专利名称：用矿石直接生产硅铝钡钙铁合金的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于炼钢脱氧剂、脱硫剂、变性剂的硅铝钡钙铁合金的生产方法。
硅铝钡钙铁合金作为炼钢脱氧剂、脱硫剂、变性剂已被广泛应用。但是生产硅铝钡钙铁合金目前仍采用两步法，即第一步先用矿石在工矿炉中生产出硅钡铁合金，第二步用中频感应电炉将硅钡铁合金与纯铝进行冶炼而获得成品。采用上述二步法生产工艺，具有能耗高、工序复杂、成本高，产品成份不稳定等缺点。
本发明的目的是提供一种用矿石直接生产硅铝钡钙铁合金的方法。
本发明的目的是这样实现的a)采用以下原料铝土矿要求含Al2O340--60％，SiO220--30％，R0＜1％，FeO≤2％，TiO2≤1％，粒度≤2mm；石英砂要求含SiO298.9％，粒度0.25--1.5mm；粘土要求含Al2O340--60％，SiO240--50％，粒度0.25--1mm；煤要求固定碳≥80％，粒度0.2--2mm；重晶石要求含BaSO4≥80％，粒度0.25--1mm；纸浆SiO2≥40％；b)按以下重量比例配料造球铝土矿100份，石英砂12--20份，粘土25--30份，煤50份，重晶石13份，纸浆5--10份；c)造球方法是混合→压球→烘干；d)按造球时铝土矿用量的40％准备钢屑炉料；e)在矿热炉中按以下出铁成份要求控制冶炼过程Al30±2％，Si20±2％，Ba:5±1％，Ca:1±0.2％，余量为Fe；f)冶炼时配电采用48-52V电压；g)冶炼操作先按常规方法冶炼2至3炉45#硅铁，使炉况正常；然后用c)步造出的团球以整个炉料的30％量开始逐步全部替代原来生产硅铁的原料，钢屑按常规方法加入，整个换料过程在24小时完成；进入正常冶炼过程后应根据所出铁合金成份，调整团球的配方，使冶炼出的铁合金达到e)步给出的成份要求。
本发明的目的还可以下述方式实现按c)步造球时，首先对铝土矿、石英砂、重晶石和煤在干燥情况下混合20至30分钟至均匀后，加粘土、纸浆和适量水混合20分钟；再分两次在煤球机中压制成团球，团球强度要求自1米高度自由落下破碎率＜5％；最后团球在250℃烘干14至16小时。
本发明与现有二步法生产技术相比，具有如下优点和积极效果1)工序简单，产品成份稳定。由于将两次冶炼过程合并成一次，工艺步骤减少，成份控制相对容易(影响成份不稳定的因素减少、冶炼过程缩短)，因而使得最终获得的产品成份稳定。2)能耗少，成本低。由于用两步法需二次冶炼，耗电多，另加入成品铝锭本身也是需要耗能的，因而能耗非常高。采用本发明一次冶炼出成品使得耗能大大减少，据测算，采用本发明每生产1吨硅铝钡钙铁合金比用现有技术二步法可节电1万千瓦时。根据中国年产钢量9千万吨计算，每生产1吨钢用硅铝钡钙铁合金1公斤，每年用量为9万吨，年可节电9亿千瓦时，经济效益相当可观。另据综合成本核算，采用二步法生产1吨硅铝钡钙铁合金成本为9300元，而采用本发明生产1吨硅铝钡钙铁合金成本仅为6000元，每吨可节约3300元。即生产成本可降低35％，而且减少设备投资近二分之一，减少劳力投入五分之二。
下面结合实施例对本发明作详细说明(一)矿石(金属氧化物，简称MO)用碳还原成金属(M)的理论依据。
在氧化物生成反应标准自由焓变化与温度的关系图上(简称△G°—t图)C--CO直线和M--MO直线的交点就是金属氧化物(Mo)被碳还原的开始温度，由M--Mo直线的斜率和C--CO直线的斜率符号相反，所以两条直线总会相交。也就是说，随着温度的升高，所有的金属与氧的亲合力愈来愈小，而碳与氧的亲合力愈来愈大。超过某一温度，碳与氧的亲合力比金属与氧的亲合力大，原则上碳就能还原任何金属氧化物。如Al--Al2O3直线与C--CO直线交于2000℃，即超过2000℃碳就能还原Al2O3而产生出铝金属。其反应式为因此从理论上讲，只要采用恰当的工艺措施，足够高的温度，直接用矿石一步冶炼出硅铝钡钙铁合金是完全可行的。
此外，发明人为气功学者，长期修炼法轮大法，经用法轮大法的方法直接观测铁水内的物化反应，发现还存在如下反应方程
同时在气相中发现有SiO、Al2O、Al的气体分子逸出和目前科技界尚未发现的Al3O分子存在。
(二)原料选择与配料目前国家尚无统一的硅铝钡钙铁合金的标准，根据1990年7月全国炼钢连铸会议上冶金部科技司在会上向参加会议的全国55个钢铁厂宣布的资料中公布，经冶金部部级鉴定通过，硅铝钡钙铁合金的成份为Si20±2％，Al30±2％，Ba5±1％，Ca1±0.2％，余量为Fe，或按用户要求配方。
根据以上成份标准，选用原料成份及粒度要求如下铝土矿含Al2O340--60％，SiO220--30％，RO＜1％，FeO≤2％，TiO2≤1％，粒度≤2mm，RO为碱性氧化物包括Na2O、K2O；石英砂含SiO298.9％，粒度0.25--1.5mm；粘土含Al2O340--60％，SiO240--50％，粒度0.25--1mm；煤固定碳≥80％，粒度0.2--2mm；重晶石含BaSO4≥80％，粒度0.25--1mm；纸浆SiO2≥40％例如，选铝土矿经化验实际成份为含Al2O356.80％。SiO226.60％ FeO1.86％，TiO2及RO未化验。石英砂实际成份为含SiO298.9％；粘土经化验实际成份为Al2O354.5％，SiO245％；煤固定碳实际含量为84.2％；重晶石实际含BaSO484％，纸浆实际成份SiO240％。经配料计算得出团球配方如下(以每批铝土矿100kg为比例基准)。
铝土矿100kg，粘土25--30kg，石英砂12--20kg，煤50kg，重晶石13kg，纸浆10kg；另需配入钢屑40kg。
由于各种原料的成份波动，不可能根据一、二次化验就可以精确配准料，必须炼出成品经化验成份后进行调整以达到标准规格。
(三)造球工艺1、各种原料按粒度要求在粉碎机内进行破碎并过筛后分别存放，保持清洁、干燥。
2、混料先将铝土矿、石英砂、重晶石和煤干燥情况下在混料机中混合20分钟，如不均匀可再混10分钟，然后进入第二个混料机中，加粘土、纸浆和适量的水再混合20分钟，而后在煤球机中分二次压球，即第一次压出球后再回至煤球机中第二次压球。团球强度要求自1米高度自由落下破碎率＜5％。
3、烘干在烘干炉内进行，温度为250℃，时间为14-16小时，烘干后团球内水份应＜1％，烘干温度不得＞250℃以防止球氧化。
(四)冶炼工艺操作1、在热矿炉中进行，先炼45#硅铁，炼2—3炉，使炉况正常后，按整个炉料30％加入团球，再炼2炉后，依次按整个炉料的50％、80％直至100％加入团球，整个换料过程在24小时完成，转入正常硅铝钡钙铁合金冶炼过程后应根据出铁成份调整团球配方，使所出铁最终达到硅铝钡钙铁合金标准规格。
2、配电要求，二次电压48—52V，以最大电流操作。
3、冶炼过程要不停电操作，通过高料位，深埋弧保持高炉温，并勤出铁水。
权利要求
1.一种用于炼钢脱氧剂、脱硫剂和变性剂的直接用矿石生产硅铝钡钙铁合金的方法，其特征在于a)采用以下原料铝土矿要求含Al2O340--60％，SiO220--30％，R0＜1％，FeO≤2％，TiO2≤1％，粒度≤2mm；石英砂要求含SiO298.9％，粒度0.25--1.5mm；粘土要求含Al2O340--60％，SiO240--50％，粒度0.25--1mm；煤要求固定碳≥80％，粒度0.2～2mm；重晶石要求含BaSO4≥80％，粒度0.25--1mm；纸浆SiO2≥40％；b)按以下重量比例配料造球铝土矿100份，石英砂12--20份，粘土25--30份，煤50份，重晶石13份，纸浆5--10份；c)造球方法是混合→压球→烘干；d)按造球时铝土矿用量的40％准备钢屑炉料；e)在矿热炉中按以下出铁成份要求控制冶炼过程Al30±2％，Si20±2％，Ba5±1％，Ca1±0.2％，余量为Fe；f)冶炼时配电采用48-52V电压；g)冶炼操作先按常规方法冶炼2至3炉45#硅铁，使炉况正常；然后用c)步造出的团球以整个炉料的30％量开始逐步全部替代原来生产硅铁的原料，钢屑按常规方法加入，整个换料过程在24小时完成；进入正常冶炼过程后应根据所出铁合金成份，调整团球的配方，使冶炼出的铁合金达到e)步给出的成份要求。
2.根据权利要求1所述的直接用矿石生产硅铝钡钙铁合金的方法，其特征在于按c)步造球时，首先对铝土矿、石英砂、重晶石和煤在干燥情况下混合20至30分钟至均匀后，加粘土、纸浆和适量水混合20分钟；再分两次在煤球机中压制成团球，团球强度要求自1米高度自由落下破碎率＜5％；最后团球在250℃烘干14至16小时。
全文摘要
本发明公开了一种用矿石直接生产硅铝钡钙铁合金(炼钢脱氧剂、脱硫剂、变性剂)的方法。采用铝土矿、石英砂、粘土、重晶石、煤、纸浆作原料，经配料后造球、烘干，然后以48-52V低电压大电流在矿热炉中冶炼以获得成分为Al30±2％、Si20±2％、Ba5±1％、Ca1±0.2％、余量为Fe的硅铝钡钙铁合金。本发明工序简单，生产出的产品成分稳定，生产成本比现有技术的二步法可降低35％，减少设备投资近二分之一，减少劳力投入五分之二。
文档编号C22C33/04GK1160085SQ9610329
公开日1997年9月24日 申请日期1996年3月18日 优先权日1996年3月18日
发明者景占义 申请人:景占义