用于煉鋼的鎳銅鐵合金及制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明是提供煉鋼合金劑——鎳銅鐵合金。其制備方法是用硫化鎳、硫化銅礦（含礦精粉）作原料，用鱗鐵加熔劑作脫硫劑。在熔爐中一步火法熔煉鎳銅鐵合金，脫硫劑的用量根據(jù)所用硫化礦中含硫量與鱗鐵加熔劑的含氧比為1∶0.3-0.8，鱗鐵與熔劑的比在1∶1-5之間。這樣不但脫除鎳、銅鐵中的硫，同時(shí)保留礦物帶入合金的鐵。用于煉鋼即能達(dá)到鎳、銅的合金化的同時(shí)，還能增加鋼產(chǎn)量。在爐料中還要加入爐料總量的5%-10%的碳質(zhì)燃料。合金中含鎳和銅2-50%，余量為鐵和不可避免雜質(zhì)。也可以此方法生產(chǎn)銅鐵和鎳鐵合金，用于煉鋼的合金劑。用本發(fā)明的鎳銅鐵作煉鋼的合金劑，可降低鋼成本。有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于煉鋼的鎳銅鐵合金及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是用于煉鋼的鎳銅鐵合金及制備方法，屬于化學(xué)冶金【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]鎳和銅同屬于有色重金屬，它們的理化性質(zhì)、冶煉工藝、礦物資源上都是十分相似，又同都是煉鋼合金化元素，它們又都能與硅、鐵等形成合金。這對(duì)研究和生產(chǎn)鎳和銅的制造提供了有利條件和科學(xué)依據(jù)。
[0003]它們用礦石或精礦生產(chǎn)鎳銅鐵的生產(chǎn)方法較多，概括起來(lái)有火法與濕法兩大類(lèi)?；鸱ㄉa(chǎn)鎳和銅是主要方法，占鎳銅產(chǎn)量的80%(質(zhì)量以下同)以上。鎳、銅硫化礦的火法生產(chǎn)工藝流程:第一步，硫化礦/精礦焙燒；第二步，在熔爐中熔煉成鎳锍或銅锍，是鎳或銅、鐵和硫的化合物；第三步，轉(zhuǎn)爐吹煉去除硫、鐵及其他雜質(zhì)，生產(chǎn)粗鎳或粗銅；第四步，電解精煉生產(chǎn)電鎳、銅。
[0004]目前，除火法生產(chǎn)鎳、銅以外，尚有其他方法。如鎳鐵合金，是用碳熱還原法生產(chǎn)，所用的原料只限于氧化鎳礦和硅酸鹽鎳礦；也有火法生產(chǎn)的鎳銅鐵合金，它是用石灰與礦物中的鐵比0.25—0.5%作熔劑，合金中含硅5%，這種合金在無(wú)硅鋼和低硅鋼中是不能使用。在煉鋼的鐵合金中，含硅5%以下為雜質(zhì)。若在煉鋼中全面使用這種合金，必須進(jìn)行除硅處理；也有的技術(shù)是一次火法熔煉粗銅，是用石灰或石灰石作脫硫劑生產(chǎn)的粗銅含雜質(zhì)較多。須電解在煉鋼中才能使用；現(xiàn)在市場(chǎng)上也有鎳銅鐵合金，它是用純金屬的廢料二次重熔制成一種合金。由于受資源限制產(chǎn)量低，價(jià)格也不便宜。上述技術(shù)生產(chǎn)的鎳、銅及合金由于雜質(zhì)較多，生產(chǎn)成本高，價(jià)格較貴等原因，在煉鋼中尚未能使用，目前仍用純金屬鎳和銅作合金劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是用鱗鐵加熔劑脫硫，一步火法生產(chǎn)鎳銅鐵合金，用于煉鋼合金劑，替代純金屬的鎳和銅。生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，可創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0006]本發(fā)明生產(chǎn)的鎳銅鐵合金，用鎳銅的硫化礦(精礦)作原料，用鱗鐵(含有FeO、Fe203> Fe3O4)與熔劑(如:石灰、石灰石、電石、瑩石等)，配合使用作脫硫劑。在熔爐(如鼓風(fēng)爐、反射爐、電爐等)中，一步法熔煉鎳銅鐵合金。要用氧化礦作原料時(shí)，將它們的氧化礦經(jīng)硫化焙燒處理，再進(jìn)行火法熔煉。
[0007]本發(fā)明用硫化礦生產(chǎn)鎳銅鐵，其原理是:硫化銅(CuS)、硫化鎳(NiS)在500°C左右，生成硫化亞銅(Cu2S)、硫化亞鎳(Ni2S)即4CuS —2Cu2S+SjP4NiS —2 Ni2S +S20硫化亞銅和硫化亞鎳在1150°C以上時(shí)，鱗鐵和熔劑中的氧與硫化亞銅硫化亞鎳中的硫結(jié)合，生成二氧化硫逸出，銅與鐵結(jié)合生成鎳銅鐵合金。即:Cu2S+Ni2S + 2Fe0=2FeCuNi+S02 ?。
[0008]鱗鐵與熔劑配合使用脫硫劑，一、増強(qiáng)氧化鐵的活度，提高鱗鐵脫硫能力，二、熔劑中氧化物中的氧也參與脫硫，三、爐渣流動(dòng)性好。要硫化礦中含硫過(guò)高O 20%)，用鱗鐵量大，使銅鐵合金中含鐵過(guò)高。這時(shí)可少用鱗鐵，多加熔劑，減少合金中的鐵含量。鱗鐵與熔劑配合比，應(yīng)根據(jù)硫化礦中鐵和硫的含量多少變化而變化。鱗鐵與熔劑的比1-5之間。
[0009]所用硫化鎳礦(含精礦粉)或硫化銅(含精礦粉)中的含硫量，與鱗鐵加熔劑中的含氧量的比例為1:0.3—0.8。在爐料中還要加入5%-10%的碳質(zhì)燃料，如煤、焦炭等。
[0010]鎳與銅的理化行為相似，礦物性質(zhì)相似，生產(chǎn)工藝基本相同，又能與鐵形成合金。鎳、銅礦多為共生礦，鎳礦中含有少量的銅，銅礦中含有少量的鎳，稱(chēng)鎳銅硫化礦。因此，合金中含有少量的鎳或銅。合金中要提高鎳的成分，可增鎳礦用量。合金中要提高銅的成分，可增銅礦用量，制成合金為鎳銅鐵合金。
[0011]要提高合金中鎳或銅含 量，用鎳、銅礦和礦精粉達(dá)不到合金成分時(shí)，可選用冰鎳或冰銅替代它們的礦物。
[0012]可以用銅鐵或鎳鐵與金屬銅、鎳進(jìn)行二次重熔，制成鎳銅鐵合金。
[0013]目前，生產(chǎn)銅、鎳工藝是:將硫化礦原料投入熔爐中，生產(chǎn)出鎳或銅、鐵、硫的化合物——冰鎳或冰銅。在將冰銅或冰鎳投入轉(zhuǎn)爐熔煉，吹入富氧空氣脫除冰銅或冰鎳中的硫，制成粗銅或粗鎳。在脫硫同時(shí)，將冰銅或冰鎳中的大量鐵和少量的鈷、鉻等煉鋼有用元素被空氣氧化成為渣去除。對(duì)于煉鋼的材料是種資源浪費(fèi)。本發(fā)明用鱗鐵和熔劑配合使用，只脫去冰銅或冰鎳中的硫，保留鐵可增加鋼產(chǎn)量。同時(shí)，又省略了轉(zhuǎn)爐脫雜和電解提純兩道工序。
[0014]有些鎳礦中不含有銅，銅礦中不含有鎳，或者含微量，可用本發(fā)明的制備方法，生產(chǎn)鎳鐵或銅鐵合金，用于煉鋼的銅合金化和鎳合金化。
[0015]總之，本發(fā)明是用硫化鎳礦或硫化銅礦(含礦精粉)作原料，用鱗鐵和熔劑配合作脫硫劑，根據(jù)所用硫化礦中含硫量與鱗鐵加熔劑中的含氧量的比1:0.3--0.8，鱗鐵與熔劑的比在1:1-5之間。一步火法熔煉鎳鐵、銅鐵或鎳銅鐵合金。在合金中含有2% — 50%的鎳和銅，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。雜質(zhì)中硅、碳、硫、磷的總和< 4%。若合金中含硫> 0.5%時(shí)，可在熔液包中加入碳酸鈉、氫氧化鈉、氯化鈉進(jìn)行除硫等處理，已有成熟工藝。
[0016]一步火法熔煉鎳銅鐵合金與火法生產(chǎn)冰銅相同。
實(shí)施例
[0017]下面通過(guò)具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例中，鎳、銅精礦的干燥、焙燒、混捏和熔煉設(shè)備及操作工藝與生產(chǎn)鎳、銅相同，所以在實(shí)施例中不再詳述。
[0018]實(shí)施例1
爐料配比:黃銅精礦(CuFeS2) 100kg,含 Cu 29%,Fe 25%,S 31%,Ni 3%,SiO2 6%。鱗鐵50kg，約含 Fe20320%、Fe304 50%,FeO 40%,鱗鐵中含氧總量 17%。石灰 20kg。含 CaO 82%、氧化鈣含氧6%左右。焦炭10kg，返料100kg?；旌暇鶆?，投入密閉鼓風(fēng)爐中熔煉I小時(shí)左右。出爐鑄型，經(jīng)化驗(yàn)合金成分:
Cu 35%、Fe 61%、Ni 2%、雜質(zhì) 2%。雜質(zhì)中 S 0.04%、Si 1.5%、C 0.5%、P 0.03%,還有微量的N1、Co、Cr等。SO2收集。
[0019]實(shí)施例2
爐料配比:燒結(jié)鎳黃鐵精礦[(FeNi)9S8] 100kg，含 Ni 32%、Cu 2%、Fe 31%、S 30%。返料100kg，鱗鐵10kg、石灰石50kg，煤粒15kg。將上述爐料混合均勻，投入密閉鼓風(fēng)爐中熔煉。[0020]合金成分:Ni41%、Fe 52%、Cu 3%、雜質(zhì)總量 4%。
[0021]實(shí)施例3
爐料配比:低鎳锍 100kg，含 Ni 17%、Cu 4%、Fe 47%、S 24%。黃銅礦 50kg,含 Cu 29%、Fe 25%、S 31%。返爐料120kg，鱗鐵10kg，石灰60kg，焦丁 15kg。將爐料混合均勻，投入密閉鼓風(fēng)爐中熔煉，出爐化驗(yàn)合金成分=Ni 21%,Cu 20%,Fe 57%,其余為雜質(zhì)。也可以用冰銅和冰鎳作原料，熔煉鎳銅鐵合金。
[0022]實(shí)施例4
爐料配比:硫化銅精礦100kg，含Cu 23%,Fe 28%、S 29%,返料100kg，鱗鐵20kg，石灰石60kg、焦炭25kg。將爐料混合均勻，投入反射爐中熔煉。出爐化驗(yàn)合金成分:Cu 42%、Fe55%，其余為雜質(zhì)。
[0023]實(shí)施例5
爐料配比:實(shí)施例1生產(chǎn)的銅鐵100kg，金屬鎳30kg。投入中頻電爐熔煉，出爐化驗(yàn)合金成分:Ni 23%、Cu 28%,余量為Fe和雜質(zhì)。
[0024]實(shí)施例6
某鋼廠(chǎng)生產(chǎn)X70管線(xiàn)鋼，原噸鋼加入金屬鎳1.9kg，金屬銅1.8kg,合人民幣2800元左右，用本發(fā)明實(shí)施例3鎳銅鐵合金，噸鋼加入9.5kg,合人民幣2750元，噸鋼降低成本50元，噸鋼增加產(chǎn)量6kg。
【權(quán)利要求】
1.用于煉鋼的鎳銅鐵合金及制備方法，其技術(shù)特征在于:鎳銅鐵合金中，含有2%— 50%質(zhì)量百分比的鎳和銅，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
2.用于煉鋼的鎳銅鐵合金及制備方法，其技術(shù)特征在于:如權(quán)利要求1所述的銅鎳銅鐵合金的制備方法，它是用鎳、銅的硫化礦或礦精粉作原料，用鱗鐵加熔劑作脫硫劑。
3.脫硫劑的用量根據(jù)所用硫化礦中含硫量與鱗鐵加熔劑中含氧量的比為1:.0.3—0.8，鱗鐵與熔劑的比為1:1-5之間。
4.在熔爐中火法熔煉制成銅鐵、鎳鐵、鎳銅鐵合金。
5.用于煉鋼的鎳銅鐵合金及制備方法，其技術(shù)特征在于:如權(quán)利要求2中所述鎳銅鐵合金的制備方法，也可用于銅鐵和鎳鐵合金生產(chǎn)。
【文檔編號(hào)】C22C35/00GK103938081SQ201310657483
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】謝廷聲 申請(qǐng)人:謝廷聲