用于制备含镍的固结铬铁矿球团的方法、用于制备铬铁镍合金的方法和固结的铬铁矿球团与流程

文档序号：18398459发布日期：2019-08-09 23:38阅读：422来源：国知局

本发明涉及如在独立权利要求1的前序部分中限定的用于制备含镍的固结铬铁矿球团的方法。

本发明还涉及如在权利要求24中限定的用于制备铬铁镍合金的方法。

本发明还涉及如在权利要求31中限定的固结的铬铁矿球团。

含镍的固结铬铁矿球团可在用于制备铬铁镍合金的方法中使用，该铬铁镍合金可用作制备金属例如不锈钢的主要合金。

公开文本wo2010/092234涉及用于制备含镍的铁合金的方法。从含有铁和铬的细粒铬铁矿精矿和含镍的细粒原材料，使用粘合剂形成了混合物，并且将混合物制团从而获得了具有期望尺寸的物体。在足以去除原材料中结合的结晶水的温度下热处理所获得的物体。在物体的热处理步骤(其也被称作固结)中，烧结该物体使得物体经受输送并进料至冶炼炉中。可与热处理工艺一起并在热处理工艺(还称为烧结工艺)中同时煅烧和脱硫由含镍的材料和含有铁的铬铁矿精矿形成的物体。进一步，在还原环境下熔炼该物体以便实现铬铁镍(含有至少铁、铬和镍的期望组成的铁合金)。

目的

目的是提供用于制备含镍的固结铬铁矿球团的方法和用于从低成本材料制备铬铁镍合金的方法。

发明简要描述

用于制备含镍的固结铬铁矿球团的方法特征在于权利要求1的限定。

在从属权利要求2至23中限定用于制备含镍的固结铬铁矿球团的方法的优选实施方案。

用于制备铬铁镍合金的方法相应地特征在于权利要求24的限定。

在权利要求25至30中限定用于制备铬铁镍合金的方法的优选实施方案。

固结的铬铁矿球团特征在于权利要求31的限定。

在权利要求32至37中限定固结铬铁矿球团的优选实施方案。

该方法基于提供含镍材料，该含镍材料包含来自含镍原材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物，并在将该含镍材料混合至经研磨混合物中之前热处理含镍的沉淀的材料，该经研磨混合物含有含铁和铬的材料(例如铬铁矿)和任选的碳和任选的添加剂。在热处理包含来自含镍原材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料中，从含镍材料分解去除部分的硫、水例如化学结合的水和游离水、可能的碳酸盐和挥发物。

在该方法的一个实施方案中，在存在含氧气体的情况下热处理含镍材料。

在该方法的一个实施方案中，制团混合物以重量百分比(干基)计含有1至25重量％ni，0至5重量％c，0至50重量％任选的添加剂，0.05至2重量％粘合剂，和0至10重量％助熔剂，余量为含铁和铬的材料和不可避免的杂质。

在该方法的一个实施方案中，制团混合物以重量百分比(干基)计含有1至25重量％ni，0至5重量％c，10至50重量％fe，10至50重量％cr，0至50重量％任选的添加剂，0.05至2重量％粘合剂，0至10重量％助熔剂，和余量为不可避免的杂质或痕量元素例如na、k、ti、v、cl、zn、cu和熔炼阶段中的主要造渣组分例如mg、si、ca和al，与这些类似的并且主要处于氧化物形式。

在该方法的一个实施方案中，制团混合物(干基)的nieqv在1和25％之间，例如在5和25％之间。

在该方法的一个实施方案中，在处于钢带烧结机形式的固结炉中、或在竖窑中、或在回转窑中在包含链篦机的炉中固结该生球团。

在该方法的一个实施方案中，使用粘合剂例如膨润土或类似影响的粘合剂例如有机粘合剂。

在该方法的一个实施方案中，在制团进料中不可避免的杂质为s、na、cl、co、cu、mo、mn、v和ti中至少一种。

在该方法的一个实施方案中，任选的添加剂是含铁材料、可再循环材料例如来自一个或多个冶炼厂或钢厂的粉尘、来自热处理的粉尘等。

在该方法的一个实施方案中，助熔剂含有含ca、si、mg和/或al材料。

在该方法的一个实施方案中，通过加热含镍材料至200和1400℃之间的温度，优选至400和1200℃之间的温度，更优选至600和1200℃之间的温度，和最优选至800和1200℃之间的温度来热处理含镍材料。

在该方法的一个实施方案中，含镍材料以重量百分比(干基)计含有25至80重量％ni，0.001至40重量％化学结合的水，0.001至50重量％s，和不可避免的杂质例如co、mn、cu等。

在该方法的一个实施方案中，含镍材料以重量百分比(干基)计含有25至80重量％ni，5至40重量％化学结合的水，0.001至10重量％s，和不可避免的杂质例如co、mn、cu等。

在该方法的一个实施方案中，含镍材料以重量百分比(干基)计含有25至80重量％ni，0.001至10重量％化学结合的水，5至50重量％s，和不可避免的杂质例如co、mn、cu等。

在该方法的一个实施方案中，在包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物中，镍与铁的比例大于1。

在该方法的一个实施方案中，在热处理含镍材料的过程中进行该含镍材料的焙烧。

在该方法的一个实施方案中，在热处理含镍材料的过程中进行该含镍材料的煅烧。

在该方法的一个实施方案中，沉淀的镍化合物含有氢氧化镍形式的镍。

在该方法的一个实施方案中，沉淀的镍化合物含有硫化镍形式的镍。

在该方法的一个实施方案中，含镍材料含有以下至少一种：硫例如硫化物或硫酸盐等，碳例如碳酸盐和碳化物，和氧化物例如镍氧化物。

在该方法的一个实施方案中，在造球筒或盘中由制团混合物制团生球团。

在该方法的一个实施方案中，形成具有直径在5和30mm之间、更优选在6和20mm之间、最优选在8和16mm之间的固结铬铁矿球团。

在该方法的一个实施方案中，形成具有抗压强度平均大于100kg/球团、更优选大于150kg/球团、和最优选大于200kg/球团(作为f12mm计算)的固结铬铁矿球团。

在本发明的另一个方面中，用于制备铬铁镍合金的方法包括形成熔炼进料并在还原条件下熔炼该熔炼进料以制备熔渣和铬铁镍合金的步骤。该方法特征在于该熔炼进料含有使用根据本发明的方法制备的含镍的固结铬铁矿球团。

在用于制备铬铁镍合金的方法的一个实施方案中，形成熔炼进料使得该熔炼进料除含镍的固结铬铁矿球团之外还包含还原剂例如含碳材料或类似行为的物质，助熔剂例如含si、al、ca、mg材料，可能的块状材料例如块状矿石，可能的其它含铁和铬材料。

在用于制备铬铁镍合金的方法的一个实施方案中，收集在熔炼该熔炼进料过程中释放的气体，并且在固结生球团以制备固结铬铁矿球团中使用所述气体。

在用于制备铬铁镍合金的方法的一个实施方案中，收集在熔炼该熔炼进料过程中释放的气体，并且在含镍材料的热处理中使用所述气体。

在用于制备铬铁镍合金的方法的一个实施方案中，在还原条件下在电弧炉中优选在埋弧炉中熔炼该熔炼进料。

在用于制备铬铁镍合金的方法的一个实施方案中，在熔炼固结铬铁矿球团之前预加热该固结铬铁矿球团。

在本发明的又一个方面中，提供用于制备铬铁合金的熔炼进料用的固结铬铁矿球团。固结铬铁矿球团以重量百分比计含有在1至25重量％之间的氧化物形式的镍，并且该固结铬铁矿球团中的镍氧化物为经热处理的、来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物，例如经热处理的氢氧化镍或硫化镍、硫酸镍或碳酸镍。该球团特征在于在固结由制团进料形成的生球团以制备固结铬铁矿球团之前已经将经热处理的、来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物添加至该制团进料。

在一个实施方案中，固结铬铁矿球团具有的直径在5和30mm之间、更优选在6和20mm之间、和最优选在8和16mm之间。

在一个实施方案中，固结铬铁矿球团具有的抗压强度平均大于100kg/球团、更优选大于150kg/球团、和最优选大于200kg/球团(作为f12mm计算)。

在一个实施方案中，固结铬铁矿球团具有的孔隙率平均在15和40％之间、更优选在20和35％之间、和最优选在20和32％之间。

在一个实施方案中，氧化物形式的镍既存在于固结铬铁矿球团的显微组织中的铬铁矿晶粒内又存在于该铬铁矿晶粒的外部上。

在一个实施方案中，固结铬铁矿球团不含在用于熔炼含有多个这样的固结的球团的熔炼进料以制备铬铁镍合金的熔炼阶段中所需要的额外的助熔剂例如含ca、si、mg和/或al的材料等，例外是可能的痕量和/或杂质水平。

在一个实施方案中，固结铬铁矿球团包含在用于熔炼含有多个这样的固结的球团的熔炼进料以制备铬铁镍合金的熔炼阶段中所需要的至少一部分助熔剂(一种或多种)例如含ca、si、mg和/或al材料等。

换句话说并且根据本发明，在混合处于经热处理的含镍材料形式的含镍材料与经研磨混合物之前热处理该含镍材料以制备制团用混合物，通过制团由该制团用混合物形成生球团。由于热处理含镍材料，镍至少部分以镍氧化物的形式存在于经热处理的含镍材料中。混合至经研磨混合物中以制备制团用混合物的含镍材料包含氧和镍的化学计量比或非化学计量比的化合物。如果需要，还可能将其它生球团添加剂与含镍材料一起热处理。

本发明的优势是在生球团的随后固结步骤中没有释放含镍材料的挥发物，尤其是作为氢氧化镍或硫化镍的热诱发化学反应的结果排放的挥发性组分。因为含镍材料的物理特性在热处理中改变，例如当由氢氧化镍形成氧化镍时，固结铬铁矿球团的机械性质是有利的。

因为在将镍原材料混合至经研磨混合物中以制备制团用混合物之前在镍原材料的热处理中，生球团的制团用混合物中的挥发性组分量降低，生球团的密度保持在有利水平。生球团的有利密度对固结设备(例如钢带烧结机或链篦机)的容量具有积极影响，其中固结生球团以制备固结和烧结的含镍铬铁矿球团。当评估固结过程的经济和技术效率时，固结设备的容量是关键因素。使用经热处理的含镍材料代替含有例如氢氧化镍形式的镍的含镍材料的益处是对于每10％添加至经研磨混合物(球团进料)的含镍材料而言钢带烧结机的容量提高大约10％，如本文中的实施例2和3所示。

因为在混合之前热处理被混合至经研磨混合物(球团进料)中的含镍材料，所以球团的抗压强度高，其减小添加助熔剂至经研磨混合物中的需求。如果添加含镍材料至经研磨混合物，例如以含有氢氧化镍形式的镍的含镍材料形式，则为了实现足够的抗压强度而助熔剂的需求会较高。在固结铬铁矿球团中较高量的熔剂(一种或多种)(助熔剂)提高在熔炼阶段中形成的熔渣量，该事实再次引起熔炼阶段中较高的能量消耗。

在将含镍材料混合至经研磨混合物中之前热处理该含镍材料的又一个益处是热装料温度将不会显著下降。热装料温度值提供关于熔炼炉内床上层中固结铬铁矿球团行为和在装料下耐火性的信息。

如果含镍材料处于含有氢氧化镍形式的镍的含镍材料形式，则当将添加大于10％含镍材料时热装料温度将大幅下降。

当在以钢带烧结为基础的常规铬铁矿球团工艺中使用经热处理的含镍材料时，在铬铁矿球团烧结(也可称作固结)工艺的干燥阶段中节省能量。当例如以含有氢氧化镍的材料形式添加含镍材料至经研磨混合物时，钢带烧结机中生球团干燥阶段中的延迟时间几乎翻倍，因为来自生球团的蒸发水提高最高至50％。

在将含镍材料混合至制团用混合物之前，热处理包含来自含镍材料(例如基于红土型或硫化物的材料)湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料还防止加工球团的设备(例如钢带烧结机或链篦机)的腐蚀。当在没有热处理的情况下如此使用时，由湿法冶金处理的含镍材料释放在生球团的固结过程中产生的腐蚀性气体例如硫氧化物。

出乎预料地，注意到按照本发明的方法制备的固结的含镍铬铁矿球团在随后的熔炼工艺中还具有良好的还原特性。进一步，这一发明的固结的球团的高温强度处于良好水平。

在这一发明中使用的含镍原材料的热处理中温度的提高降低了在接下来的制团步骤中生球团的水分含量并且可能实现固结铬铁矿球团的其它良好品质特性例如热强度和抗压强度。因此，在固结机的可能的干燥阶段中球团的停留时间较短。

在混合至经研磨混合物中之前，热处理包含来自含镍材料(例如基于红土型或硫化物的材料)湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料允许调节含镍材料的物理性质，由此生球团的水分含量和固结铬铁矿球团的孔隙率低从而推断出用于生球团的固结容器的较高容量。

发明详细描述

接下来，将更详细地描述用于制备含镍的固结铬铁矿球团的方法和用于制备含镍的固结铬铁矿球团的方法的一些优选实施方案和变体。

该方法包括提供也可被称作“球团进料”的经研磨混合物，该经研磨混合物含有含铁和铬的材料和任选的碳和任选的添加剂。

该方法任选地包括过滤经研磨混合物的步骤使得经研磨混合物具有特定粒径分布。

该方法包括提供含镍材料、粘合剂和任选的助熔剂。

该方法包括混合含镍材料、粘合剂、液体例如水、和任选的助熔剂至经研磨混合物(球团进料)中以制备制团用混合物。

该方法包括使制团用混合物制团以制备生球团。

该方法包括固结生球团以制备固结铬铁矿球团。

该方法中提供的含镍材料包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物。

该方法包括在混合含镍材料至经研磨混合物中之前热处理该含镍材料从而从该含镍材料去除硫、水例如化学结合的水或游离水、可能的碳酸盐和其它挥发物，并且在该含镍材料中产生镍氧化物，其中混合至经研磨混合物中以形成制团用混合物的含镍材料处于含有氧化镍形式的镍的含镍材料形式。

可在存在含氧气体的情况下进行含镍材料的热处理。含氧气体优选但不必要地源自熔炼阶段，在熔炼阶段中收集气体并可将气体用作热处理含镍材料中的燃烧能。可以以直接或间接加热进行含镍材料的热处理。

制团用混合物优选但不必要地以重量百分比计并且主要作为氧化物形式(干基)含有以下组分：

ni：1至25重量％，

c：0至5重量％，

任选的添加剂：0至50重量％，

粘合剂：0.05至2重量％，和

助熔剂：0至10重量％，

余量为含铁和铬的材料和不可避免的杂质。

制团用混合物优选但不必要地以重量百分比计并且主要作为氧化物形式(干基)含有以下组分：

ni：1至25重量％，

c：0至5重量％，

fe：10至50重量％，

cr：10至50重量％，

任选的添加剂：0至50重量％，

粘合剂：0.05至2重量％，

助熔剂：0至10重量％，和

不可避免的杂质。

余量为不可避免的杂质例如na、k、ti、v、cl、zn、cu和熔炼阶段中的主要造渣组分例如mg、si、ca和al，与这些类似的并且主要处于氧化物形式。这些组分可为25至70重量％。

优选但不必要地在处于钢带烧结机形式的固结炉中、或在竖窑中或在回转窑中或在包含链篦机或类似方便方式的炉中完成生球团的固结。优选但不必要地在氧化气氛或条件下完成固结。

粘合剂优选但不必要地含有膨润土或类似行为的材料例如有机粘合剂。

制团用混合物(干基)的nieqv优选但不必要地在1和25％之间，例如在5和25％之间。

不可避免的杂质例如可为s、na、cl、v、ti、k、zn、co、cu、mo和mn中至少一种以及其它作为痕量元素的杂质。

任选的添加剂可为含铁材料、含铬材料、可再循环材料例如来自冶炼厂(一个或多个)或钢厂的粉尘、来自热处理的粉尘等。

助熔剂可含有含ca、si、mg和/或al材料。

可通过加热含镍材料至200和1400℃之间的温度，优选至400和1200℃之间的温度，更优选至600和1200℃之间的温度，和最优选至800和1200℃之间的温度来热处理包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料。

加热包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料至200和400℃之间的温度可导致蒸发和损失含镍材料总重量的1至30％。

加热包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料至400和800℃之间的温度可导致蒸发和损失含镍材料总重量的3至40％。

加热包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料至800和1200℃之间的温度可导致蒸发和损失含镍材料总重量的5至50％。