CN106048213A

CN106048213A - 一种用绿泥石粉料烧结矿冶炼含镍高碳铬铁的方法

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Publication number: CN106048213A
Application number: CN201610720961.9A
Authority: CN
Inventors: 蒋仁全; 李忠津; 王涛; 阚代超
Original assignee: Qinghai Jinguang Nickel Chromium Material Co Ltd
Current assignee: Qinghai Jinguang Nickel Chromium Material Co Ltd
Priority date: 2016-08-25
Filing date: 2016-08-25
Publication date: 2016-10-26

Abstract

一种用绿泥石粉料烧结矿冶炼含镍高碳铬铁的方法，涉及冶金技术领域，一种绿泥石粉料生产烧结矿的方法：其特征在于：其由以下步骤完成：备料→配料→制混合料球→烧结→筛分→成品矿；本发明的有益效果在于：降低或取消了铬精粉矿单独烧结时配加的辅料比例，也完全取消了传统冶炼普通高碳铬铁需要另外配加的熔剂，降低了辅料成本，并且可降低炉渣量，降低冶炼电耗，最终降低成本，取得更好综合经济效益。

Description

一种用绿泥石粉料烧结矿冶炼含镍高碳铬铁的方法

一、技术领域

本发明涉及冶金生产技术领域，特别是涉及一种用绿泥石粉料烧结矿冶炼含镍高碳铬铁的方法。

二、背景技术

随着不锈钢消费量和生产量大幅提升，对其主要原材料（铬、镍）的需求量也随之增大。不锈钢当中含有的12～26%的铬元素，主要来自于高碳铬铁，4～22%的镍元素，主要来自于电解镍板、镍铁合金（或含镍生铁）。

目前，高碳铬铁的生产原料一般是由铬矿、还原剂（焦炭、兰炭、煤等）、辅料等组合的混合矿物料经火法工艺生产而成。铬矿石除铬品位差异外，根据脉石成分差异可分为低镁铝比铬矿（镁铝比小于等于1，如，南非铬矿、印度铬矿，等）和高镁铝比铬矿（镁铝比大于1，如土耳其铬矿、阿尔巴尼亚铬矿、伊朗铬矿、巴基斯坦铬矿、西藏铬矿，等）。低镁铝比铬矿二氧化硅含量1～11%、氧化镁含量6～12%，高镁铝比铬矿二氧化硅含量8～15%、氧化镁含量12～30%。而高碳铬铁渣型一般控制二氧化硅在28～35%、氧化镁26～36%，因此，为满足冶炼渣型要求，高碳铬铁生产的原料搭配普遍采用40～60%重量份的低镁铝比铬矿、15～40%重量份的高镁铝比铬矿、5～15%重量份的辅料（如硅石、镁砂、菱镁矿、白云石等）组合而成。

由于高镁铝比铬矿石资源储量相对较少，因此价格相对昂贵，但为了满足冶炼渣型需求又必须搭配使用，因而直接增加了高碳铬铁生产的矿石原料成本。另外，对于加入的辅料其有用成分主要是氧化镁、二氧化硅、氧化钙，主要用于调整冶炼渣型（满足冶炼高碳铬铁炉渣成分的要求），并不能有效提升高碳铬铁产品价值，反而增加渣型，使得冶炼电耗增加，增加成本。因此减少高镁铝比铬矿使用量将是降低高碳铬铁生产原料成本的重要途径之一。同时，在生产过程中须尽可能减少辅料配入，从而减少渣量，降低冶炼电耗，降低成本。

普通高碳铬铁铬品位一般在50～65%，产品价值主要按铬品位计价（销售环节）。此外，铬矿石成分中一般含有0.05～0.18%的镍元素。在冶炼过程中，镍元素优先于铬元素被还原出来而进入合金，高碳铬铁产品中的镍元素品位一般在0.1～0.25%。鉴于镍元素为铬矿伴生金属，进入高碳铬铁产品后镍品位较低，因此，在销售中不予计价，从而无法体现出镍元素的应有价值。

普通高碳铬铁铬冶炼也有使用蛇纹石/绿泥石搭配生产的实践，但是，都未在镍元素的利用方面做出研究和说明，也无用绿泥石粉料烧结并用于冶炼含镍铁合金的报道。

近年来，国内开的铬精矿单独烧结（带式或盘式烧结机烧结），能耗较高，焦粉0.08～0.10吨/吨，动力电70～80度/吨，烧结质量较差。

对于一些地区，蛇纹石、绿泥石、石棉矿开采应用后，产生一定量的绿泥石粉料（及其它矿物粉料），几乎无利用价值，甚至造成地质灾害或环境污染的诱发因素。

三、发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种用绿泥石粉料烧结矿冶炼含镍高碳铬铁的方法，其中，一种绿泥石粉料生产烧结矿的方法：其特征在于：其由以下步骤完成：备料→配料→制混合料球→烧结→筛分→成品矿；备料筛分工序的工艺步骤为：将绿泥石料粉碎，进行筛分处理，≤8mm部分作为烧结配料的原料；

配料工序的工艺步骤为：将50～80重量份的铬粉矿、10～40重量份的绿泥石粉料，粒度为1～8mm、5～8重量份的燃料、1～3重量份的膨润土、返矿进行搭配在烧结机车间烧结，所述返矿是筛分工序筛分出的粒度为≤6mm的烧结矿；

制混合料球工序的工艺步骤为：在混合物料中加入水6~10%，使混合物料中水的质量为总质量的10～15%，混和均匀后，制得混合料球；烧结工序的工艺步骤为：在烧结机台车上铺厚度为15～40mm的铺底料，再将混合料球铺在铺底料上，点火，烧结16～25分钟，得到出含铬含镍的烧结矿；所述混合料球的厚度为450～600mm；所述铺底料是筛分工序筛分出的粒度为6～20mm的烧结矿；烧结机烧结点火温度为1080±50℃，点火时间为1.8～2.5分钟，风箱负压－6～－10Kpa；所述烧结的温度为1380±50℃；

筛分工序的工艺步骤为：将上述烧结矿破碎至粒度为100～150mm，然后通过热矿筛筛分，分别筛分出粒度为≤6mm、6～20mm和20～150mm的烧结矿；其中，粒度为≤6mm的烧结矿全部返回作为下一批次生产步骤制混合料球工序的返矿，粒度为6～20mm的烧结矿根据需求量返回作为下一批次生产步骤烧结工序的铺底料，粒度为20～150mm的烧结矿为绿泥石铬精矿混合烧结成品矿。

所述配料工序步骤，70重量份的铬粉矿、25重量份的绿泥石粉料，粒度为1～8mm、6重量份的燃料、2重量份的膨润土及返矿混合配料。

所述制混合料球工序的混合物料中水的质量为总质量的11～12%；

所述烧结工序中所述铺底料的厚度为30mm，所述混合料球的厚度为500～550mm。

将绿泥石粉料铬精矿混合烧结矿50～80重量份、铬矿10～40重量份和焦炭15～20重量份加入到矿热炉中，进行冶炼，得到含镍高碳铬铁铁合金产品。

在无烧结机的生产条件时，可用绿泥石原生矿代替绿泥石粉料烧结矿，搭配铬矿，冶炼含镍高碳铬铁，配比：铬矿75～85%重量份、绿泥石粉料或绿泥石原生矿料10～25%重量份、还原剂15～20%重量份。

所述的绿泥石粉料混合烧结矿为80重量份、低镁铝比的铬矿为20重量份、焦炭为17重量份。

所述的绿泥石原生矿为20重量份、低镁铝比的铬矿为80重量份、焦炭为17重量份。

上述绿泥石粉料烧结矿或绿泥石原生矿冶炼含镍高碳铬铁的生产方法中，所述的冶炼生产后，所得的炉渣含有质量百分比为28～34%的MgO，30～38%的SiO2，16～30%的Al2O3，MgO/ Al2O3=1.0～2.0，MgO/ SiO2=0.7～1.1；所述炉渣的三元理论熔点为1600～1750℃。

作为本发明优选的方案，上述绿泥石粉料混合烧结矿冶炼含镍高碳铬铁的生产方法中，所述的绿泥石粉料混合烧结矿为80重量份、低镁铝比的铬矿（块）为20重量份、焦炭为17重量份。

作为本发明优选的另一方案，上述绿泥石原生矿冶炼含镍高碳铬铁的生产方法中，所述的绿泥石原生矿为20重量份、低镁铝比的铬矿为80重量份、焦炭为17重量份。

作为本发明优选的方案，上述绿泥石粉料烧结矿或绿泥石原生矿冶炼含镍高碳铬铁的生产方法中，所述的冶炼结束后，所得的炉渣含有质量百分比为30～32%的MgO，31～35%的SiO2，18～27%的Al2O3，MgO/ Al2O3=1.07～1.78，MgO/ SiO2=0.8～1.0，所述炉渣的三元理论熔点为1650～1720℃。

作为本发明优选的方案，绿泥石粉料烧结矿或绿泥石原生矿生产的含镍高碳铬铁产品成分是：铬45～55%、镍0.4～1.0%、铁25～35%、碳6.5～7.5%、硅1.0～4.5%，其它1～2%。

本发明的有益效果在于：充分利用当地价格低廉的绿泥石粉料，把绿泥石粉和铬精粉矿的混合烧结，充分利用了绿泥石粉自身的微小颗粒，可较好形成烧结制粒的核心，可以大量减少原有铬精矿烧结工艺中配加的膨润土等粘接剂配比，取消烧结配加的其它颗粒物料，降低了烧结成本；在冶炼含镍高碳铬铁的过程中，利用绿泥石含有金属镍（Ni）的特点，火法冶炼，镍金属大量还原进入合金，提高合金的镍元素含量，使镍元素达到计价最低含量要求，产生销售价值，提高产品的附加值，提高利润；同时，充分利用绿泥石粉和绿泥石原生矿中SiO2、MgO含量较高的优点，合理搭配后可以完全取消价格昂贵的高镁铝比铬矿，显著降低铬矿石成本，另外，SiO2、MgO对冶炼造渣有利，在本发明给出的原料重量配比范围内，完全取消了传统冶炼普通高碳铬铁需要另外配加的熔剂，降低了辅料成本，并且可降低炉渣量，降低冶炼电耗，最终降低成本，取得更好综合经济效益。

四、具体实施方式

实施例1

本实施例采用的原料指标见表1和表2：

表1 矿石的化学成分(重量%)

表1 实施例一所使用的原辅料化学成分(重量%)

原料名称	Cr₂O₃	Ni	TFe	MgO	SiO₂	Al₂O₃	S	P
									南非粉矿	40.37	0.16	20.11	9.68	5.44	14.83	0.01	0.004
南非块矿	37.94	0.14	16.98	10.99	9.13	14.41	0.012	0.006
									绿泥石	～	0.75	5	37.12	39.85	0.01	0.003	0.003

表2 焦炭、焦粉的化学成分（重量%）

原料	固定碳	挥发份	灰分	S	水份	粒度在0.05～3㎜的比例
							焦炭	83.1	5.7	6.7	0.8	8%	--
焦炭粉	71.24	9.56	9.81	0.8	9.0	≥80%

烧结操作步骤：

将75重量组份的铬精粉矿、25重量组份粒度≤8mm的绿泥石粉和6重量组份的焦粉，2重量份的膨润土及返矿，通过烧结机的配料系统配料，混合物料按照总重量再加入外配水6%，使总水为11%，经过圆筒混料机和圆筒制粒机后，制成颗粒的混合球料，进入烧结机台车。在带式烧结机台车底上，先铺粒度6mm、厚度30mm铺底料，然后再铺混合球料，料层厚度为5000mm，在点火温度1060℃、点火时间2分钟、抽风机的风箱负压-7Kpa情况下进行点火，在烧结温度1350℃条件进行烧结，烧结18分钟后，得到绿泥石粉铬精矿混合烧结矿。

本批次共烧结生产合格的绿泥石铬精矿混合烧结矿41270吨，合格绿泥石粉料铬精矿混合烧结矿的平均铬品位为Cr₂O₃34.5%，Ni 0.28%。该烧结配方、工艺参数最为合理，烧结质量统计指标数据如表3：

表3 绿泥石粉料铬精矿混合烧结矿的物理性能指标

注：成品率是指粒度大于20㎜、小于150㎜的成品百分率。

该批绿泥石粉料铬精矿混合烧结矿能耗指标：焦粉0.061吨/吨，动力电41度/吨，主要能耗量比铬精矿烧结矿显著降低（原来铬精矿烧结矿能耗指标：焦粉0.08~0.10吨/吨，动力电70~80度/吨）。

上述绿泥石粉料铬精矿混合烧结矿在30 MVA封闭矿热炉冶炼生产，绿泥石粉料铬精矿混合烧结矿的质量比分别为80%，铬矿20%，焦炭为17%，入炉冶炼，炉渣组分为：MgO31.45%，SiO₂34.5%，Al₂O₃ 23.4%，Cr₂O₃2.78%。炉渣MgO-SiO₂-Al₂O₃三元系的理论熔点：1680～1700℃。生产含镍高碳铬铁合金产量22915吨，主要指标如表4所示。

表4 实例1的含镍高碳铬铁生产指标表

实施例2

实施例二所使用的原辅料成分见表5：

表5 实施例二所使用的原料化学成分(重量%)

在12.5MVA非封闭矿热炉，将表5中的原料按：南非精矿40重量份、南非块矿40重量份、绿泥石20重量份、焦炭17重量份进行搭配。本批次生产含镍高碳铬铁15450吨。冶炼渣成分：Cr₂O₃3.08%、MgO 31.6%、SiO₂33.1%、Al₂O₃25.34%。得到含镍高碳铬铁产品，其成分为：Cr50.67%、Ni 0.58%、Si 2.7%、P 0.025%、C 6.89%、P0.022%、S 0.031%，其余为铁及其它。实现铬元素回收率92.76%、镍元素回收率94.7%，冶炼电单耗3654度/吨（实物重）。

实施例3

将实施例1的烧结方案绿泥石粉料配加量增加到35重量份，所得绿泥石铬精矿混合烧结矿的统计指标数据见表6。

表6 绿泥石铬精矿混合烧结矿物理性能指标(三)

虽然表6中各项指标都有所提高，但是，绿泥石铬精矿混合烧结矿的铬平均品位为下降得较多，Cr₂O₃含量低于30%，仅为28.7%，Ni 0.40%，矿中总的有用金属（Cr、Ni）含量低，冶炼指标下降，总体上不经济。

实施例4

将实施例1的水分（总水）调低到9.5重量份，所得绿泥石铬精矿混合烧结矿的指标变差。本发明也做过将水分调高的试验，但是当水分大于15重量份时，即高于本发明范围时，混合物料的制粒效果随加水量增加改善，但是，进入烧结台车后，料层的过湿层增厚，影响透气性，抽风机风箱负压即使由-10Kpa情况下增加到 -12Kpa，即使采取降低台车速度，降低料层厚度（从550mm降低到450mm）等措施，最终烧结效果也不明显，烧结后各项指标较低。

由此可见水分对烧结起着重要的作用，水分太低，不利制粒，不利烧结；水分高，影响烧结透气性。

实施例5

如将点火温度控制在1000℃左右时，台车混合物料表面点燃效果变差，即便是把点火时间延长到3.5分钟，点燃效果改善也是不明显。又比如将点火温度控制在1150℃左右时，点火时间2分钟，台车混合物料表面存在过熔现象，料面透气性变差，风箱负压升高，影响烧结。

实施例6

将实施例1中矿热炉冶炼含镍高碳铬铁铁合金炉渣中SiO₂的含量提高到42%，虽然矿热炉电极下插的深度改善、炉口温度下降，但是，炉渣总量增加，炉眼的侵蚀加快，缩短炉墙使用寿命，容易跑眼，损坏设备，不利安全生产。

若将炉渣中SiO₂含量降低到29%，电极下插困难，炉渣排放困难。可见，炉渣成分SiO₂含量有个合理范围。

实施例7

将实施例1中矿热炉冶炼含镍高碳铬铁合金炉渣中MgO的含量提高到37%，炉渣熔点升高，虽然渣中跑铬量降低，Cr₂O₃含量0.89%，但是，矿热炉电极下插深度变浅，炉口温度升高，电单耗增加。当渣中MgO含量降低到25%，使得炉渣跑铬量增加，Cr₂O₃含量7.09%，降低铬的回收率。可见，炉渣成分MgO含量也有个合理范围，只有在发明方案给出的范围，才能取得最佳经济指标。

实施例8

将实施例2中矿热炉，绿泥石原生矿配比提高到30%，合金中镍含量提高到0.92%，但是，炉渣中MgO含量、SiO₂含量都上升，导致冶炼炉渣量增大，电单耗增加，总体经济指标下降。

从上述实施实例和对比例可知，只有采用本发明综合调整后的方案，才能实现混合烧结矿高成品率、高强度、能耗低，取消烧结配加的颗粒辅料、大量减少膨润土配比，在冶炼工艺中取消配加的其它辅料，取消高价的高镁铝比铬矿，确保冶炼指标正常，实现成本最低，如果其中一个参数或特征发生较大的变化都会对最终效果产生较大的影响。总之，采用本发明综合调控后的技术方案，能够充分利用绿泥石粉矿资源，利用绿泥石粉的特性，大量减少或取代烧结粘接剂，也不配加其他硅镁质颗粒物，确保烧结效果良好，节能降耗，同时，用绿泥石粉矿烧结矿及其原生矿在矿热炉冶炼出市场所需的含镍高碳铬铁合金产品。合理利用绿泥石粉料中的有益金属Ni元素、提升高碳铬铁产品销售价值，从而能够实现绿泥石粉料废资源的综合利用，并可在冶炼工艺中取消高价的高镁铝比铬矿，大幅度降低矿石成本，也取消了冶炼其它造渣材料加入，降低冶炼电耗，节约成本。本发明方案符合国家“节能减排”、“循环经济”的政策，并能够显著提高企业效益，具有广阔的市场发展前景。

实施例9

一种用绿泥石粉料烧结矿冶炼含镍高碳铬铁的方法，其中，一种绿泥石粉料生产烧结矿的方法：其特征在于：其由以下步骤完成：备料→配料→制混合料球→烧结→筛分→成品矿；备料筛分工序的工艺步骤为：将绿泥石料粉碎，进行筛分处理，≤8mm部分作为烧结配料的原料；

配料工序的工艺步骤为：将50重量份的铬粉矿、10重量份的绿泥石粉料，粒度为1mm、5重量份的燃料、0重量份的膨润土、返矿进行搭配在烧结机车间烧结，所述返矿是筛分工序筛分出的粒度为≤6mm的烧结矿；

制混合料球工序的工艺步骤为：在混合物料中加入水10%，使混合物料中水的质量为总质量的15%，混和均匀后，制得混合料球；烧结工序的工艺步骤为：在烧结机台车上铺厚度为40mm的铺底料，再将混合料球铺在铺底料上，点火，烧结25分钟，得到出含铬含镍的烧结矿；所述混合料球的厚度为600mm；所述铺底料是筛分工序筛分出的粒度为20mm的烧结矿；烧结机烧结点火温度为1030℃，点火时间为1.8分钟，风箱负压－6Kpa；所述烧结的温度为1330℃；

筛分工序的工艺步骤为：将上述烧结矿破碎至粒度小于100mm，然后通过热矿筛筛分，分别筛分出粒度为≤6mm、6mm和20mm的烧结矿；其中，粒度为≤6mm的烧结矿全部返回作为下一批次生产步骤制混合料球工序的返矿，粒度为6mm的烧结矿根据需求量返回作为下一批次生产步骤烧结工序的铺底料，粒度为20mm的烧结矿为绿泥石铬精矿混合烧结成品矿。

所述配料工序步骤，70重量份的铬粉矿、25重量份的绿泥石粉料，粒度为1mm、6重量份的燃料、2重量份的膨润土及返矿混合配料。

所述制混合料球工序的混合物料中水的质量为总质量的11%；

所述烧结工序中所述铺底料的厚度为30mm，所述混合料球的厚度为500mm。

将绿泥石粉料铬精矿混合烧结矿50重量份、铬矿10重量份和焦炭15重量份加入到矿热炉中，进行冶炼，得到含镍高碳铬铁铁合金产品。

在无烧结机条件时，可用绿泥石原生矿代替绿泥石粉料烧结矿，搭配铬矿，冶炼含镍高碳铬铁，配比：铬矿75%重量份、绿泥石粉料或绿泥石原生矿料10%重量份、还原剂15%重量份。

实施例10

配料工序的工艺步骤为：将80重量份的铬粉矿、40重量份的绿泥石粉料，粒度为8mm、8重量份的燃料、3重量份的膨润土、返矿进行搭配在烧结机车间烧结，所述返矿是筛分工序筛分出的粒度为≤6mm的烧结矿；

制混合料球工序的工艺步骤为：在混合物料中加入水10%，使混合物料中水的质量为总质量的15%，混和均匀后，制得混合料球；烧结工序的工艺步骤为：在烧结机台车上铺厚度为40mm的铺底料，再将混合料球铺在铺底料上，点火，烧结25分钟，得到出含铬含镍的烧结矿；所述混合料球的厚度为600mm；所述铺底料是筛分工序筛分出的粒度为20mm的烧结矿；烧结机烧结点火温度为1130℃，点火时间为2.5分钟，风箱负压－10Kpa；所述烧结的温度为1430℃；

筛分工序的工艺步骤为：将上述烧结矿破碎至粒度小于150mm，然后通过热矿筛筛分，分别筛分出粒度为≤6mm、20mm和150mm的烧结矿；其中，粒度为≤6mm的烧结矿全部返回作为下一批次生产步骤制混合料球工序的返矿，粒度为20mm的烧结矿根据需求量返回作为下一批次生产步骤烧结工序的铺底料，粒度为150mm的烧结矿为绿泥石铬精矿混合烧结成品矿。

所述配料工序步骤，70重量份的铬粉矿、25重量份的绿泥石粉料，粒度为8mm、6重量份的燃料、2重量份的膨润土及返矿混合配料。

所述制混合料球工序的混合物料中水的质量为总质量的12%；

所述烧结工序中所述铺底料的厚度为30mm，所述混合料球的厚度为550mm。

将绿泥石粉料铬精矿混合烧结矿80重量份、铬矿40重量份和焦炭20重量份加入到矿热炉中，进行冶炼，得到含镍高碳铬铁铁合金产品。

在无烧结机条件时，可用绿泥石原生矿代替绿泥石粉料烧结矿，搭配铬矿，冶炼含镍高碳铬铁，配比：铬矿85%重量份、绿泥石粉料或绿泥石原生矿料25%重量份、还原剂20%重量份。

Claims

1.一种绿泥石粉料生产烧结矿的方法：其特征在于：其由以下步骤完成：备料→配料→制混合料球→烧结→筛分→成品矿；备料筛分工序的工艺步骤为：将绿泥石料粉碎，进行筛分处理，≤8mm部分作为烧结配料的原料；

2.根据权利要求1所述的一种绿泥石粉料生产烧结矿的方法，其特征在于：所述配料工序步骤，70重量份的铬粉矿、25重量份的泥石粉料，粒度为1～8mm、6重量份的燃料、2重量份的膨润土及返矿混合配料。

3.根据权利要求1所述的一种绿泥石粉料生产烧结矿的方法，其特征在于：所述制混合料球工序的混合物料中水的质量为总质量的11～12%。

4.根据权利要求1所述的一种绿泥石粉料生产烧结矿的方法，其特征在于：所述烧结工序中所述铺底料的厚度为30mm，所述混合料球的厚度为500～550mm。

5.一种用绿泥石粉料烧结矿冶炼含镍高碳铬铁合金的方法，其特征在于：将绿泥石粉料铬精矿混合烧结矿50～80重量份、铬矿10～40重量份和焦炭15～20重量份加入到矿热炉中，进行冶炼，得到含镍高碳铬铁铁合金产品。

6.一种绿泥石原生矿冶炼含镍高碳铬铁合金的生产方法，其特征在于：在无烧结机条件时，可用绿泥石原生矿代替绿泥石粉料的烧结矿，搭配铬矿，冶炼含镍高碳铬铁，配比：铬矿75～85%重量份、绿泥石粉料或绿泥石原生矿料10～25%重量份、还原剂15～20%重量份。

7.根据权利要求5所述的一种用绿泥石粉料烧结矿冶炼含镍高碳铬铁合金的方法，其特征在于：所述的绿泥石粉料混合烧结矿为80重量份、低镁铝比的铬矿为20重量份、焦炭为17重量份。

8.根据权利要求6所述的一种绿泥石原生矿冶炼含镍高碳铬铁合金的生产方法，其特征在于：所述的绿泥石原生矿为20重量份、低镁铝比的铬矿为80重量份、焦炭为17重量份。