CN105899690A - 用于制备含锰的铁合金的方法 - Google Patents

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Abstract

为了制备用于钢生产的含锰的铁合金，制备了造块混合物，该造块混合物包含具有小于6‑9mm的晶粒尺寸的锰矿石粉和铬铁矿矿石精矿。将该混合物造块以制备生造块产物，例如球团或其它类型的团块。在钢带烧结炉中烧结该生造块产物以制备烧结体或烧结球团。在埋弧炉中熔炼该烧结体或烧结球团以制备含锰和铬的铁合金。通过该方法制备的铁合金包含6.0‑35w‑％的锰和31‑54w‑％的铬。

Description

用于制备含锰的铁合金的方法
发明领域
本发明涉及制备用于钢生产的含锰的铁合金的方法。本发明还涉及通过所述方法制备的铁合金。
发明背景
铬铁、镍铁和其它含镍合金广泛用于生产精炼钢的钢工业中。归因于镍的高价格和低可获得性，在炼钢中尝试了用锰至少部分替代镍。
通常向炼钢工艺添加锰以用于钢的锰含量的最终控制。例如可以以金属性锰物体(其通过电解来制备)的形式进行到氩氧脱碳(AOD)转炉中的添加。电解锰制造工艺的操作成本非常高。
关于锰矿石的采矿、粉碎、运输和处置，产生了大量的细散锰矿石颗粒。具有6-9mm以下的晶粒尺寸的锰矿石粉不能直接用于锰矿石熔炼。矿石粉倾向于在电炉中的装料顶部形成覆盖物和渣壳。渣壳形成可引起气体喷出，在熔炼操作中的装料的沉降和大量的扰动中的问题。
可使用含锰的精炼钢作为在不如含镍的精炼钢那么严峻的条件下的耐腐蚀金属。含锰的精炼钢例如可用于厨房设备尤其例如洗涤架、食品供应装置、餐具的制造。以这种方式，可以使产品的成本低于相应的含镍产品的成本。
在本领域需要产品和方法，通过该产品和方法可使锰作为炼钢中的原材的使用更容易并且更加成本有效。
发明内容
根据本发明的方法由在权利要求1中所呈现的内容来表征。
根据本发明的铁合金由在权利要求11中所呈现的内容来表征。
根据本发明的方法包括以下步骤：
-制备包含具有小于6-9mm的晶粒尺寸的锰矿石粉和铬铁矿矿石精矿的造块混合物，
-将该造块混合物造块以制备生造块产物，
-在钢带烧结炉中烧结该生造块产物以制备烧结体或烧结球团，和
-在埋弧炉中熔炼该烧结体或烧结球团以制备含锰和铬的铁合金。
为了制作适合用于供给到高炉中的矿石粉，必须将细矿石颗粒造块。目前使用两种商业化造块工艺：烧结和造球。烧结适用于较大颗粒尺寸的矿石粉，而造球仅用于小颗粒尺寸的矿石粉。
在本发明中，将锰矿石粉与铬铁矿矿石精矿混合以制备造块混合物。如果合适的话，将添加剂例如焦炭和粘合剂添加至混合物。如果造块工艺包括造球，则减小造块混合物中的颗粒尺寸可为必要的。加工该造块混合物以制备生球团或其它类型的生造块产物，例如小球团、粒料、球粒等。将生造块产物烧结以制备烧结体或烧结球团。在进一步加工之前需要粉碎烧结体。最后将烧结的造块产物-烧结体或烧结球团-供应到高炉中以制备铁合金。
根据本发明的一个实施方案，以铬铁矿矿石精矿的10-40w-％的量将锰矿石粉添加至该造块混合物。
根据本发明的一个实施方案，该锰矿石粉的锰含量为35-50％。
根据本发明的一个实施方案，该锰矿石粉包含氧化和/或碳化的(MnCO3)和/或含方解石的锰矿石。
根据本发明的一个实施方案，以5.0-7.0w-％的量将含碳材料例如冶金焦炭、无烟煤或另外类型的焦炭添加至该造块混合物。当制备烧结体时，这是特别合适的。
根据本发明的另一个实施方案，该方法包括将该锰矿石粉粉碎和磨碎以产生细散的锰矿石，将其与铬铁矿矿石精矿混合以制备造球进料，并且将该造球进料造球以制备直径介于6-16mm之间的生球团。
当制备球团时，可以以0.5-1.0w-％的量将膨润土作为粘合剂添加至该造球进料。可替代地，可使用任何其它合适的粘合剂。
当制备球团时，向该造球进料添加的含碳材料的量优选在0.1-2.0w-％的范围内。
在钢带烧结炉中烧结如此形成的生球团或其它造块产物。最后，在埋弧炉中熔炼该烧结球团或造块产物以制备适用于精炼钢生产的含锰和铬的铁合金。
根据本发明的一个实施方案，通过从电炉接收的一氧化碳、天然气、油、或任何其它可获得的热源来调节烧结炉中的工艺温度。
根据本发明的一个实施方案，烧结炉中的最大床层温度为1350-1450℃。优化的床层温度取决于矿石的品质。
通过根据本发明的方法制备的铁合金包含6.0-35w-％的锰和31-54w-％的铬。
制备用于钢生产的含锰的铁合金的新方法提供了将锰引入炼钢工艺中的容易且成本有效的方式。使用锰矿石粉替代电解锰作为锰源显著地降低了炼钢的原材料成本。还可以向钢设备中添加熔融状态的含锰的铁合金，这节省了能量。
发明详细描述
例如在锰矿石的挖掘、粉碎、筛选和洗涤中产生了锰矿石粉。该矿石典型地包含锰氧化物、硅酸盐、碳酸盐和水合组分。锰矿石粉的挥发物含量可为至多20.0％。一些锰矿石还可包含方解石。
根据本发明，将锰矿石粉与铬铁矿矿石精矿混合以制备包含具有小于6-9mm的晶粒尺寸的锰矿石粉和铬铁矿矿石精矿的造块混合物。如果有必要的话，则可通过磨碎和筛选来加工该锰矿石粉和铬铁矿矿石精矿(要么单独，要么一起)，以产生所需颗粒尺寸的造球进料。
锰-铬铁矿混合物的造块包括烧结或造球。当制备烧结体时，原材料可比造球工艺中的更粗。通常地，烧结体是多孔且易碎的，而球团硬且紧凑并且经得住处置。
取决于锰矿石的品质，可以以10-40％的铬铁矿的量将锰矿石与铬铁矿精矿混合。细碎的锰矿石的锰含量可在35％和50％之间变化。
可将含碳材料例如冶金焦炭、无烟煤或另外类型的焦炭添加至该造块混合物。含碳材料在烧结床中充当能量源。当制备烧结体时，含碳材料的添加可为该造块混合物的5.0-7.0w-％。当制备球团时，向该造球进料添加的含碳材料的量较小，通常在0.1-2.0w-％的范围内。
当制备球团时，可以以球团重量的0.5-1.0％的量将粘合剂例如膨润土添加至该造球进料。另外，可将少量的细碎的焦炭或任何其它的含碳材料添加至该造球进料中，以用作烧结期间的热源。
可以在旋转造球筒中或在造球盘上进行造球。可在位于造球装置的排放端下方的辊筛中筛选来自该造球装置的排出物。通常，将过大块粉碎并且与筛下部分(screen undersize)作为再循环载料一起返回到造球装置中。所需尺寸的生球团可下落在供给到烧结炉的梭式装料器的带式传送器上。生球团的尺寸可为6-18mm，优选8-16mm。
生球团的烧结优选在钢带烧结炉中进行。优选将烧结设备的球团尘和脱尘再循环回到造球步骤。钢带型烧结炉包含环形传送带以输送烧结进料经过烧结炉随后的阶段。烧结炉中的热处理包括球团的干燥、加热、烧结和冷却的步骤。该烧结炉是多隔室烘箱，在多孔钢传送带上携带生球团经过该烘箱。布置冷却气体的逆流以将来自烧结球团的废热携带至进入前端隔室的那些。典型地，抽吸气体并且通过位于传送带下方的风箱鼓吹冷却空气。优选地，使用烧结球团作为钢带上的底层以保护其免受过高的温度。
在制备烧结体的情况下，在钢带烧结机中烧结所形成的造块产物。在这种情况下，在造块产物通过该钢带烧结炉之后该造块产物称作烧结体。将这种烧结体粉碎并筛选至不同的晶粒尺寸。6-75mm的部分通常用于熔炼炉并且6-15mm的部分用作烧结炉中的钢带的保护层。将低于6mm的部分再循环回到造块步骤。
根据当地条件，可通过从电炉获得的一氧化碳、天然气、油、或任何其它可获得的热源来调节烧结炉中的工艺温度。在烧结炉中，可将球团床或团块床的最大温度保持在1350-1450℃的范围内，这取决于矿石的品质。
最后，在埋弧炉中熔炼该烧结球团或烧结体以制备适用于精炼钢生产的含锰和铬的铁合金。
烧结球团和烧结体强得足以忍受它们的船运或从它们的生产地到最终的使用地的其它类型的运输。
可将如此制备的铁合金球团在封闭的埋弧电炉中还原和熔炼，以制备适合于用作精炼钢生产中的原材料的含铬和锰的铁合金。可在冶金焦炭、无烟煤或任何其它合适等级的焦炭的帮助下进行还原。可通过从电炉获得的一氧化碳气体将熔炼装料预热至600℃。熔融金属的出炉温度低于1550℃，而熔融熔渣的出炉温度低于1620℃。
含锰和铬的铁合金的锰含量在6.0-35％的范围内。该铁合金的铬含量是54-31％。该铁合金还包含铁、碳和硅。
对于本领域技术人员显而易见的是，随着技术的进步，可以以各种不同的方式来实施本发明的基本构思。本发明及其实施方案因此不限于上述的实施例；反而，它们可在权利要求的范围内变化。

Claims (11)

1.制备用于钢生产的含锰的铁合金的方法，包括以下步骤：
-制备包含具有小于6-9mm的晶粒尺寸的锰矿石粉和铬铁矿矿石精矿的造块混合物，
-将该造块混合物造块以制备生造块产物，
-在钢带烧结炉中烧结该生造块产物以制备烧结体或烧结球团，和
-在埋弧炉中熔炼该烧结体或烧结球团以制备含锰和铬的铁合金。
2.根据权利要求1的方法，其中以铬铁矿矿石精矿的10-40w-％的量将锰矿石粉添加至该造块混合物。
3.根据权利要求1或2的方法，其中该锰矿石粉的锰含量为35-50％。
4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中该锰矿石粉包含氧化和/或碳化的(MnCO3)和/或含方解石的锰矿石。
5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中以5.0-7.0w-％的量将含碳材料例如冶金焦炭、无烟煤或另外类型的焦炭添加至该造块混合物。
6.根据权利要求1-4中任一项的方法，进一步包括将该锰矿石粉粉碎和磨碎以产生细散的锰矿石，将该细散的锰矿石与铬铁矿矿石精矿混合以产生造球进料，并且将该造球进料造球以制备直径介于6-16mm之间的生球团。
7.根据权利要求6的方法，其中以0.5-1.0w-％的量将膨润土作为粘合剂添加至该造球进料。
8.根据权利要求6或7的方法，其中以0.1-2.0w-％的量将含碳材料例如冶金焦炭、无烟煤或另外类型的焦炭添加至该造球进料。
9.根据权利要求1-8中任一项的方法，其中通过从电炉接收的一氧化碳、天然气、油、或任何其它可获得的热源来调节烧结炉中的工艺温度。
10.根据权利要求1-9中任一项的方法，其中取决于矿石品质，烧结炉中的最大床层温度为1350-1450℃。
11.铁合金，其通过根据权利要求1-10中任一项的方法制备，包含6.0-35w-％的锰和31-54w-％的铬。
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