CN100577818C - 一种以氧化镍矿为原料的镍铁的高炉冶炼工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以氧化镍矿为原料的镍铁的高炉冶炼工艺。该镍铁的高炉冶炼工艺包括以下步骤：将氧化镍矿与焦炭、硼砂混合得到混合料；将混合料装入高炉冶炼得到镍铁。该工艺是一种新型的高炉冶炼镍铁工艺，采用资源丰富的氧化镍矿作为原料冶炼镍铁，降低了镍铁生产对硫化镍矿的依赖，有利于解决镍矿资源危机；以硼砂替代传统的萤石和白云石等溶剂，减少了氟化物的排放，降低了环境污染，同时还降低了溶剂和辅料的消耗量，每冶炼一吨镍铁降低焦炭用量100-300kg，有效降低了镍铁的冶炼成本。
Description
技术领域
本发明属于镍铁的高炉冶炼工艺领域，尤其涉及一种以氧化镍矿为原料，利用高炉冶炼镍铁的工艺。
背景技术
随着不锈钢和特种钢的广泛应用，造成冶炼不锈钢和特殊钢的主要元素——金属镍供应短缺，价格飞涨。目前全球已探明镍资源储量约1.6亿吨，其中，30％为硫化矿，70％为氧化镍矿，但是，目前约60％的镍产品均来自于硫化矿。传统的镍金属生产主要从硫化镍矿中取得，随着全球尤其是中国不锈钢产业的发展，未来几年金属镍的消费量的年增长率将达到5％，但目前全球硫化镍矿资源已出现危机，新增产量十分有限。因此，开发利用储量大的氧化镍矿将具有很大的意义。
目前，氧化镍矿及不锈钢生产废弃物的冶炼主要以火法冶炼为主，常规工艺采用矿热炉，该工艺存在耗电高、环境污染大、间隙式生产产量低等弊端；传统的高炉冶炼碱度高，萤石使用量大，环境污染和能耗较高。
200510102984.5和200510102985.X号专利申请分别公开了以氧化镍矿为原料，利用高炉冶炼镍铁(即镍铁合金)的工艺。上述专利公开的技术方案分别是以不含结晶水的氧化镍矿和含有结晶水的氧化镍矿与焦粉、石灰石/生石灰、白云石、萤石等为原料，混合放入高炉中冶炼得到镍铁。虽然上述专利申请公开了利用氧化镍矿冶炼镍铁的工艺方法，可以在一定程度上缓解目前镍铁冶炼产业对硫化镍矿的依赖，有助于解决镍矿资源危机问题，但是，其技术方案中需要加入一定量的萤石作为造渣剂(即溶剂)，调节铁水的流动性，同时还需要加入石灰石、生石灰和/或白云石等。萤石中含有较多的氟化钙，冶炼之后会产生较多的氟化物，对环境造成污染；而白云石等的使用可能会在镍铁中引入其他杂质，影响镍铁的纯度，同时也会增加冶炼镍铁的生产成本。
200610039992.4号专利申请公开了一种生产用于高炉冶炼镍铬铁合金的镍铬铁烧结矿的方法，公开了采用镍铬矿和镍铬工业废弃物为原料生产烧结矿。该专利公开的技术方案主要在于对镍铬工业生产废弃物的回收和再利用，而且，其技术方案中也需要使用一定量的白云石。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种镍铁的高炉冶炼工艺，该冶炼工艺以氧化镍矿为原料，以硼砂替代传统的白云石、萤石等辅料生产镍铁，具有生产成本低、环境污染小等特点。
为达到上述目的，本发明提供了一种镍铁的高炉冶炼工艺，其包括以下步骤：
将氧化镍矿与焦炭、硼砂混合得到混合料；
将混合料装入高炉冶炼得到镍铁。
在本发明提供的镍铁的高炉冶炼工艺中，所采用的氧化镍矿包括烧结矿和/或块矿。
其中，所采用的烧结矿可以是将氧化镍矿原矿粉与生石灰混合之后，进行搅拌和筛分，然后将筛分出来的粒径在15mm以下的原矿粉与生石灰混合送入烧结机进行烧结得到的，其中，原矿粉的粒径优选为5-15mm；对于筛分出来的粒径在15mm以上的氧化镍矿可以再次进行粉碎操作，然后再进行搅拌和筛分，以及后续的烧结。其中，上述工艺过程中，进行粉碎、搅拌和筛分等处理中所使用的设备，以及采取的工艺等均为本领域常用的设备和工艺。
其中，所采用的块矿可以为粒径在35mm以下的块矿，该块矿可以直接与焦炭、硼砂等混合后装入高炉中，用以冶炼镍铁，其中，块矿的粒径优选为5-15mm。对于粒径在35mm以上的块矿，可以再次进行粉碎，粉碎得到的粒径在15mm以下的矿粉可以用于制备烧结矿。
本发明提供的镍铁的高炉冶炼工艺中，所采用的高炉可以是本领域冶炼镍铁时通常采用的设备，所采用的氧化镍矿也是本领域中常用的；在本发明的冶炼工艺中，优选采用镍元素的含量为约1-3wt.％，铁元素的含量为约10-50wt.％的氧化镍矿，优选采用红土镍矿。
用于冶炼的各种原料中难免含有一定的杂质，因此，应加入一定量的溶剂，以便在冶炼过程中将这些杂质溶解，尽可能使杂质从镍铁合金的体系中脱离。在本发明提供的镍铁的高炉冶炼工艺中，加入的硼砂可以起到溶剂的作用，不需要加入白云石等溶剂，降低了在镍铁中引入其他金属杂质的可能性，同时可以降低冶炼的生产成本；同时，冶炼得到的铁水流动性较好，不需要加入萤石等来调节铁水的流动性，可以避免因萤石加入量过多而导致的炉缸烧穿等问题。在本发明的具体实施方案中，硼砂的加入量可以控制为氧化镍矿总重量的0.1-15％。
碱度对于镍铁的冶炼具有较大的影响，可以显著降低冶炼时所需要的焦炭的量，烧结之后得到的烧结矿的碱度可以通过调整生石灰等的加入量来进行控制，在本发明的具体技术方案中，烧结矿的碱度一般可以控制为约0.3-1.1，以达到较好的效果。
为适应镍铁冶炼的需要，在本发明的镍铁冶炼工艺中，优选选用粒径大于5mm的烧结矿。根据本发明的具体技术方案，将烧结矿装入高炉进行冶炼时，可以加入一定量的焦炭，或者无烟煤、焦粉等作为辅料，冶炼的焦比为约1.3-1.6，焦比为冶炼一吨镍铁所需的焦炭量，为一个平均值。
本发明提供的镍铁的高炉冶炼工艺是一种新型的高炉冶炼镍铁工艺，其具有以下一些优点：
1、采用资源丰富的氧化镍矿作为原料冶炼镍铁，降低了镍铁生产对硫化镍矿的依赖，有利于解决镍矿资源危机；
2、采用了低碱度的原料进行冶炼，传统的高炉碱度控制为0.9-1.7，本发明的碱度仅为0.3-1.1，降低了生石灰的消耗，同时降低了焦比，降低了环境污染和冶炼成本；
3、以硼砂替代传统的萤石和白云石等溶剂，减少了氟化物的排放，降低了环境污染，同时可以避免在镍铁中引入其他杂质，有效降低冶炼成本；
4、降低了溶剂和辅料的消耗量，每冶炼一吨镍铁降低焦炭用量100-300Kg，有效降低了镍铁的冶炼成本。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明方案的实施和所具有的有益效果，但不能对本发明的可实施范围形成任何限定。
本发明提供的以氧化镍矿为原料的镍铁的高炉冶炼工艺可以包括以下具体步骤：
将原矿粉与生石灰混合得到混合料，进行搅拌筛分，利用烧结机将粒径在0.1-15mm的氧化镍矿原矿粉与生石灰烧结得到烧结矿；其中，烧结矿的碱度控制为0.3-1.1，该碱度通过控制生石灰的加入量来调节，对于粒径在15mm以上的原矿再次进行破碎；
将烧结矿和/或氧化镍矿块矿、无烟煤和/或焦粉、硼砂混合得到混合料，将混合料装入高炉，冶炼得到镍铁；其中，烧结矿的粒径在15mm以下，块矿的粒径在35mm以下，硼砂的加入量为氧化镍矿总重量的0.1-15％。
以下实施例均采用上述工艺步骤进行。
实施例1-5：以氧化镍矿烧结矿为原料的镍铁高炉冶炼工艺
冶炼原料：氧化镍矿的主要成分和含量分别如表1所示。本发明的实施例1-5中所采用的氧化镍矿为产自菲律宾或印度尼西亚的红土镍矿。
冶炼工艺：将氧化镍矿原矿粉与生石灰混合搅拌，筛分得到粒径在15mm以下的原矿粉与无烟煤/焦粉、生石灰混合配料进行烧结，得到烧结矿；将大于5mm的烧结矿和焦炭及其它辅料混合装入高炉冶炼，得到镍铁。
表1：氧化镍矿的主要成分和含量(质量百分比，单位：％)
表2：烧结矿的主要成分和含量(质量百分比，单位：％)
在实施例1-5中，装入高炉中进行冶炼的烧结矿与焦炭、硼砂等高炉炉料的加入量分别如表3所示。
表3：高炉炉料的加入量和含量(单位：Kg)
利用烧结矿冶炼镍铁的高冶炼工艺参数如表4所示。
表4：高炉冶炼工艺参数
经过冶炼所得到的镍铁的主要成分如表5所示。
表5：冶炼所得镍铁的主要成分和含量(质量百分比，单位：％)
Claims (8)
1、一种镍铁的高炉冶炼工艺，其包括以下步骤：
将氧化镍矿与焦炭、硼砂混合得到混合料；
将混合料装入高炉冶炼得到镍铁。
2、如权利要求1所述的镍铁的高炉冶炼工艺，其中，所述氧化镍矿包括烧结矿和/或块矿。
3、如权利要求2所述的镍铁的高炉冶炼工艺，其中，所述烧结矿为将氧化镍矿原矿粉与生石灰混合进行搅拌和筛分，将粒径在15mm以下的氧化镍矿原矿粉与生石灰进行烧结得到的。
4、如权利要求2所述的镍铁的高炉冶炼工艺，其中，所述块矿为粒径在35mm以下的块矿。
5、如权利要求1所述的镍铁的高炉冶炼工艺，其中，所述硼砂的加入量为氧化镍矿总重量的0.1-15％。
6、如权利要求3所述的镍铁的高炉冶炼工艺，其中，所述烧结矿的碱度为0.3-1.1。
7、如权利要求3所述的镍铁的高炉冶炼工艺，其中，用于高炉冶炼的所述烧结矿的粒径大于5mm。
8、如权利要求1所述的镍铁的高炉冶炼工艺，其中，所述氧化镍矿中的镍元素的含量为1-3wt％，铁元素的含量为10-50wt％。
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