺流程短，生产易于掌握，不仅能广泛利用钨资源，而且显著降低选矿成本和生产成本，有良好的社会效益和经济效益；精炼挖取钨铁前，投入本生产周期部分钨原料，控制渣面深度，使电极电弧有效接近钨铁合金层，能缩短精炼时间，降低电能消耗，又能节约挖取钨铁勺子的用量；在挖取钨铁后加入钨次矿和剩余钨原料，再加入焦碳硅铁经贫化后，可使大量的杂质元素于循环生产挖取钨铁前随渣排出，达到最佳的除杂效果；同时利用白钨矿中的钙与钨原料中的磷互为作用生成的磷酸钙的熔点低于钨铁合金的熔点，使最难处理的磷杂质以磷酸钙液态的形式随渣液排出。
本发明的工艺过程和反应原理如下
本发明是在常规电热炉取铁法以黑钨精矿为原料生产钨铁的基础之上，改以白钨矿和含钨废料及铁矿石为原料。常用电弧炉容量一般为1500KAV-3600KAV。本发明中所述的下述工艺过程中所用电弧炉容量为3600KAV，8小时为一生产周期，入炉总钨原料为10吨。
1、炉料组批将70-80％的白钨矿，包括精矿和非标准矿、20-30％的含钨废料，包括废碳化钨和废合金以及其他含钨废料，与铁矿石机械混合成WO350-66％、FeO10-18％、P≤0.05％、Cu≤0.12％、As≤0.15％、S≤0.9％，而其他杂质元素含量不限的钨原料，包装成50公斤一袋。
2、电炉预热为了避免因炉温低，钨原料分解不全难成合金，在投入钨原料之前要进行电炉预热，提高炉体本身温度，考虑到炉体加温后炉衬会产生膨胀，在升温过程中，前期要采用间歇送电，电压170-190伏，电流从2000-3000安开始逐次递增高至8000安，后期连续送电，电压150-170伏，电流从8500安递增至全负荷运行，同时要观察炉底外壳温度，当炉体底部外壳达到80℃时，方可进入投钨原料工序。
电炉预热是在停炉后，第一次点火时的工序。进入正常循环生产阶段，在贫化倒渣后直接投料精炼，不需要进行电炉预热。
3、投料精炼当电炉预热温度达标或贫化倒渣后，开始用190伏电压送电，电流由小至大，在稳定中逐渐增至额定全负荷。为了便于送电，首先可加200-400公斤冷炉料，待电流稳定后，电极露弧时，每次投进钨原料不能超过250Kg，投料以少量多次为原则，结合把小量的钢屑及含铁物伴随均衡地加入炉内。精炼期加料不宜过快，每次加料都要把炉内的渣面烧开，有时发现炉内渣液沸腾，这是炉内冷硬物熔溶所至，要等翻动渣液回落后再加料。本阶段投入的钨原料为3-5吨；同时控制适量的渣面深度，渣面至钨铁合金层以30-60cm为宜。
加料完毕后，电极露弧时，要改换150-170伏的电压，以额定全负荷送电进行精炼。精炼可以除掉合金中硅、锰、硫、砷、磷等有害杂质，使钨铁合金质量达到标准，精炼时要用适量的沥青焦碳盖住电弧，保持电极半露弧状态进入挖取钨铁工序，其中沥青焦碳量为沥青焦碳总加入量的30％，而沥青焦碳总加入量为每100公斤钨原料加5-7公斤沥青焦碳。
4、挖取钨铁在精炼时间达到120分钟以上，炉内渣面波动沸腾的状态下，试挖，观察钨铁合金，首先浸在水中冒绿色火焰，再者表面呈波纹状，背面带麻点，断面钢灰色，断面组织柱状结晶，断口平整。则表示钨铁合格，可进行挖取。否则要继续精炼，及时调整炉况。在挖铁进入正常后可适当降低电流20-30％，按本生产周期所投钨原料1.5比1挖取钨铁。将所挖取的钨铁送至精整车间打磨抛光，根据客户的要求破碎至符合规定的颗状。全面分析合格后包装出厂。
5、投入次矿为了发挥最佳除杂效果，扩大用钨原料范围，可往炉内加入钨次矿，及本生产周期应加入钨原料的剩余部分即5-7吨，同时将此过程中和投料精炼过程中收集的钨原料粉尘，经去除砷、铜、磷后再投入炉内。可通过贫化把含的杂质随渣排出，以减小杂质进入下次挖取钨铁的含量。
6、贫化炉渣所谓贫化是指炉内的炉料，钨与渣得到很大程度上的分离，有关标准规定渣中WO3含量应小于0.5％。钨原料中除了可以利用元素钨与铁之外，还存在不同等份的硅、钙、锰、氧和其他杂质，在高温的作用下，根据它们不同的熔点，不同的密度，在冶炼过程中产生升降沉浮而形成钨与渣分离。为了加快分离速度，提高分离效果，在此期间内交替加入适量的沥青焦碳，硅铁助其还原反应(1)(2)(3)(4)(5)(6)当炉温达到3000度时，二氧化硅，硅酸钙，氧化钙，磷酸钙等杂质全部以液态形式存在炉内，钨与铁形成合金以高比重而下沉至炉底，在炉内形成了分析层。取样冷却观察，当渣表面带有光泽，呈现黄褐色、绿色或白色，光照透明为达到贫化要求。
其中硅铁的加入量为每100公斤钨原料加8-10公斤硅铁；沥青焦碳的加入量为沥青焦碳总加入量的70％。
7、倒渣放电极炉渣贫化合格时，倾炉倒渣，上部液态体倾出炉外，下层钨铁合金留在炉底，达到了钨与渣分离的目的。倾炉倒渣后，下放至铜瓦以下1.8至2米长度的电极，再至投料精炼阶段，进行循环生产。
图1是本发明实施例的工艺流程图。
具体实施例方式1、对钨原料的要求传统工艺用黑钨精矿与本发明用白钨矿及含钨废料和铁矿石，见表1表1 传统工艺与本发明对钨原料的要求(单位％) 由此可知，本发明用钨原料的品位低，杂质元素范围宽，不仅能广泛利用钨资源，而且显著降低选矿成本和生产成本，有良好的社会效益和经济效益。
2、传统工艺与本发明实施例所选取的钨原料含量如下，见表2
表2 本发明所选取的钨原料含量(单位％) 3、用传统工艺的原料与本发明以上述原料生产的产品含量比较，见表3表3 传统工艺与本发明生产产品含量对比(单位％) 本发明工艺生产钨铁，钨的综合回收率为96.5％，比传统工艺约高0.5％。
权利要求
1.以白钨矿及含钨废料和铁矿石为原料的取铁法生产钨铁，它包括炉料组批、电炉预热、投料精炼、挖取钨铁、贫化炉渣、倒渣放电极、再至投料精炼循环生产步骤，其特征在于炉料组批中用重量比70-80％的白钨矿、20-30％的含钨废料加铁矿石混合成含WO350-66％、FeO10-18％的钨原料；投料精炼中钨原料的投入量为一生产周期应加入的上述钨原料的30-50％，炉内渣面至钨铁合金层保持30-60cm，精炼时温度为3000-5500℃，精炼时间为120-150分钟；在挖取钨铁与贫化炉渣步骤之间，于炉内投入一生产周期应加入的上述钨原料的50-70％。
2.根据权利要求1所述的以白钨矿及含钨废料和铁矿石为原料的取铁法生产钨铁，其特征在于所述挖取钨铁与贫化炉渣步骤之间，于炉内投入钨次矿。
3.根据权利要求1或2所述的以白钨矿及含钨废料和铁矿石为原料的取铁法生产钨铁，其特征在于所述钨原料中含有S≤0.9％、P≤0.05％、Cu≤0.12％、As≤0.15％。
全文摘要
本发明公开了一种以白钨矿及含钨废料和铁矿石为原料的取铁法生产钨铁，它经炉料组批、电炉预热、投料精炼、挖取钨铁、贫化炉渣、倒渣放电极、再至投料精炼循环生产，其采用70－80％的白钨矿、20－30％的含钨废料加铁矿石混合成含WO
文档编号C22B4/06GK1710120SQ200510031780
公开日2005年12月21日 申请日期2005年6月29日 优先权日2005年6月29日
发明者阳云徕, 胡玉贵 申请人:阳云徕, 胡玉贵