CN102517446B - 一种低成本生产硅铁的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低成本生产硅铁的方法，先根据最后得到的硅铁中硅的含量来准备碳化稻壳和铁的供体，然后将两者混合均匀后加入矿热炉冶炼即可得到硅铁，冶炼温度控制在1700-1750℃。本发明利用碳化稻壳和铁的供体（如钢屑或氧化铁料）作为制取硅铁的原料，取消了传统方法中的硅石及焦炭，使硅铁制取成本大幅度降低；同时此方法制取的硅铁中几乎不含钛，避免了在利用硅铁对钛限制严格的钢种进行脱氧处理和合金化过程中向钢水增钛的问题。
Description
技术领域
本发明涉及铁合金生产方法，特别涉及一种利用碳化稻壳生产硅铁的方法，属于冶金技术领域。
背景技术
硅铁是炼钢的脱氧剂，也是冶炼硅钢时的合金剂，冶炼弹簧钢、耐热钢时，也要加入一定量的硅铁作为合金剂。为了获得化学成分合格和保证钢的质量，在炼钢过程的出钢阶段，必须对钢水进行脱氧，硅和氧之间的化学亲和力很大，因而硅铁是炼钢工业中不可缺少的脱氧剂。此外，在钢中添加一定量的硅，能显著提高钢的强度、硬度和弹性，所以在冶炼结构钢、工具钢、弹簧钢等钢种时，必须添加一定量的硅铁作合金剂使用。钢中含有一定量的硅，能提高钢的导磁率、降低磁滞损耗、减少涡流损失。故在冶炼电工钢，如冶炼马达用低硅钢（含Si 0.80%-2.80%）和变压器用硅钢（含Si 2.81%-4.8%）时，硅铁也是重要的合金剂。
在硅铁生产中，硅石（SiO2质量百分比约98%）、钢屑或氧化铁料及焦炭都是冶炼硅铁时常用的重要原料，钢屑或氧化铁料可以称之为铁的供体。生产上为了把氧从SiO2中除去，采用在矿热炉内高温条件下，用焦炭中的碳夺取SiO2中的氧，用碳还原二氧化硅的基本反应可以写成：
铁有促进二氧化硅还原的作用，在有铁存在的条件下，上式还原出来的硅与铁发生下式反应生成硅铁：
通常硅石中伴生有一定量的TiO2，硅石中的TiO2在冶炼硅铁的反应过程中，将被焦炭还原，造成最终生成的硅铁中含有少量的Ti，进而在钢水脱氧和合金化过程中这部分钛进入钢中。进入钢中的Ti会形成非常细小且稳定的TiC、TiN及Ti（CN）粒子，这些粒子会强烈阻碍钢的晶粒长大，特别是对高牌号硅钢的铁损有很坏的影响；并且存在于钢水的TiO2夹杂在精炼过程中也难以去除，对弹簧钢、轴承钢、帘线钢等产品性能危害较大。所以在生产电工钢等对钢中的钛含量有严格限制的钢种时，含钛的硅铁就不再适合做脱氧剂和合金剂使用。
另外，焦炭作为重要的冶金原料，近几年价格一路攀升，也使得硅铁价格不断上涨，所以如何控制硅铁生产成本是一个不得不考虑的问题。
发明内容
针对现有硅铁生产技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种新的硅铁生产方法，本方法得到的硅铁几乎不含钛，且生产成本低。
本发明的技术方案为：一种低成本生产硅铁的方法，先根据最后得到的硅铁中硅的含量来准备碳化稻壳和铁的供体，然后将两者混合均匀后加入矿热炉冶炼即可得到硅铁，冶炼温度控制在1700-1750℃。
所述碳化稻壳由灰分和固定碳组成，其中灰分质量比为65-70%，固定碳质量百分比为30-35%，且灰分中SiO2的质量百分比≥90%。
所述铁的供体为钢屑，钢屑中铁含量≥95%，碳化稻壳与钢屑两者的质量比为90-95∶5-10。此种方案得到75硅铁。
所述铁的供体为氧化铁料，氧化铁料中铁含量≥75%，碳化稻壳与氧化铁料两者的质量比为50-55∶45-50。此种方案得到45硅铁。
本发明利用碳化稻壳含SiO2和碳含量高且来源广泛的特点，用碳化稻壳取代传统的硅石及焦炭作为生产硅铁的主要原料。用此方法生产的硅铁中几乎不含钛，在电工钢生产中作为脱氧剂和合金剂时不会引起钢水增钛。同时本方法充分利用碳化稻壳中的碳取代传统制取硅铁方法中采用的焦炭，故其生产成本大幅度降低。
具体实施方式
本发明利用碳化稻壳为原材料取代硅石和焦碳实现硅铁的生产，先根据最终要得到的硅铁中硅的含量来准备碳化稻壳和铁的供体的量，然后将两者混合均匀后加入矿热炉冶炼即可得到硅铁，冶炼温度控制在1700-1750℃。
碳化稻壳是指稻壳经过加热至其着火点温度以下，使其不充分燃烧而形成的木炭化物质。其具有体轻,导热性低的特性。在工业生产上可作为钢液的保温剂，被广泛应用于钢水连铸中间罐保温和模铸冒口保温，此外碳化稻壳也可用于制造碳化硅。在农业上可用于蔬菜、花卉、苗木、果树及其他作物栽培、改良土壤，在生活上可作清洁能源以供生火、取暖等。
碳化稻壳由灰分和固定碳组成，目前国内各厂生产的碳化稻壳固定碳含量为30%-35%；灰分含量为65%-70%，其中灰分所含基本成分的质量百分数为：SiO2:90%； MgO:2%；P2O5:1.5%-2%；K2O:1.5%-2%；Na2O:1%；CaO:1%及一些微量的氧化铝和氧化铁。从以上碳化稻壳的成分情况可以看出，碳化稻壳是由SiO2为主体的无机矿物质组成，同时又几乎不含Ti的化合物，并且碳化稻壳具有蜂窝状的组织结构，可以加强与钢屑等反应时的动力学条件，是生产无钛硅铁的理想原料。另一方面，由于碳化稻壳含有很高的固定碳，所以用碳化稻壳可以完全或大部分取代传统制取硅铁工艺中所用的焦炭。焦炭作为重要的冶金原料，近几年价格一路攀升，充分利用碳化稻壳中大量的固定碳取代焦炭来制取硅铁，可节约大量成本。本方法要求灰分中SiO2的质量百分比不小于90%即可，基本所有的碳化稻壳都满足此条件。
所述铁的供体为钢屑，钢屑中铁含量≥95%，碳化稻壳与钢屑两者的质量比为90-95∶5-10。此种方案可得到75%硅铁。
所述铁的供体为氧化铁料，氧化铁料中铁含量≥75%，碳化稻壳与氧化铁料两者的质量比为50-55∶45-50。此种方案可得到45%硅铁。
以下给出几个实例以帮助理解本发明。
实例1：某铁合金生产厂，采用本发明的方法，选择灰分含量为65%，碳含量为35%且其灰分中SiO2质量百分数为90%的碳化稻壳，铁含量为95%的钢屑为原料，各原材料的质量百分比为：碳化稻壳90%、钢屑10%。在矿热炉中生产了75%硅铁，并供应到钢厂作为钢水脱氧剂使用，结果表明硅铁合金成分完全达到要求，同时使用过程中未发生对钢水增钛。
实例2：某铁合金生产厂，采用本发明的方法，选择灰分含量为65%，碳含量为35%且灰分中SiO2质量百分数为90%的碳化稻壳，铁含量为95%的钢屑为原料，各原材料的质量百分比为：碳化稻壳95%、钢屑5%。在矿热炉中生产了75%硅铁，并供应到钢厂作为钢水脱氧剂使用，结果表明硅铁合金成分完全达到要求，同时使用过程中未发生对钢水增钛。
实例3：某铁合金生产厂，采用本发明的方法，选择灰分含量为70%，碳含量为30%且灰分中SiO2质量百分数为90%的碳化稻壳，铁含量为95%的钢屑为原料，各原材料的质量百分比为：碳化稻壳93%、钢屑7%。在矿热炉中生产了75%硅铁，并供应到钢厂作为钢水脱氧剂使用，结果表明硅铁合金成分完全达到要求，同时使用过程中未发生对钢水增钛。
实例4：某铁合金生产厂，采用本发明的方法，选择灰分含量为68%，碳含量为32%且其灰分中SiO2质量百分数为90%的碳化稻壳，铁含量为80%的氧化铁为原料，各原材料的质量百分比为：碳化稻壳50%、氧化铁料50%。在矿热炉中生产了45%硅铁，并供应到钢厂作为脱氧剂使用，结果表明硅铁合金成分完全达到要求，同时使用过程中未发生对钢水增钛。
实例5：某铁合金生产厂，采用本发明的方法，选择灰分含量为67%，碳含量为33%且其灰分中SiO2质量百分数为90%的碳化稻壳，铁含量为75%的氧化铁为原料，各原材料的质量百分比为：碳化稻壳55%、氧化铁料45%。在矿热炉中生产了45%硅铁，并供应到钢厂作为脱氧剂使用，结果表明硅铁合金成分完全达到要求，同时使用过程中未发生对钢水增钛。
Claims (3)
1.一种低成本生产硅铁的方法，其特征在于：先根据最后得到的硅铁中硅的含量来准备碳化稻壳和铁的供体，然后将两者混合均匀后加入矿热炉冶炼即可得到硅铁，冶炼温度控制在1700-1750℃；
所述碳化稻壳由灰分和固定碳组成，其中灰分质量比为65-70%，固定碳质量百分比为30%-35%，且灰分中SiO2的质量百分比≥90%。
2.根据权利要求1所述的生产硅铁的方法，其特征在于：所述铁的供体为钢屑，钢屑中铁含量≥95%，碳化稻壳与钢屑两者的质量比为90-95∶5-10。
3.根据权利要求1所述的生产硅铁的方法，其特征在于：所述铁的供体为氧化铁料，氧化铁料中铁含量≥75%，碳化稻壳与氧化铁料两者的质量比为50-55∶45-50。
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