CN102492847B

CN102492847B - 利用废旧镍粉冶炼中间合金的方法

Info

Publication number: CN102492847B
Application number: CN2011104175158A
Authority: CN
Inventors: 栾东海; 彭保旺; 潘海阔
Original assignee: AVIC SHANGDA METAL REGENERATION TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: AVIC Shangda superalloy materials Co.,Ltd.
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2031-12-14
Also published as: CN102492847A

Abstract

本发明涉及一种利用废旧镍粉冶炼中间合金的方法，过程包括：⑴分析废旧镍粉原料中镍、碳、硅、硫和磷的含量。⑵根据分析结果配置辅料，辅料包括氧化钙、碳化硅和硅酸钠。⑶将废旧镍粉和辅料一起混合、压块成型、晾干。⑷将压块置入熔炼炉进行冶炼，冶炼过程分为：①熔化期冶炼温度1500℃，②氧化期冶炼温度为1500℃，对电弧炉进行吹氧，持续进行2-2.5小时，③还原期温度1600℃，持续进行20分钟。⑸合格后排出还原渣，浇铸成镍铁中间合金锭。本发明以废旧镍粉为原料，用廉价的氧化钙、碳化硅和硅酸钠组成的辅料为添加剂，在熔炼炉中进行冶炼回收，为废旧有色金属的回收了利用提供了有效途径。压块原料进行冶炼，镍的回收率高。

Description

利用废旧镍粉冶炼中间合金的方法

技术领域

本发明属于有色金属生产技术领域，涉及废旧有色金属的回收利用，具体涉及一种用废旧镍粉冶炼中间合金的方法。

技术背景

镍是重要的有色金属，工业上主要用于生产合金和用作催化剂，全球约66%的精炼镍用于制造不锈钢。镍作为不锈钢合金原料之首，不锈钢的产量和镍需求量息息相关。工业生产和废旧电池产生大量废旧镍粉，是宝贵的有色金属资源，利用废旧镍粉冶炼生产中间合金，不仅节省资源，增加经济效益，还减少对环境的污染。废旧镍粉中含有碳、硅、硫、磷等有害杂质，需要在生产合金时去除。处理有害杂质的方法有化学方法，即用酸溶化被加工原料，再进行萃取，该过程产生大量废液，污染环境。公开号为101020935A的中国发明专利申请公开一种“用含镍铬烟尘或氧化皮冶炼镍铬生铁的方法及产品”，该方法“在矿热炉或电炉中进行，以烟尘或氧化皮中铬含量为参照，配以5-7％的萤石、20-25％的焦末、5-10％的石灰石/生石灰，投入炉中冶炼成镍铬生铁。”该发明专利申请为镍铬资源的充分利用提供了一条新的途径，为不锈钢和特殊钢的冶炼提供一个新的原料来源。但是该专利申请回收率不高，并且不能实现废旧镍粉生产中间合金。

发明内容：

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种利用废旧镍粉冶炼中间合金的方法，以提高废旧镍粉的回收利用率，减少环境污染，实现废旧镍粉的综合利用。

本发明利用废旧镍粉冶炼中间合金的方法，步骤如下：

⑴分析废旧镍粉原料中镍、碳、硅、硫和磷的含量。

⑵根据步骤⑴分析出的原料镍、碳、硅、硫和磷的含量，根据分析结果配置辅料，辅料包括氧化钙、碳化硅和硅酸钠。氧化钙的量为测定出原料中硫质量含量1～1.5倍，碳化硅的量为被冶炼物料总重量的1%-2%（wt%），硅酸钠为冶炼物料总重量的10%-15%（wt%）。被冶炼物料包括废旧镍粉和各种辅料。

⑶将废旧镍粉和辅料一起混合、压块成型、晾干。

⑷将压块置入熔炼炉进行冶炼，冶炼过程分为熔化期、氧化期、还原期，过程如下：

①熔化期，熔炼炉温度1500℃，使废旧镍粉熔化，物料融化达到75%（wt%）时，加入萤石，萤石加入量为废旧镍粉的0.2%（wt）。熔化期辅料和原料充分接触、扩散、自行反应，脱除碳、硅和磷。加入萤石能够加大熔渣的流动性，促进原料和辅料的自行扩散和反应，加快脱除碳、硅和磷。

②氧化期，当物料全部熔化，进入氧化期，氧化期冶炼温度为1500℃，对熔炼炉进行吹氧，持续时间为2-2.5小时；取样分析碳、磷、硅的含量，碳、磷、硅含量不合格时加入Fe₂O₃和氧化钙进行调整，Fe₂O₃的加入量为磷质量含量的15～20倍和氧化钙加入量为磷质量含量的3～5倍；碳、磷、硅含量合格后排出氧化渣；

③还原期，分析熔炼炉中物料的氧、硫含量，加入碳化硅和氧化钙，碳化硅的加入量为氧、硫质量含量的1.5倍，氧化钙加入量为氧、硫质量含量的2.5倍，升温至1600℃，持续进行20分钟；

⑸取样检验熔融物料中镍、碳、硅、硫、磷和铁的含量，符合要求后排出还原渣，浇铸成中间合金锭。

辅料中碳化硅为SiC＞45%（wt%），粒度≤1mm碳化硅矿粉，氧化钙的粒度≤1mm，硅酸钠为9水硅酸钠（Na2SiO3·9H2O）。中间合金主要成分为镍和铁，中间合金的碳含量小于2%（wt），硅含量小于1%（wt），硫含量小于0.06%（wt），磷含量小于0.04%（wt），镍和铁的含量根据被冶炼原料的成分和客户需求确定。熔炼炉为电弧炉。

废旧镍粉中镍含量用丁二酮肟-氨水分光光度法测定，碳、硫用红外碳硫分析仪测定，磷用氟化钠-氯化亚锡光度法测定，硅用亚铁还原硅钼蓝光度法测定。步骤③氧化期和步骤⑸使用全元素光谱分析仪对熔炼炉中产品进行分析，测定熔融物料中镍、碳、硅、硫、磷和铁的含量。被冶炼物料包括废旧镍粉和辅料氧化钙和碳化硅粉末混合，以硅酸钠（Na2SiO3·9H2O）为粘合剂，在常温下混合用托煤球机进行压块，自然晾干。

本发明以废旧镍粉为原料，用廉价的氧化钙、硫、碳化硅和硅酸钠组成的辅料为添加剂，在熔炼炉中进行冶炼回收，为废旧有色金属的回收利用提供了有效的途径，用该方法生产的产品按市场镍含量计价，回收再利用价值可观，创造良好的经济效益。用废旧镍粉与辅料混合压块进行冶炼，原料和辅料的扩散性和反应效果好，有利于提高镍的回收率，以粉状原料进行冶炼的收率为60%，以压块原料进行冶炼，收率可达85～95%。冶炼过程产生的粉尘和熔渣可以回收再利用，熔渣可用作水泥、建筑砌块等建筑材料的原料，实现废旧镍粉的综合利用，环境危害小。本发明工艺简单、回收率较高、运行成本低。

附图说明

图1为本发明利用废旧镍粉冶炼中间合金的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

本发明利用废旧镍粉冶炼中间合金的过程如图1所示，⑴对废旧镍粉原料进行分析，测定出原料中铁、镍、碳、硅、硫和磷的含量，分别为镍6%、碳3.5%、硅3%、硫0.2%和磷0.15% 。⑵根据步骤1分析出的原料中镍、碳、硅、硫和磷的含量配置辅料，辅料包括氧化钙和化硅、硅酸钠为粘合剂。碳化硅为SiC＞45%（wt%）、粒度≤1mm的碳化硅矿粉，氧化钙的粒度≤1mm，硅酸钠为9水硅酸钠。氧化钙的用量为测定出原料中硫质量含量1.2倍，碳化硅的用量为被冶炼物料总重量的1.5%（wt%），被冶炼物料总重量包括废旧镍粉和各种辅料的重量。⑶将废旧镍粉和辅料一起混合，以被冶炼物料总重量12%（wt%）的9水硅酸钠为粘合剂在常温下混合用托煤球机进行压块，自然晾干。⑷将晾干后的压块置入电弧炉进行冶炼，冶炼过程分为熔化期、氧化期、还原期。

①熔化期，电弧炉升温至温度1500℃，使废旧镍粉熔化，熔化期原料和辅料充分接触，自行扩散反应脱除碳、硅和磷杂质。当物料融化达到75%（重量）时，加入废旧镍粉0.2%（wt%）的萤石，用以加大熔渣的流动性，促进反应和扩散。

②氧化期，当电弧炉中的物料全部融化后，对电弧炉进行吹氧，控制冶炼温度为1500℃，持续时间为2-2.5小时。取样分析碳、磷、硅的含量，碳、磷、硅含量不合格时加入Fe₂O₃和氧化钙进行调整。Fe₂O₃加入量为磷质量含量的17倍，氧化钙的加入量为磷质量含量的4倍。碳、磷、硅含量合格后，排出氧化渣。

③还原期，分析熔炼炉中物料的氧、硫含量，（氧硫主要以FeO、FeS形式存在）。根据分析结果加入碳化硅和氧化钙，碳化硅的加入量为氧、硫质量含量的1.5倍，氧化钙加入量为氧、硫质量含量的2.5倍，升温至1600℃，持续进行20分钟。还原期主要是脱除氧、硫杂质，碳化硅为还原剂，氧化钙为造渣剂。

⑸还原期结束后取样检验熔融物料中镍、碳、硅、硫、磷和铁的含量，符合要求后排出还原渣，浇铸成镍-铁中间合金锭。镍-铁中间合金锭的质量要求为碳含量小于2%（wt），硅含量小于1%（wt），硫含量小于0.06%（wt），磷含量小于0.04%（wt）。铁和镍的含量根据被冶炼原料具体情况和厂家需要确定。

冶炼过程中产生还原渣可做水泥、建筑砌块等建筑材料，实现了废旧镍粉的综合利用。

Claims

1.一种利用废旧镍粉冶炼中间合金的方法，步骤如下：

⑴分析废旧镍粉原料中镍、碳、硅、硫和磷的含量；

⑵根据步骤⑴分析出的原料中镍、碳、硅、硫和磷的含量，根据分析结果配置辅料，所述辅料包括氧化钙、碳化硅和硅酸钠；所述氧化钙的量为测定出原料中硫质量含量1～1.5倍，碳化硅的量为被冶炼物料总重量的1%-2%（wt%），硅酸钠为冶炼物料总重量的10%-15%（wt%）；

⑶将废旧镍粉和辅料一起混合、压块成型、晾干；

⑷将压块置入熔炼炉进行冶炼，冶炼过程分为熔化期、氧化期和还原期，过程如下：

①熔化期，熔炼炉温度1500℃，使废旧镍粉熔化，物料融化达到75%（wt%）时，加入萤石，萤石加入量为废旧镍粉的0.2%（wt）；

②氧化期，冶炼温度为1500℃，对熔炼炉进行吹氧，持续时间为2-2.5小时；取样分析碳、磷、硅的含量，碳、磷、硅含量不合格时加入Fe₂O₃和氧化钙进行调整，Fe₂O₃加入量为磷质量含量的15～20倍和氧化钙加入量为磷质量含量的3～5倍；碳、磷、硅含量合格后，排出氧化渣；

2.根据权利要求1所述利用废旧镍粉冶炼中间合金的方法，其特征是：所述辅料中碳化硅为SiC＞45%（wt%）、粒度≤1mm的碳化硅矿粉，氧化钙的粒度≤1mm，硅酸钠为9水硅酸钠。

3.根据权利要求1所述利用废旧镍粉冶炼中间合金的方法，其特征是：所述中间合金主要成分为镍和铁，所述中间合金的碳含量小于2%（wt），硅含量小于1%（wt），硫含量小于0.06%（wt），磷含量小于0.04%（wt）。