CN101660064A - 镍铁合金制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种镍铁合金制备工艺。本发明所要解决的技术问题是提供一种生产效率高、流程短、能耗低、以普通煤为还原剂、炉料不易结块的镍铁合金制备工艺。本发明的技术方案包括以下步骤：A.含氧化镍原料、煤粉和熔剂混合后，压制成球团；B.球团还原得到金属化球团；C.金属化球团熔炼得到粗镍铁合金；D.粗镍铁合金经过精炼得到精制镍铁合金。本发明在原料内配煤粉造球，反应面积增大，动力学条件改善，有利于还原过程进行。还原时间短，能耗低；并且球团炉料不粘结炉衬，粉尘少、有用元素回收率高。

Description

镍铁合金制备工艺
技术领域
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种镍铁合金制备工艺。
背景技术
传统的镍铁合金生产方法是采用火法冶炼氧化镍矿，针对不同的还原工艺可分为：高炉还原和竖炉还原-电炉熔炼-精炼法，直接电炉熔炼-精炼法，专利CN1306049C、CN1300352C还提出了高炉法等。但高炉还原和竖炉还原-电炉熔炼-精炼法还原氧化镍矿，存在着还原时间长、生产效率低、以稀缺的焦炭为燃料、需要烧结矿(或氧化球团矿)等问题，直接电炉熔炼-精炼法还存在能耗高、生产效率低等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产效率高、且炉料不易结块的镍铁合金制备工艺。
本发明的技术方案包括以下步骤：
A、含氧化镍原料、煤粉和熔剂混合后，压制成球团；
B、球团还原得到金属化球团；
C、金属化球团熔炼得到粗镍铁合金；
D、粗镍铁合金经过精炼得到精制镍铁合金。
步骤A所述含氧化镍原料是指红土镍矿或含氧化镍的废催化剂，其中镍的重量百分比含量为1.20～8.10％。红土镍矿的矿粉粒度为自然粒度(为开采后矿粉自然的粒度，未经过进一步加工)。
步骤A所述煤粉的配入量为含氧化镍原料的质量的3～15％，煤粉粒度＜5mm。
步骤A所述熔剂用量按照球团碱度CaO/SiO2为0.6～1.4配制，熔剂粒度为＜5mm；所述熔剂为本技术领域常用熔剂，优选为石灰石、萤石。
步骤A压制成球团时需添加粘结剂，粘结剂用量为含氧化镍原料和煤粉总质量的0.2～5.0％，能够使生球的强度满足生产工艺的要求；所述粘结剂为本技术领域常用粘结剂，优选为PVA。
步骤A各个原料与粘结剂混合时需加水制成混合料，混合料的水分以7～8％为宜，混合料的水分含量过高容易导致粘模，过低会导致压球机的负荷增加，成品率降低。
步骤A压制成的球团为直径10～70mm的块球或球状。
步骤B还原设备为回转窑或转底炉；还原温度为900～1350℃，还原时间为20～300分钟。
步骤C熔炼设备为矿热炉(电弧炉)，步骤B收得的金属化球团利用耐高温密封的料车从回转窑或转底炉趁热转送到矿热炉(电弧炉)，充分利用金属化球团的余热，能耗成本低。
步骤C熔炼时的熔化分离温度为1500～1750℃，粗镍铁成分检测结果为：Ni 4.0～12.0％，C 2.0～2.88％，S 0.1～1.0％，P 0.1～1.0％(余量为铁)。
步骤D从电弧炉出来的粗镍铁水再在AOD精炼炉中加碱氧化物(石灰石、萤石等)，吹氧精炼，精炼温度为1500～1700℃，精炼周期为10～40min/炉，吹氧量为80～200Nm3/t。脱除硅、磷、炭、硫、锰等除杂，获得高品质、高附加值的精镍铁水，再经浇铸得精镍铁产品，产品成分检测结果为：Ni 15～60％，C≤0.03％，S＜0.03％，P＜0.03％，余量为铁。
本发明以氧化镍矿或含氧化镍废催化剂为原料冶炼镍铁合金，用普通煤代替紧缺的焦炭作为还原剂，在原料内配煤粉造球，反应面积增大，动力学条件改善，有利于还原过程进行。球团在回转窑或转底炉中还原，由于还原温度高以及还原动力学条件好，有利于还原过程进行，有利于提高铁氧化物与镍氧化物的还原度，因此还原时间短，能耗低；并且球团炉料不粘结炉衬(炉底)，粉尘少、有用元素回收率高。由于还原后的金属化球团直接热装进入矿热炉，在矿热炉内完成金属化球团的熔化分离及深还原过程，较传统工艺可节省大量能耗。
附图说明
图1是本发明工艺流程框图。
具体实施方式
如图1所示，用含氧化镍原料与煤粉、熔剂混合，煤粉配入量为含氧化镍原料质量的3％～15％，熔剂用量按照碱度CaO/SiO2为0.6～1.4配制，煤粉、熔剂粒度为＜5mm。这些原料加粘结剂和水混合均匀制成混合料，粘结剂用量为含氧化镍原料和煤的质量的0.2％～5.0％，混合料的水分以7％～8％为宜，采用压力成型机压制成10～70mm的球状或块状，然后在回转窑或转底炉内还原，还原温度为900～1350℃，还原时间为20～300分钟，得到金属化球团。
采用电弧炉熔化分离金属化球团，熔化分离温度为1500～1750℃，除掉铁渣得到粗镍铁合金，粗镍铁成分检测结果为：Ni 4.0～12.0％，C 2.0～2.88％，S 0.1～1.0％，P 0.1～1.0％。粗镍铁合金经过AOD精炼炉中加碱(石灰石、萤石等)，吹氧精炼后得到合格镍铁合金产品，精炼温度为1500～1700℃，精炼周期为10～40min/炉，吹氧量为80～200Nm3/t。产品成分检测结果为：Ni 15～60％，C≤0.03％，S＜0.03％，P＜0.03％，余量为铁。所得镍铁合金符合ISO6501：1998(E)标准牌号要求。
以下结合实施例对本发明作进一步的阐述。实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。
实施例1
于1吨含氧化镍原料(成分按重量百分比计为TFe 26.0％，Ni 1.88％，SiO2 28.46％，CaO2.02％，MgO 12.12％，Al2O3 5.69％，P＜0.005％，S 0.094％，其余为水)中加入煤粉30kg、粘结剂PVA 2.06kg和石灰石，石灰石用量按照混合料碱度CaO/SiO2为0.6配制，煤粉、石灰石粒度＜5mm。前述4种原料加水配制成混合料使其含水量为混合料重量的7.8％，搅拌均匀后采用压力成型机压制成直径30mm的球团。球团送入转底炉内还原，转底炉温度控制在1300～1350℃，还原时间为40分钟，得到金属化球团。然后采用电弧炉熔化分离金属化球团，熔化分离温度为1650℃，除掉铁渣得到粗镍铁合金。粗镍铁合金送入AOD精炼炉中加粗镍铁合金重量5.3％的石灰石，吹氧精炼后得到镍铁合金产品，精炼温度为1550～1600℃，精炼周期为26min/炉，吹氧量为95Nm3/t。镍铁合金产品成分检测结果为：Ni 17.4％，C 0.026％，S＜0.03％，P＜0.03％，余量为铁。所得镍铁合金符合ISO6501：1998(E)标准牌号要求。
本实施例中转底炉还原时间短，能耗低。并且转底炉还原后炉底粉尘少，炉衬不粘结球团炉料。
实施例2
于1吨含氧化镍原料(成份同实施例1)中加入煤粉50kg、粘结剂PVA 31.5kg和萤石，萤石用量按照混合料碱度CaO/SiO2为0.9配制，煤粉、萤石粒度＜5mm。前述4种原料加水配制成混合料使其含水量为混合料重量的7.2％，搅拌均匀后采用压力成型机压制成直径30mm的球团。球团送入回转窑内还原，回转窑温度控制在1100～1200℃，还原时间为240分钟，得到金属化球团。然后采用矿热炉熔化分离及深还原金属化球团，熔化分离温度为1550℃，除掉铁渣得到粗镍铁合金。粗镍铁合金送入AOD精炼炉中加粗镍铁合金重量5.3％的石灰石，吹氧精炼后得到镍铁合金产品，精炼温度为1500～1550℃，精炼周期为30min/炉，吹氧量为92Nm3/t。产品成分检测结果为：Ni 17.8％，C 0.022％，S＜0.03％，P＜0.03％，余量为铁。所得镍铁合金符合ISO6501：1998(E)标准牌号要求。本实施例中回转窑还原能耗低，并且还原后粉尘少，炉衬不粘结球团炉料。
实施例3
于1吨含氧化镍原料(成分按重量百分比计为TFe 24.0％，Ni 1.98％，SiO2 25.6％，CaO2.22％，MgO 14.12％，Al2O3 4.9％，P＜0.006％，S 0.088％，其余为水)中加入煤粉100kg、PVA 8.8kg和石灰石，石灰石用量按照混合料碱度CaO/SiO2为1.2配制，煤粉、熔剂粒度为＜5mm。前述4种原料加水配制成混合料使其含水量为混合料重量的7.1％，搅拌均匀后采用压力成型，压制成直径40mm的球团。球团送入转底炉内还原，转底炉温度控制在1300～1350℃，还原时间为35分钟，得到金属化球团。然后采用电弧炉熔化分离及深还原金属化球团，熔化分离温度为1650℃，除掉铁渣得到粗镍铁合金。粗镍铁合金送入AOD精炼炉中加粗镍铁合金重量8.6％的石灰石，吹氧精炼后得到镍铁合金产品，精炼温度为1600～1650℃，精炼周期为36min/炉，吹氧量为120Nm3/t。产品成分检测结果为：Ni 18.1％，C 0.028％，S＜0.025％，P＜0.028％，余量为铁。所得镍铁合金符合ISO6501：1998(E)标准牌号要求。本实施例中转底炉还原时间短，能耗低。并且转底炉还原后炉底粉尘少，炉衬不粘结球团炉料。
实施例4
于1吨含氧化镍原料(成份同实施例3)中加入煤粉150kg、粘结剂PVA 5.75kg和萤石，萤石用量按照混合料碱度CaO/SiO2为1.4配制，煤粉、萤石粒度＜5mm。前述4种原料加水配制成混合料使其含水量为混合料重量的7.7％，搅拌均匀后采用压力成型机压制成直径70mm的球团。球团送入回转窑内还原，回转窑温度控制在900～1100℃，还原时间为300分钟，得到金属化球团。然后采用矿热炉熔化分离及深还原金属化球团，熔化分离温度为1550℃，除掉铁渣得到粗镍铁合金。粗镍铁合金送入AOD精炼炉中加粗镍铁合金重量10.3％的石灰石，吹氧精炼后得到镍铁合金产品，精炼温度为1600～1650℃，精炼周期为26min/炉，吹氧量为140Nm3/t。产品成分检测结果为：Ni 15.1％，C 0.02％，S＜0.025％，P＜0.02％，余量为铁。所得镍铁合金符合ISO6501：1998(E)标准牌号要求。本实施例中回转窑还原能耗低，并且还原后粉尘少，炉衬不粘结球团炉料。

Claims (9)

1.镍铁合金制备工艺，其特征在于包括以下步骤：
A、含氧化镍原料、煤粉和熔剂混合后，压制成球团；
B、球团还原得到金属化球团；
C、金属化球团熔炼得到粗镍铁合金；
D、粗镍铁合金经过精炼得到精制镍铁合金。
2.根据权利要求1所述的镍铁合金制备工艺，其特征在于：步骤A所述煤粉的用量为含氧化镍原料的质量的3～15％。
3.根据权利要求1所述的镍铁合金制备工艺，其特征在于：步骤A所述熔剂用量按照球团碱度CaO/SiO2为0.6～1.4配制。
4.根据权利要求1所述的镍铁合金制备工艺，其特征在于：步骤A压制成球团时添加粘结剂，粘结剂用量为含氧化镍原料和煤粉总质量的0.2～5.0％。
5.根据权利要求4所述的镍铁合金制备工艺，其特征在于：步骤A制得的球团水分按重量百分比计为7～8％。
6.根据权利要求1～5任一项所述的镍铁合金制备工艺，其特征在于：步骤B所述还原设备为回转窑或转底炉；还原温度为900～1300℃，还原时间为20～300分钟。
7.根据权利要求1～5任一项所述的镍铁合金制备工艺，其特征在于：步骤C熔化分离温度为1500～1750℃。
8.根据权利要求1～5任一项所述的镍铁合金制备工艺，其特征在于：D步骤采用AOD精炼炉精炼，精炼温度为1500～1700℃，精炼周期为10～40min/炉，吹氧量为80～200Nm3/t。
9.根据权利要求8所述的镍铁合金制备工艺，其特征在于：精炼时还需加碱性氧化物，所述碱性氧化物为石灰石、萤石。
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