CN108048730A - 一种高硅低铁弱磁性球磨吐块生产高碳铬铁的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高硅低铁弱磁性球磨吐块生产高碳铬铁的方法，其釆用球磨吐块作为原料替代部分硅石和含铁物料，并根据球磨吐块的硅、铁含量以及所需生产的高碳铬铁中铁、硅的含量，确定配入熔炼炉中球磨吐块的重量，并在熔炼炉中加入铬矿、硅石和焦炭后熔炼得到高碳铬铁。本发明是根据球磨吐块的冶金性能，完全采用球磨吐块中的铁元素作为生产高碳铬铁的铁供体，并利用了球磨吐块中的硅元素作为生产高碳铬铁的部分硅供体，充分回收选球磨吐块中的铁元素和硅元素，一方面回收利用了球磨吐块，解决了球磨吐块堆存占用土地的环境问题，实现废弃资源再利用。另一方面减少了采购高价含铁铬矿或含铁物料和硅石，达到降低高碳铬铁生产成本的目的。
Description
技术领域
本发明属于冶金工程和矿物工程技术领域，具体涉及一种高硅低铁弱磁性球磨吐块生产高碳铬铁的方法。
背景技术
高碳铬铁是由铬、硅、铁、碳和其它元素组成的合金，是一种用途较广、产量较大的铁合金。高碳铬铁是不锈钢常用的合金剂，又是生产中重要的合金元素。在现有的高碳铬铁生产工艺中，通常釆用铬矿、硅石及焦炭作为主要原料；如果铬矿含铁量低，则配入适量的铁矿石作为生产高碳铬铁中铁的供体，将上述原料在在矿热炉内高温条件下冶炼，基本反应可以写成：
由此便得到高碳铬铁。
以生产铬含量为56-60%的高碳铬铁为例，在现有的高碳铬铁生产工艺中，采用铬矿、硅石和焦炭，冶炼一吨高碳铬铁合金的大致消耗为：铬矿（含Cr2O3 -40%，FeO-15%）2300-2600kg；硅石40-65kg；焦炭550-600kg；球团30-60kg。球团自身成本约700元/吨，随着钢屑、球团矿等含铁原料成本不断上升，高碳铬铁的生产成本在不断增加，制约着高碳铬铁生产的发展。采用高铁铬矿（含Cr2O3-40%，Fe-20%），则高碳铬铁的生产成本上升更大。如何解决铁供体原料成本高的问题，寻求一种更低成本生产高碳铬铁的新工艺，对于降低高碳铬铁生产成本有着实际意义。
球磨吐块是选矿磨矿过程中排放的10-40mm废石（也称顽石），是一种工业固体废弃物，由于难磨，无法使用而需要找地方堆存。随着选矿生产产能的提高，球磨吐块数量逐年增加，需要增加堆存的地方；因为硬度太高，选矿无法经过对其磨碎后回收利用，成为困扰选矿生产厂矿的环保问题。目前对球磨吐块的综合利用鲜有实例。实际上，铁选矿厂排出的球磨吐块中主要为铁质元素和二氧化硅，其它为少量钙、镁、铝、钡等金属元素。因此球磨吐块堆存是一种资源浪费，除了产生堆存费用，还造成环保压力。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的技术问题，提供一种能降低高碳铬铁生产成本且能实现废弃资源再利用的高硅低铁弱磁性球磨吐块生产高碳铬铁的方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高硅低铁弱磁性球磨吐块生产高碳铬铁的方法，该方法包括以下步骤：
A、将高硅低铁弱磁性球磨吐块晾晒或烘干，去除球磨吐块粘附的细粒级使得球磨吐块粘附的细粒级-5mm含量不超过10%，对球磨吐块进行重选，去除低品位矿石，提高球磨吐块铁品位；
B、将上述步骤所得的球磨吐块混匀后检测主要成分硅、铁的含量；
C、根据球磨吐块中的硅、铁含量以及所需生产的高碳铬铁中硅、铁的含量，确定配入熔炼炉中球磨吐块的重量，并在熔炼炉中加入铬矿、硅石和焦炭，铬矿、硅石、球磨吐块、焦炭的重量比例为1﹕0.04-0.065﹕0.03-0.10﹕0.20-0.23，将上述原料加入后在1300-1600℃的温度条件下熔炼90-150分钟，除去熔炼后的固体残渣，即得到高碳铬铁。
进一步地，所述步骤A中通过在球磨机排矿绞笼处水洗球磨吐块使得细粒级- 5mm含量不超过10%。
进一步地，所述步骤A中对球磨吐块进行筛分去除细粒级，使得球磨吐块粘附的细粒级-5mm含量不超过10%。
进一步地，所述步骤A中通过磁选或跳汰对球磨吐块进行重选。
进一步地，所述步骤A中高硅低铁弱磁性球磨吐块的二氧化硅含量大于30%，铁含量大于20%，S、P含量分别小于0.5%、0.2%。
进一步地，所述步骤A中高硅低铁弱磁性球磨吐块的平均硬度大于2000牛，93%的高硅低铁弱磁性球磨吐块粒度大于10mm，高硅低铁弱磁性球磨吐块的冶金性能为：900℃爆裂率-6mm小于1%，还原度大于40%。
进一步地，所述步骤C中熔炼炉为中频感应炉或矿热炉。
进一步地，所述步骤C中焦炭的固定碳含量大于82%。
进一步地，所述步骤C中硅石中SiO2含量大于97%。
本发明相对现有技术具有以下有益效果：本发明高硅低铁弱磁性球磨吐块生产高碳铬铁的方法釆用铁矿石选矿厂球磨机排出的无法利用的废石即球磨吐块作为原料替代部分硅石和含铁物料，并根据球磨吐块的硅、铁含量以及所需生产的高碳铬铁中铁、硅的含量，确定配入熔炼炉中球磨吐块的重量，并在熔炼炉中加入铬矿、硅石和焦炭后熔炼得到质量较好且能够达到国家标准的高碳铬铁产品。本发明是根据球磨吐块的成分、硬度等冶金性能和实践结果，主要利用其含铁和二氧化硅，完全采用球磨吐块中的铁元素作为生产高碳铬铁的铁供体，并利用了球磨吐块中的硅元素作为生产高碳铬铁的部分硅供体，充分回收选球磨吐块中的铁元素和硅元素，一方面回收利用了球磨吐块，解决了球磨吐块堆存占用土地的环境问题，实现废弃资源再利用，减少了环境堆存压力。另一方面减少了采购高价含铁铬矿或含铁物料和硅石，达到降低高碳铬铁生产成本的目的。
附图说明
图1为本发明高硅低铁弱磁性球磨吐块实物图；
图2为本发明高硅低铁弱磁性球磨吐块的XRD图谱。
具体实施方式
下面结合结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
取某铁矿石选矿厂球磨机排出的高硅低铁弱磁性球磨吐块，该高硅低铁弱磁性球磨吐块平均硬度大于2000牛，93%的高硅低铁弱磁性球磨吐块粒度大于5mm，冶金性能为：900℃爆裂率-6mm小于1%，还原度大于40%。其主要成分如表1所示。实物图如图1所示，XRD图谱如图2所示。
表1 球磨吐块主要成分及-5mm粒级含量(%)
实施例1
利用上述高硅低铁弱磁性球磨吐块生产高碳铬铁，包括以下步骤：
A、将高硅低铁弱磁性球磨吐块晾晒或烘干，通过在球磨机排矿绞笼处水洗球磨吐块或者对球磨吐块进行筛分去除细粒级使得球磨吐块粘附的细粒级-5mm含量不超过10%，通过磁选或跳汰对球磨吐块进行重选，去除低品位矿石，提高球磨吐块铁品位。
B、将上述步骤所得的球磨吐块混匀后检测主要成分硅、铁的含量，混匀的目的是减少球磨吐块铁品位和二氧化硅含量波动带来生产的波动。
C、根据球磨吐块中的硅、铁含量以及所需生产的高碳铬铁中硅、铁的含量，确定配入中频感应炉或矿热炉中球磨吐块的重量，并在中频感应炉或矿热炉中加入铬矿、硅石和焦炭，焦炭的固定碳含量大于82%，硅石中SiO2含量大于97%，铬矿、硅石、球磨吐块、焦炭的重量比例为1﹕0.04﹕0.10﹕0.23，将上述原料加入后在1300℃的温度条件下熔炼150分钟，除去熔炼后的固体残渣，即得到高碳铬铁。
实施例2
利用上述高硅低铁弱磁性球磨吐块生产高碳铬铁，包括以下步骤：
A、将高硅低铁弱磁性球磨吐块晾晒或烘干，通过在球磨机排矿绞笼处水洗球磨吐块或者对球磨吐块进行筛分去除细粒级使得球磨吐块粘附的细粒级-5mm含量不超过10%，通过磁选或跳汰对球磨吐块进行重选，去除低品位矿石，提高球磨吐块铁品位。
B、将上述步骤所得的球磨吐块混匀后检测主要成分硅、铁的含量，混匀的目的是减少球磨吐块铁品位和二氧化硅含量波动带来生产的波动。
C、根据球磨吐块中的硅、铁含量以及所需生产的高碳铬铁中硅、铁的含量，确定配入中频感应炉或矿热炉中球磨吐块的重量，并在中频感应炉或矿热炉中加入铬矿、硅石和焦炭，焦炭的固定碳含量大于82%，硅石中SiO2含量大于97%，铬矿、硅石、球磨吐块、焦炭的重量比例为1﹕0.065﹕0.03﹕0.20，将上述原料加入后在1600℃的温度条件下熔炼90分钟，除去熔炼后的固体残渣，即得到高碳铬铁。
实施例3
利用上述高硅低铁弱磁性球磨吐块生产高碳铬铁，包括以下步骤：
A、将高硅低铁弱磁性球磨吐块晾晒或烘干，通过在球磨机排矿绞笼处水洗球磨吐块或者对球磨吐块进行筛分去除细粒级使得球磨吐块粘附的细粒级-5mm含量不超过10%，通过磁选或跳汰对球磨吐块进行重选，去除低品位矿石，提高球磨吐块铁品位。
B、将上述步骤所得的球磨吐块混匀后检测主要成分硅、铁的含量，混匀的目的是减少球磨吐块铁品位和二氧化硅含量波动带来生产的波动。
C、根据球磨吐块中的硅、铁含量以及所需生产的高碳铬铁中硅、铁的含量，确定配入中频感应炉或矿热炉中球磨吐块的重量，并在中频感应炉或矿热炉中加入铬矿、硅石和焦炭，焦炭的固定碳含量大于82%，硅石中SiO2含量大于97%，铬矿、硅石、球磨吐块、焦炭的重量比例为1﹕0.05﹕0.065﹕0.22，将上述原料加入后在1450℃的温度条件下熔炼120分钟，除去熔炼后的固体残渣，即得到高碳铬铁。
通过进一步生产实践，通过球磨吐块生产高碳铬铁，加入球磨吐块100kg，硅石配入量减少21kg，在耗电量不变的情况下，理论冶炼电耗较配加前下降178kWh/t，整体的生产成本降幅在42-85元/t之间。每年能消耗球磨吐块0.5-1万吨。
Claims (9)
1.一种高硅低铁弱磁性球磨吐块生产高碳铬铁的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
A、将高硅低铁弱磁性球磨吐块晾晒或烘干，去除球磨吐块粘附的细粒级使得球磨吐块粘附的细粒级-5mm含量不超过10%，对球磨吐块进行重选，去除低品位矿石，提高球磨吐块铁品位；
B、将上述步骤所得的球磨吐块混匀后检测主要成分硅、铁的含量；
C、根据球磨吐块中的硅、铁含量以及所需生产的高碳铬铁中硅、铁的含量，确定配入熔炼炉中球磨吐块的重量，并在熔炼炉中加入铬矿、硅石和焦炭，铬矿、硅石、球磨吐块、焦炭的重量比例为1﹕0.04-0.065﹕0.03-0.10﹕0.20-0.23，将上述原料加入后在1300-1600℃的温度条件下熔炼90-150分钟，除去熔炼后的固体残渣，即得到高碳铬铁。
2.根据权利要求1所述的一种高硅低铁弱磁性球磨吐块生产高碳铬铁的方法，其特征在于：所述步骤A中通过在球磨机排矿绞笼处水洗球磨吐块使得细粒级- 5mm含量不超过10%。
3.根据权利要求1所述的一种高硅低铁弱磁性球磨吐块生产高碳铬铁的方法，其特征在于：所述步骤A中对球磨吐块进行筛分去除细粒级，使得球磨吐块粘附的细粒级-5mm含量不超过10%。
4.根据权利要求1所述的一种高硅低铁弱磁性球磨吐块生产高碳铬铁的方法，其特征在于：所述步骤A中通过磁选或跳汰对球磨吐块进行重选。
5.根据权利要求1所述的一种高硅低铁弱磁性球磨吐块生产高碳铬铁的方法，其特征在于：所述步骤A中高硅低铁弱磁性球磨吐块的二氧化硅含量大于30%，铁含量大于20%，S、P含量分别小于0.5%、0.2%。
6.根据权利要求1所述的一种高硅低铁弱磁性球磨吐块生产高碳铬铁的方法，其特征在于：所述步骤A中高硅低铁弱磁性球磨吐块的平均硬度大于2000牛，93%的高硅低铁弱磁性球磨吐块粒度大于5mm，高硅低铁弱磁性球磨吐块的冶金性能为：900℃爆裂率-6mm小于1%，还原度大于40%。
7.根据权利要求1所述的一种高硅低铁弱磁性球磨吐块生产高碳铬铁的方法，其特征在于：所述步骤C中熔炼炉为中频感应炉或矿热炉。
8.根据权利要求1所述的一种高硅低铁弱磁性球磨吐块生产高碳铬铁的方法，其特征在于：所述步骤C中焦炭的固定碳含量大于82%。
9.根据权利要求1所述的一种高硅低铁弱磁性球磨吐块生产高碳铬铁的方法，其特征在于：所述步骤C中硅石中SiO2含量大于97%。
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