CN103526103B - 一种硅镁镍矿型红土镍矿的冶炼方法及其产品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅镁镍矿型红土镍矿的冶炼方法，包括以下步骤：将硅镁镍矿型红土镍矿破碎、磨细得到硅镁镍矿浆；将硅镁镍矿浆中加入碳酸钙中和去除铁铝，加入氢氧化钠调节pH得到含氢氧化镍的合金产品。将含氢氧化镍的合金产品中加入铬矿和助熔剂，在等离子炉中熔化成母液，待母液完全熔化后加入焦炭进行冶炼，并同时加入添加剂得到镍铬合金液体精炼，钢锭浇注、锻轧成坯料、坯料热处理得到高镍铬不锈钢产品。本发明将湿法和火法工艺结合，在常温下研磨成浆液后加入碳酸钙中和去除铁铝，加入氢氧化钠沉淀镍，后续加入铬矿并采用单嘴精炼炉进行精炼高镍铬不锈钢，本发明制备工艺简单环保，易于大规模生产。

Description

一种硅镁镍矿型红土镍矿的冶炼方法及其产品
技术领域
本发明属于冶金及材料科学技术领域，特别涉及一种硅镁镍矿型红土镍矿的冶炼方法及其产品。
背景技术
红土镍矿有两种类型，一种是褐铁矿型红土镍矿，具有铁高、镍低、硅、镁也低，但钴含量高，一般采用湿法工艺处理，而另一种是硅镁镍矿型红土镍矿，其硅、镁含量高、而铁、钴含量低，但镍含量高，通常采用火法工艺进行处理。但由于湿法处理通常在高压下进行，这不仅耗能、而且对设备要求高，而对于湿法和火法结合的冶炼方法暂时未见报道。通过采用湿法和火法结合来调节铬含量而获得高镍铬含量的不锈钢的也未见研究。
发明内容
发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种成本低、无污染、金属回收率高的一种硅镁镍矿型红土镍矿的冶炼方法及其产品。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提供一种硅镁镍矿型红土镍矿的冶炼方法，包括以下步骤：
1）将硅镁镍矿型红土镍矿破碎、磨细至1mm以下，然后采用机械研磨成-120目粒径的硅镁镍矿浆；
2）将步骤1）硅镁镍矿浆中加入碳酸钙中和去除铁铝，加入氢氧化钠调节pH得到镍沉淀，镍沉淀再进行逆流洗涤即可得到含氢氧化镍的合金产品；
3）将含氢氧化镍的合金产品中加入铬矿和助熔剂，在等离子炉中熔化成母液，熔化后母液的温度为1210~1250℃，待母液完全熔化后加入焦炭进行冶炼，同时控制冶炼温度为1210~1250℃，并同时加入添加剂进行初还原反应1~2h得到镍铬合金液体；
4）镍铬合金液体进入单嘴精炼炉中精炼，抽真空时间为4~6分钟，真空度小于100pa，采用顶部吹氧气底部吹氩气进行精炼；
5）钢锭浇注、锻轧成坯料、坯料热处理得到高镍铬不锈钢产品。
所述步骤3）中的助熔剂为石灰石、白云石或硅石中的一种或几种。
所述步骤3）中的添加剂为NCP-2或硫酸钠中的一种或几种。所述添加剂为NCP-2或硫酸钠中的一种或几种。添加剂为NCP-2添加剂购买于上海摩田化学有限公司。在本发明中NCP-2添加剂能够改变红土镍矿的化学结构，降低镍铁晶粒表面张力，从而促进镍铁晶粒的聚集、长大，对后续的磁选分离有利，而且不会产生有毒害的气体或固体物质。
上述的一种硅镁镍矿型红土镍矿的冶炼方法制备的高镍铬不锈钢也是本发明保护的内容。镍作为合金元素在不锈钢中的作用，在于它使高铬钢的组织发生变化，从而使不锈钢的耐腐蚀性能及工艺性能获得某些改善。铬在不锈钢中的决定作用：决定不锈钢性属的元素只有一种，这就是铬，每种不锈钢都含有一定数量的铬。铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素，根本的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后，促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。这种变化可以从以下方面得到说明： ①铬使铁基固溶体的电极电位提高 ②铬吸收铁的电子使铁钝化。钝化是由于阳极反应被阻止而引起金属与合金耐腐蚀性能被提高的现象。构成金属与合金钝化的理论很多，主要有薄膜论、吸附论及电子排列论。
有益效果：本发明一种硅镁镍矿型红土镍矿的冶炼方法，将湿法和火法工艺结合，在常温下研磨成浆液后加入碳酸钙中和去除铁铝，加入氢氧化钠沉淀镍，后续加入铬矿并采用单嘴精炼炉进行精炼高镍铬不锈钢，不仅能提高钢水品质，减少不合格钢水的产生，尤其是成分不均匀、硫含量不合格等问题，而且在发明中使用了NCP-2添加剂和硫酸钠可以富集镍铬元素，得到高品质的镍铬不锈钢。本发明制备工艺简单环保，易于大规模生产。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1
一种硅镁镍矿型红土镍矿的冶炼方法，包括以下步骤：
1）将硅镁镍矿型红土镍矿破碎、磨细至1mm以下，然后采用机械研磨成-120目粒径的硅镁镍矿浆；
2）将步骤1）硅镁镍矿浆中加入碳酸钙中和去除铁铝，加入氢氧化钠调节pH得到镍沉淀，镍沉淀再进行逆流洗涤即可得到含氢氧化镍的合金产品。
3）将含氢氧化镍的合金产品中加入铬矿和石灰石和白云石，在等离子炉中熔化成母液，熔化后母液的温度为1210℃，待母液完全熔化后加入焦炭进行冶炼，同时控制冶炼温度为1210℃，并同时加入NCP-2进行初还原反应2h得到镍铬合金液体；
4）镍铬合金液体进入单嘴精炼炉中精炼，抽真空时间为4分钟，真空度小于100pa，采用顶部吹氧气底部吹氩气进行精炼；
5）钢锭浇注、锻轧成坯料、坯料热处理得到高镍铬不锈钢产品。
实施例2
一种硅镁镍矿型红土镍矿的冶炼方法，包括以下步骤：
1）将硅镁镍矿型红土镍矿破碎、磨细至1mm以下，然后采用机械研磨成-120目粒径的硅镁镍矿浆；
2）将步骤1）硅镁镍矿浆中加入碳酸钙中和去除铁铝，加入氢氧化钠调节pH得到镍沉淀，镍沉淀再进行逆流洗涤即可得到含氢氧化镍的合金产品。
3）将含氢氧化镍的合金产品中加入铬矿和白云石，在等离子炉中熔化成母液，熔化后母液的温度为1250℃，待母液完全熔化后加入焦炭进行冶炼，同时控制冶炼温度为1250℃，并同时加入NCP-2和硫酸钠进行初还原反应1h得到镍铬合金液体；
4）镍铬合金液体进入单嘴精炼炉中精炼，抽真空时间为6分钟，真空度小于100pa，采用顶部吹氧气底部吹氩气进行精炼；
5）钢锭浇注、锻轧成坯料、坯料热处理得到高镍铬不锈钢产品。
实施例3
一种硅镁镍矿型红土镍矿的冶炼方法，包括以下步骤：
1）将硅镁镍矿型红土镍矿破碎、磨细至1mm以下，然后采用机械研磨成-120目粒径的硅镁镍矿浆；
2）将步骤1）硅镁镍矿浆中加入碳酸钙中和去除铁铝，加入氢氧化钠调节pH得到镍沉淀，镍沉淀再进行逆流洗涤即可得到含氢氧化镍的合金产品。
3）将含氢氧化镍的合金产品中加入铬矿和硅石，在等离子炉中熔化成母液，熔化后母液的温度为1230℃，待母液完全熔化后加入焦炭进行冶炼，同时控制冶炼温度为1230℃，并同时加入硫酸钠进行初还原反应1.5h得到镍铬合金液体；
4）镍铬合金液体进入单嘴精炼炉中精炼，抽真空时间为5分钟，真空度小于100pa，采用顶部吹氧气底部吹氩气进行精炼；
5）钢锭浇注、锻轧成坯料、坯料热处理得到高镍铬不锈钢产品。
分别按照实施例1~3制备的高镍铬不锈钢产品与市面上的普通的不锈钢在测试温度为1000~1200℃下进行耐热性能的测试：硬度、抗拉强度、屈服强度。

Claims (3)

1.一种硅镁镍矿型红土镍矿的冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将硅镁镍矿型红土镍矿破碎、磨细至1mm 以下，然后采用机械研磨成-120 目粒径的硅镁镍矿浆；
2）将步骤1）硅镁镍矿浆中加入碳酸钙中和去除铁铝，加入氢氧化钠调节pH 得到镍沉淀，镍沉淀再进行逆流洗涤即可得到含氢氧化镍的合金产品；
3）将含氢氧化镍的合金产品中加入铬矿和助熔剂，在等离子炉中熔化成母液，熔化后母液的温度为1210~1250℃，待母液完全熔化后加入焦炭进行冶炼，同时控制冶炼温度为1210~1250℃，并同时加入添加剂进行初还原反应1~2h 得到镍铬合金液体；所述添加剂为NCP-2 或硫酸钠中的一种或两种；
4）镍铬合金液体进入单嘴精炼炉中与炉中已有的或后加入的铁水或钢水精炼，抽真空时间为4~6 分钟，真空度小于100pa，采用顶部吹氧气底部吹氩气进行精炼；
5）钢锭浇注、锻轧成坯料、坯料热处理得到高镍铬不锈钢产品。
2.根据权利要求1 所述的一种硅镁镍矿型红土镍矿的冶炼方法，其特征在于，所述步骤3）中的助熔剂为石灰石、白云石或硅石中的一种或几种。
3.权利要求1~2 任一项所述的一种硅镁镍矿型红土镍矿的冶炼方法制备的高镍铬不锈钢。
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