CN110114481B - 用于制备含镍的固结铬铁矿球团的方法、用于制备铬铁镍合金的方法和固结的铬铁矿球团 - Google Patents
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Abstract
描述了用于制备含镍的固结铬铁矿球团的方法。该方法包括提供经研磨混合物，该经研磨混合物含有含铁和铬的材料和任选的碳和任选的添加剂；提供含镍材料、粘合剂和任选的助熔剂，该含镍材料包含来自含镍原材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物；将含镍材料、粘合剂和任选的助熔剂混合至该经研磨混合物中以制备制团用混合物；将该制团用混合物制团以制备生球团；和固结该生球团以制备固结铬铁矿球团。该方法包括在将含镍材料混合至经研磨混合物中之前热处理该含镍材料以从该含镍材料去除硫、水、可能的碳酸盐和挥发物并且在该含镍材料中产生镍氧化物。
Description
发明领域
本发明涉及如在独立权利要求1的前序部分中限定的用于制备含镍的固结铬铁矿球团的方法。
本发明还涉及如在权利要求24中限定的用于制备铬铁镍合金的方法。
本发明还涉及如在权利要求31中限定的固结的铬铁矿球团。
含镍的固结铬铁矿球团可在用于制备铬铁镍合金的方法中使用，该铬铁镍合金可用作制备金属例如不锈钢的主要合金。
公开文本WO 2010/092234涉及用于制备含镍的铁合金的方法。从含有铁和铬的细粒铬铁矿精矿和含镍的细粒原材料，使用粘合剂形成了混合物，并且将混合物制团从而获得了具有期望尺寸的物体。在足以去除原材料中结合的结晶水的温度下热处理所获得的物体。在物体的热处理步骤(其也被称作固结)中，烧结该物体使得物体经受输送并进料至冶炼炉中。可与热处理工艺一起并在热处理工艺(还称为烧结工艺)中同时煅烧和脱硫由含镍的材料和含有铁的铬铁矿精矿形成的物体。进一步，在还原环境下熔炼该物体以便实现铬铁镍(含有至少铁、铬和镍的期望组成的铁合金)。
目的
目的是提供用于制备含镍的固结铬铁矿球团的方法和用于从低成本材料制备铬铁镍合金的方法。
发明简要描述
用于制备含镍的固结铬铁矿球团的方法特征在于权利要求1的限定。
在从属权利要求2至23中限定用于制备含镍的固结铬铁矿球团的方法的优选实施方案。
用于制备铬铁镍合金的方法相应地特征在于权利要求24的限定。
在权利要求25至30中限定用于制备铬铁镍合金的方法的优选实施方案。
固结的铬铁矿球团特征在于权利要求31的限定。
在权利要求32至37中限定固结铬铁矿球团的优选实施方案。
该方法基于提供含镍材料，该含镍材料包含来自含镍原材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物，并在将该含镍材料混合至经研磨混合物中之前热处理含镍的沉淀的材料，该经研磨混合物含有含铁和铬的材料(例如铬铁矿)和任选的碳和任选的添加剂。在热处理包含来自含镍原材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料中，从含镍材料分解去除部分的硫、水例如化学结合的水和游离水、可能的碳酸盐和挥发物。
在该方法的一个实施方案中，在存在含氧气体的情况下热处理含镍材料。
在该方法的一个实施方案中，制团混合物以重量百分比(干基)计含有1至25重量％Ni，0至5重量％C，0至50重量％任选的添加剂，0.05至2重量％粘合剂，和0至10重量％助熔剂，余量为含铁和铬的材料和不可避免的杂质。
在该方法的一个实施方案中，制团混合物以重量百分比(干基)计含有1至25重量％Ni，0至5重量％C，10至50重量％Fe，10至50重量％Cr，0至50重量％任选的添加剂，0.05至2重量％粘合剂，0至10重量％助熔剂，和余量为不可避免的杂质或痕量元素例如Na、K、Ti、V、Cl、Zn、Cu和熔炼阶段中的主要造渣组分例如Mg、Si、Ca和Al，与这些类似的并且主要处于氧化物形式。
在该方法的一个实施方案中，制团混合物(干基)的Nieqv在1和25％之间，例如在5和25％之间。
在该方法的一个实施方案中，在处于钢带烧结机形式的固结炉中、或在竖窑中、或在回转窑中在包含链篦机的炉中固结该生球团。
在该方法的一个实施方案中，使用粘合剂例如膨润土或类似影响的粘合剂例如有机粘合剂。
在该方法的一个实施方案中，在制团进料中不可避免的杂质为S、Na、Cl、Co、Cu、Mo、Mn、V和Ti中至少一种。
在该方法的一个实施方案中，任选的添加剂是含铁材料、可再循环材料例如来自一个或多个冶炼厂或钢厂的粉尘、来自热处理的粉尘等。
在该方法的一个实施方案中，助熔剂含有含Ca、Si、Mg和/或Al材料。
在该方法的一个实施方案中，通过加热含镍材料至200和1400℃之间的温度，优选至400和1200℃之间的温度，更优选至600和1200℃之间的温度，和最优选至800和1200℃之间的温度来热处理含镍材料。
在该方法的一个实施方案中，含镍材料以重量百分比(干基)计含有25至80重量％Ni，0.001至40重量％化学结合的水，0.001至50重量％S，和不可避免的杂质例如Co、Mn、Cu等。
在该方法的一个实施方案中，含镍材料以重量百分比(干基)计含有25至80重量％Ni，5至40重量％化学结合的水，0.001至10重量％S，和不可避免的杂质例如Co、Mn、Cu等。
在该方法的一个实施方案中，含镍材料以重量百分比(干基)计含有25至80重量％Ni，0.001至10重量％化学结合的水，5至50重量％S，和不可避免的杂质例如Co、Mn、Cu等。
在该方法的一个实施方案中，在包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物中，镍与铁的比例大于1。
在该方法的一个实施方案中，在热处理含镍材料的过程中进行该含镍材料的焙烧。
在该方法的一个实施方案中，在热处理含镍材料的过程中进行该含镍材料的煅烧。
在该方法的一个实施方案中，沉淀的镍化合物含有氢氧化镍形式的镍。
在该方法的一个实施方案中，沉淀的镍化合物含有硫化镍形式的镍。
在该方法的一个实施方案中，含镍材料含有以下至少一种：硫例如硫化物或硫酸盐等，碳例如碳酸盐和碳化物，和氧化物例如镍氧化物。
在该方法的一个实施方案中，在造球筒或盘中由制团混合物制团生球团。
在该方法的一个实施方案中，形成具有直径在5和30mm之间、更优选在6和20mm之间、最优选在8和16mm之间的固结铬铁矿球团。
在该方法的一个实施方案中，形成具有抗压强度平均大于100kg/球团、更优选大于150kg/球团、和最优选大于200kg/球团(作为F12mm计算)的固结铬铁矿球团。
在本发明的另一个方面中，用于制备铬铁镍合金的方法包括形成熔炼进料并在还原条件下熔炼该熔炼进料以制备熔渣和铬铁镍合金的步骤。该方法特征在于该熔炼进料含有使用根据本发明的方法制备的含镍的固结铬铁矿球团。
在用于制备铬铁镍合金的方法的一个实施方案中，形成熔炼进料使得该熔炼进料除含镍的固结铬铁矿球团之外还包含还原剂例如含碳材料或类似行为的物质，助熔剂例如含Si、Al、Ca、Mg材料，可能的块状材料例如块状矿石，可能的其它含铁和铬材料。
在用于制备铬铁镍合金的方法的一个实施方案中，收集在熔炼该熔炼进料过程中释放的气体，并且在固结生球团以制备固结铬铁矿球团中使用所述气体。
在用于制备铬铁镍合金的方法的一个实施方案中，收集在熔炼该熔炼进料过程中释放的气体，并且在含镍材料的热处理中使用所述气体。
在用于制备铬铁镍合金的方法的一个实施方案中，在还原条件下在电弧炉中优选在埋弧炉中熔炼该熔炼进料。
在用于制备铬铁镍合金的方法的一个实施方案中，在熔炼固结铬铁矿球团之前预加热该固结铬铁矿球团。
在本发明的又一个方面中，提供用于制备铬铁合金的熔炼进料用的固结铬铁矿球团。固结铬铁矿球团以重量百分比计含有在1至25重量％之间的氧化物形式的镍，并且该固结铬铁矿球团中的镍氧化物为经热处理的、来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物，例如经热处理的氢氧化镍或硫化镍、硫酸镍或碳酸镍。该球团特征在于在固结由制团进料形成的生球团以制备固结铬铁矿球团之前已经将经热处理的、来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物添加至该制团进料。
在一个实施方案中，固结铬铁矿球团具有的直径在5和30mm之间、更优选在6和20mm之间、和最优选在8和16mm之间。
在一个实施方案中，固结铬铁矿球团具有的抗压强度平均大于100kg/球团、更优选大于150kg/球团、和最优选大于200kg/球团(作为F12mm计算)。
在一个实施方案中，固结铬铁矿球团具有的孔隙率平均在15和40％之间、更优选在20和35％之间、和最优选在20和32％之间。
在一个实施方案中，氧化物形式的镍既存在于固结铬铁矿球团的显微组织中的铬铁矿晶粒内又存在于该铬铁矿晶粒的外部上。
在一个实施方案中，固结铬铁矿球团不含在用于熔炼含有多个这样的固结的球团的熔炼进料以制备铬铁镍合金的熔炼阶段中所需要的额外的助熔剂例如含Ca、Si、Mg和/或Al的材料等，例外是可能的痕量和/或杂质水平。
在一个实施方案中，固结铬铁矿球团包含在用于熔炼含有多个这样的固结的球团的熔炼进料以制备铬铁镍合金的熔炼阶段中所需要的至少一部分助熔剂(一种或多种)例如含Ca、Si、Mg和/或Al材料等。
换句话说并且根据本发明，在混合处于经热处理的含镍材料形式的含镍材料与经研磨混合物之前热处理该含镍材料以制备制团用混合物，通过制团由该制团用混合物形成生球团。由于热处理含镍材料，镍至少部分以镍氧化物的形式存在于经热处理的含镍材料中。混合至经研磨混合物中以制备制团用混合物的含镍材料包含氧和镍的化学计量比或非化学计量比的化合物。如果需要，还可能将其它生球团添加剂与含镍材料一起热处理。
本发明的优势是在生球团的随后固结步骤中没有释放含镍材料的挥发物，尤其是作为氢氧化镍或硫化镍的热诱发化学反应的结果排放的挥发性组分。因为含镍材料的物理特性在热处理中改变，例如当由氢氧化镍形成氧化镍时，固结铬铁矿球团的机械性质是有利的。
因为在将镍原材料混合至经研磨混合物中以制备制团用混合物之前在镍原材料的热处理中，生球团的制团用混合物中的挥发性组分量降低，生球团的密度保持在有利水平。生球团的有利密度对固结设备(例如钢带烧结机或链篦机)的容量具有积极影响，其中固结生球团以制备固结和烧结的含镍铬铁矿球团。当评估固结过程的经济和技术效率时，固结设备的容量是关键因素。使用经热处理的含镍材料代替含有例如氢氧化镍形式的镍的含镍材料的益处是对于每10％添加至经研磨混合物(球团进料)的含镍材料而言钢带烧结机的容量提高大约10％，如本文中的实施例2和3所示。
因为在混合之前热处理被混合至经研磨混合物(球团进料)中的含镍材料，所以球团的抗压强度高，其减小添加助熔剂至经研磨混合物中的需求。如果添加含镍材料至经研磨混合物，例如以含有氢氧化镍形式的镍的含镍材料形式，则为了实现足够的抗压强度而助熔剂的需求会较高。在固结铬铁矿球团中较高量的熔剂(一种或多种)(助熔剂)提高在熔炼阶段中形成的熔渣量，该事实再次引起熔炼阶段中较高的能量消耗。
在将含镍材料混合至经研磨混合物中之前热处理该含镍材料的又一个益处是热装料温度将不会显著下降。热装料温度值提供关于熔炼炉内床上层中固结铬铁矿球团行为和在装料下耐火性的信息。
如果含镍材料处于含有氢氧化镍形式的镍的含镍材料形式，则当将添加大于10％含镍材料时热装料温度将大幅下降。
当在以钢带烧结为基础的常规铬铁矿球团工艺中使用经热处理的含镍材料时，在铬铁矿球团烧结(也可称作固结)工艺的干燥阶段中节省能量。当例如以含有氢氧化镍的材料形式添加含镍材料至经研磨混合物时，钢带烧结机中生球团干燥阶段中的延迟时间几乎翻倍，因为来自生球团的蒸发水提高最高至50％。
在将含镍材料混合至制团用混合物之前，热处理包含来自含镍材料(例如基于红土型或硫化物的材料)湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料还防止加工球团的设备(例如钢带烧结机或链篦机)的腐蚀。当在没有热处理的情况下如此使用时，由湿法冶金处理的含镍材料释放在生球团的固结过程中产生的腐蚀性气体例如硫氧化物。
出乎预料地，注意到按照本发明的方法制备的固结的含镍铬铁矿球团在随后的熔炼工艺中还具有良好的还原特性。进一步，这一发明的固结的球团的高温强度处于良好水平。
在这一发明中使用的含镍原材料的热处理中温度的提高降低了在接下来的制团步骤中生球团的水分含量并且可能实现固结铬铁矿球团的其它良好品质特性例如热强度和抗压强度。因此，在固结机的可能的干燥阶段中球团的停留时间较短。
在混合至经研磨混合物中之前，热处理包含来自含镍材料(例如基于红土型或硫化物的材料)湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料允许调节含镍材料的物理性质，由此生球团的水分含量和固结铬铁矿球团的孔隙率低从而推断出用于生球团的固结容器的较高容量。
发明详细描述
接下来，将更详细地描述用于制备含镍的固结铬铁矿球团的方法和用于制备含镍的固结铬铁矿球团的方法的一些优选实施方案和变体。
该方法包括提供也可被称作“球团进料”的经研磨混合物，该经研磨混合物含有含铁和铬的材料和任选的碳和任选的添加剂。
该方法任选地包括过滤经研磨混合物的步骤使得经研磨混合物具有特定粒径分布。
该方法包括提供含镍材料、粘合剂和任选的助熔剂。
该方法包括混合含镍材料、粘合剂、液体例如水、和任选的助熔剂至经研磨混合物(球团进料)中以制备制团用混合物。
该方法包括使制团用混合物制团以制备生球团。
该方法包括固结生球团以制备固结铬铁矿球团。
该方法中提供的含镍材料包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物。
该方法包括在混合含镍材料至经研磨混合物中之前热处理该含镍材料从而从该含镍材料去除硫、水例如化学结合的水或游离水、可能的碳酸盐和其它挥发物，并且在该含镍材料中产生镍氧化物，其中混合至经研磨混合物中以形成制团用混合物的含镍材料处于含有氧化镍形式的镍的含镍材料形式。
可在存在含氧气体的情况下进行含镍材料的热处理。含氧气体优选但不必要地源自熔炼阶段，在熔炼阶段中收集气体并可将气体用作热处理含镍材料中的燃烧能。可以以直接或间接加热进行含镍材料的热处理。
制团用混合物优选但不必要地以重量百分比计并且主要作为氧化物形式(干基)含有以下组分：
Ni：1至25重量％，
C：0至5重量％，
任选的添加剂：0至50重量％，
粘合剂：0.05至2重量％，和
助熔剂：0至10重量％，
余量为含铁和铬的材料和不可避免的杂质。
制团用混合物优选但不必要地以重量百分比计并且主要作为氧化物形式(干基)含有以下组分：
Ni：1至25重量％，
C：0至5重量％，
Fe：10至50重量％，
Cr：10至50重量％，
任选的添加剂：0至50重量％，
粘合剂：0.05至2重量％，
助熔剂：0至10重量％，和
不可避免的杂质。
余量为不可避免的杂质例如Na、K、Ti、V、Cl、Zn、Cu和熔炼阶段中的主要造渣组分例如Mg、Si、Ca和Al，与这些类似的并且主要处于氧化物形式。这些组分可为25至70重量％。
优选但不必要地在处于钢带烧结机形式的固结炉中、或在竖窑中或在回转窑中或在包含链篦机或类似方便方式的炉中完成生球团的固结。优选但不必要地在氧化气氛或条件下完成固结。
粘合剂优选但不必要地含有膨润土或类似行为的材料例如有机粘合剂。
制团用混合物(干基)的Nieqv优选但不必要地在1和25％之间，例如在5和25％之间。
不可避免的杂质例如可为S、Na、Cl、V、Ti、K、Zn、Co、Cu、Mo和Mn中至少一种以及其它作为痕量元素的杂质。
任选的添加剂可为含铁材料、含铬材料、可再循环材料例如来自冶炼厂(一个或多个)或钢厂的粉尘、来自热处理的粉尘等。
助熔剂可含有含Ca、Si、Mg和/或Al材料。
可通过加热含镍材料至200和1400℃之间的温度，优选至400和1200℃之间的温度，更优选至600和1200℃之间的温度，和最优选至800和1200℃之间的温度来热处理包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料。
加热包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料至200和400℃之间的温度可导致蒸发和损失含镍材料总重量的1至30％。
加热包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料至400和800℃之间的温度可导致蒸发和损失含镍材料总重量的3至40％。
加热包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料至800和1200℃之间的温度可导致蒸发和损失含镍材料总重量的5至50％。
包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料可以重量百分比(干基)计含有：
Ni：25至80重量％，
化学结合的水：0.001至40重量％，和
S：0.001至50重量％。
包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料可以重量百分比(干基)计含有：
Ni：25至80重量％，
化学结合的水：5至40重量％，
S：0.001至10重量％，和
不可避免的杂质例如Co、Mn、Cu等。
包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料可以重量百分比(干基)计含有：
Ni：25至80重量％，
化学结合的水：5至40重量％，和
S：0.001至10重量％，
余量为不可避免的杂质例如Co、Mn、Cu等。
包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料可以重量百分比(干基)计含有：
Ni：25至80重量％，
化学结合的水：0.001至10重量％，
S：5至50重量％，和
不可避免的杂质例如Co、Mn、Cu等。
包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料可以重量百分比(干基)计含有：
Ni：25至80重量％，
化学结合的水：0.001至10重量％，和
S：5至50重量％，
余量为不可避免的杂质例如Co、Mn、Cu等。
在包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料中，镍与铁的比例可大于1。
在该方法中，可在热处理含镍材料的过程中进行焙烧包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料。
在该方法中，可在热处理含镍材料的过程中进行煅烧包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料。
所提供的并包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料可额外地含有以下至少一种：硫例如硫化物或硫酸盐或类似于这些，碳例如碳酸盐和碳化物，和氧化物例如镍氧化物。
包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的含镍材料可包含以下至少一种：氢氧化镍、氧化镍、硫化镍、硫酸镍和碳酸镍等或这些的组合。
该方法可包括在造球筒或盘中由制团用混合物制团生球团。
在该方法中，优选但不必要地制备具有直径在5和30mm之间、更优选在6和20mm之间、最优选在8和16mm之间的固结铬铁矿球团。
在该方法中，优选但不必要地制备具有抗压强度(作为F12mm计算)平均大于100kg/球团、更优选大于150kg/球团、和最优选大于200kg/球团的固结铬铁矿球团。
本发明还涉及用于制备铬铁镍合金的方法。
用于制备铬铁镍合金的方法包括用根据如本文所述任何实施方案的方法制备含镍的固结铬铁矿球团，形成熔炼进料，该熔炼进料含有含镍的固结铬铁矿球团，并在还原条件下并优选通过含碳材料额外地熔炼该熔炼进料以制备熔渣和铬铁镍合金。优选在封闭炉中进行熔炼和还原熔炼进料使得可收集所形成的气体。可以但不必要地在热处理含镍材料中并采用其它方便的方式利用所收集的气体。
可形成熔炼进料使得熔炼进料除含镍的固结铬铁矿球团之外还包含还原剂例如含碳材料或类似行为的物质，助熔剂例如含Si、Al、Ca、Mg材料，可能的块状材料例如块状矿石，可能的其它含铁和铬材料。
用于制备铬铁镍合金的方法可包括收集在熔炼进料的熔炼过程中释放的气体，和使用所述气体作为在固结生球团中的含氧气体以制备固结铬铁矿球团。
用于制备铬铁镍合金的方法可包括收集在熔炼进料的熔炼过程中释放的气体，和使用所述气体作为热处理含镍材料中的含氧气体。
用于制备铬铁镍合金的方法可包括在埋弧炉中熔炼该熔炼进料。
用于制备铬铁镍合金的方法可额外地包括预还原含镍的固结铬铁矿球团或预还原熔炼进料以制备部分金属化的含镍的固结铬铁矿球团。可在存在或不存在碳的情况下的还原气氛中进行预还原。预还原容器优选为回转窑或类似的方便设备。预还原温度优选在800和1600℃之间、更优选在1000和1250℃之间。停留时间为几分钟至几小时。
用于制备铬铁镍合金的方法可额外地包括在熔炼阶段之前有利地通过使用在熔炼中收集的含有能量的气体或来自预还原阶段的残余热来预加热含镍的固结铬铁矿球团或预加热熔炼进料。
熔炼进料通常包含含铬、铁和镍的固结铬铁矿球团，熔剂(一种或多种)，还原剂(一种或多种)，可能的其它制团体或可能的块状材料或可能的细材料。
助熔材料可为例如含Si、Ca、Al、Mg的氧化物或类似于这些。助熔材料通常为总熔炼进料的10至50重量％。如果熔炼进料已经含有一些熔炼助熔材料，在这个范围之外的助熔也是可能的。否则，在优选范围之外的助熔可引起实际问题，例如太黏的熔渣或较高的能量消耗。
还原剂可为含有碳的材料例如焦炭、无烟煤、煤、木炭或类似于这些或这些的组合。还原碳含量优选大于60重量％、更优选大于80重量％(干基)。调节还原剂的量使得实现期望的元素产量。
可优选在1500至1900℃下并更优选在1550至1750℃下进行熔炼。
制备的铬铁合金可以重量百分比计含有：
Ni：1至30重量％，
Si：0.1至5重量％，和
C：1至8重量％，
余量为铁和铬和不可避免的杂质例如S、V、Ti、Mn、Cu、Co、Mo等。
在制备的铬铁合金中铬与镍的比例可在0.9和8.0之间。
本发明还涉及用于制备铬铁镍合金的熔炼进料用的固结铬铁矿球团。
固结铬铁矿球团以重量百分比计含有1至25重量％之间的氧化物形式的镍。
固结铬铁矿球团中镍氧化物优选但不必要地为经热处理的、来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物，例如经热处理的氢氧化镍。
在固结由制团进料形成的生球团以制备固结铬铁矿球团之前优选但不必要地已经将经热处理的来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物例如添加至该制团进料。
固结铬铁矿球团优选但不必要地具有的直径在5和30mm之间、更优选在6和20mm之间、最优选在8和16mm之间。
固结铬铁矿球团可具有的孔隙率平均在15和40％之间、更优选在20和35％之间、和最优选在20和32％之间。
固结铬铁矿球团优选但不必要地具有的抗压强度平均大于100kg/球团、更优选大于150kg/球团、和最优选大于200kg/球团(计算为F12mm)。
氧化物形式的镍优选但不必要地既存在于固结铬铁矿球团的显微组织中的铬铁矿晶粒内又存在于该铬铁矿晶粒的外部上。这促进球团的还原，因为待还原的镍接近铬铁矿-铁-氧化物(促进动力学，因为液体-固体反应比气体-固体反应更快并且通过镍添加液体形成比在常规的铁和铬还原中开始得更早)。此外，在电炉(其功能是以电阻加热为基础)中，有利的是在还原条件下金属化部分在固结铬铁矿球团内。这里固结铬铁矿球团将充当绝缘体。在这样的情况下，与分别加料铬铁矿和含镍材料的情况对比，包含固结铬铁矿球团的熔炼进料的电特性(电阻和功率因数)更好。
固结铬铁矿球团可不含在用于熔炼含有多个这样的固结的球团的熔炼进料以制备铬铁镍合金的熔炼阶段中所需要的额外的助熔剂例如含Ca、Si、Mg和/或Al材料等，例外是可能的痕量和/或杂质水平。
供选择地，固结铬铁矿球团可包含在用于熔炼含有多个这样的固结的球团的熔炼进料以制备铬铁镍合金的熔炼阶段中所需要的至少一部分助熔剂(一种或多种)例如含Ca、Si、Mg和/或Al材料等。
实施例
以下将通过实施例描述方法。
在每个实施例中在制团混合物中使用了相同量和膨润土。
在每个实施例中以相同的方式进行制团制备制团用混合物的生球团和固结该生球团。
在每个实施例中生球团的固结温度为1450℃。
实施例1至3是现有技术的实施例并且实施例4是按照本发明进行的。
实施例1
-制团进料的含量(以重量百分比计)
○10％的氢氧化镍(含有硫和化学结合的水(～35％))，
·具有36重量％的镍含量和小于5重量％的硫含量。
○90％的含铁和铬材料(铬铁矿)
○3％的方解石
-生球团的水分为8.0％
-固结铬铁矿球团的抗压强度为194kg/球团(作为F12mm计算)
-单个固结铬铁矿球团的相对密度为90％。这对进行生球团固结的机器的容量有直接影响。
-固结铬铁矿球团的总孔隙率为32.4％。
-发生5％压缩的固结铬铁矿球团的热装料温度为1334℃
固结铬铁矿球团的组成为以下组分(以重量百分比计)
-作为Fe2O3计算的Fe氧化物26.8重量％
-Cr2O3 36.8重量％
-NiO 4.8重量％
铬(Cr)与镍(Ni)的比例为6.7并且铬(Cr)与铁(Fe)的比例为1.3。
实施例2
-制团进料的含量(以重量百分比计)
○20％的氢氧化镍(含有硫和化学结合的水(～35重量％))，
■具有36重量％的镍含量和小于5重量％的硫含量。
○80重量％的含铁和铬材料(铬铁矿)
○3重量％的硅灰石+2重量％的方解石
-生球团的水分为10.0％
-固结铬铁矿球团的抗压强度为200kg/球团(作为F12mm计算)
-单个固结铬铁矿球团的相对密度为84％。这对进行生球团固结的机器的容量有直接影响。
-固结铬铁矿球团的总孔隙率为38.2％。
-发生5％压缩的固结铬铁矿球团的热装料温度为1259℃
固结铬铁矿球团的组成为以下组分(以重量百分比计)：
-作为Fe2O3计算的Fe氧化物：24.1重量％
-Cr2O3：33.0重量％
-NiO 9.4重量％
铬(Cr)与镍(Ni)的比例为3.1并且铬(Cr)与铁(Fe)的比例为1.3。
实施例3
-制团进料的含量(以重量百分比计)
○20％的氢氧化镍(含有硫和化学结合的水(～35％))，
■具有36重量％的镍含量和小于5重量％的硫含量。
○80重量％的含铁和铬材料(铬铁矿)
○没有使用熔剂
-生球团的水分为14.8重量％
-固结铬铁矿球团的抗压强度为142kg/球团(作为F12mm计算)
-单个固结铬铁矿球团的相对密度为86％(直接影响固结机器的容量)
-固结铬铁矿球团的总孔隙率为37.4％。这对进行生球团固结的机器的容量有直接影响。
-发生5％压缩的固结铬铁矿球团的热装料温度为1233℃
固结铬铁矿球团的组成为以下组分
-作为Fe2O3计算的Fe氧化物：25.5重量％
-Cr2O3：35.2重量％
-NiO：9.9重量％
铬(Cr)与镍(Ni)的比例为3.1并且铬(Cr)与铁(Fe)的比例为1.4。
实施例4
-制团进料的含量(以重量百分比计)：
○9.3重量％的经热处理的氢氧化镍(去除了大部分量的硫和挥发物)
○90.7重量％的铬铁矿精矿
○没有助熔剂并且没有其它添加剂
-生球团的水分为6.8％
-固结铬铁矿球团的抗压强度为293kg/球团(作为F12mm计算)
-单个固结铬铁矿球团的相对密度为106％
-固结铬铁矿球团的总孔隙率为22.4％
-发生5％压缩的固结铬铁矿球团的热装料温度为1387℃
固结铬铁矿球团的组成为以下组分
-作为Fe2O3计算的Fe氧化物：25.8重量％
-Cr2O3：38.3重量％
-NiO：5.4重量％
铬(Cr)与镍(Ni)的比例为6.2并且铬(Cr)与铁(Fe)的比例为1.4。
对于本领域技术人员明显的是随着技术进步，可采用各种方式实施本发明的基本构思。因此本发明及其实施方案不限于以上实施例，但是它们可在权利要求的范围内变化。
Claims (62)
1.用于制备含镍的固结铬铁矿球团的方法，其中该方法包括：
提供经研磨混合物，该经研磨混合物含有含铁和铬的材料和任选的碳和任选的添加剂，
提供含镍材料、粘合剂和任选的助熔剂，该含镍材料包含来自含镍原材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物，
将含镍材料、粘合剂和任选的助熔剂混合至该经研磨混合物中以制备制团用混合物，
将该制团用混合物制团以制备生球团，和
固结该生球团以制备固结铬铁矿球团，
特征在于：
在将该含镍材料混合至该经研磨混合物中之前热处理该含镍材料以从该含镍材料去除硫、水、可能的碳酸盐和挥发物并且在该含镍材料中产生镍氧化物。
2.根据权利要求1所述的方法，特征在于：
在存在含氧气体的情况下热处理该含镍材料。
3.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
该制团用混合物以干基重量百分比计含有
Ni：1至25重量％，
C：0至5重量％，
任选的添加剂：0至50重量％，
粘合剂：0.05至2重量％，和
助熔剂：0至10重量％，
余量为含铁和铬的材料和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
该制团用混合物以干基重量百分比计含有
Ni：1至25重量％，
C：0至5重量％，
Fe：10至50重量％，
Cr：10至50重量％，
任选的添加剂：0至50重量％，
粘合剂：0.05至2重量％，
助熔剂：0至10重量％，和
余量为不可避免的杂质或痕量元素。
5.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
该制团用混合物干基的Nieqv在1％和25％之间。
6.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
该制团用混合物干基的Nieqv在5％和25％之间。
7.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
在处于钢带烧结机形式的固结炉中、或在竖窑中或在回转窑中在包含链篦机的炉中固结该生球团。
8.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
该粘合剂为膨润土或有机粘合剂。
9.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
在制团进料中不可避免的杂质为S、Na、Cl、Co、Cu、Mo、Mn、V和Ti中至少一种。
10.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
该任选的添加剂是含铁材料或含铬材料。
11.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
该任选的添加剂是可再循环材料。
12.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
该任选的添加剂是来自一个或多个冶炼厂的粉尘、或来自热处理的粉尘。
13.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
该任选的添加剂是来自钢厂的粉尘、或来自热处理的粉尘。
14.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
该助熔剂含有含Ca、Si、Mg和/或Al的材料。
15.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
通过加热该含镍材料至200和1400℃之间的温度来热处理该含镍材料。
16.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
通过加热该含镍材料至400和1200℃之间的温度来热处理该含镍材料。
17.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
通过加热该含镍材料至600和1200℃之间的温度来热处理该含镍材料。
18.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
通过加热该含镍材料至800和1200℃之间的温度来热处理该含镍材料。
19.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
该含镍材料以干基重量百分比计含有：
Ni：25至80重量％，
化学结合的水：0.001至40重量％，
S：0.001至50重量％，和
不可避免的杂质。
20.根据权利要求19所述的方法，特征在于：
不可避免的杂质为Co、Mn、Cu。
21.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
该含镍材料以干基重量百分比计含有：
Ni：25至80重量％，
化学结合的水：5至40重量％，
S：0.001至10重量％，和
不可避免的杂质。
22.根据权利要求21所述的方法，特征在于：
不可避免的杂质为Co、Mn、Cu。
23.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
该含镍材料以干基重量百分比计含有：
Ni：25至80重量％，
化学结合的水：0.001至10重量％，
S：5至50重量％，和
不可避免的杂质。
24.根据权利要求23所述的方法，特征在于：
不可避免的杂质为Co、Mn、Cu。
25.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
在包含来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物的该含镍材料中，镍与铁的重量比例大于1。
26.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
在热处理该含镍材料的过程中进行该含镍材料的焙烧。
27.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
在热处理该含镍材料的过程中进行该含镍材料的煅烧。
28.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
该沉淀的镍化合物含有氢氧化镍形式的镍。
29.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
该沉淀的镍化合物含有硫化镍形式的镍。
30.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
该含镍材料含有以下至少一种：硫化物、硫酸盐、碳酸盐、碳化物、氧化物。
31.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
在造球筒或盘中由该制团用混合物制团该生球团。
32.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
形成具有直径在5和30mm之间的固结铬铁矿球团。
33.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
形成具有直径在6和20mm之间的固结铬铁矿球团。
34.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
形成具有直径在8和16mm之间的固结铬铁矿球团。
35.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
形成具有作为F12mm计算的抗压强度平均大于100kg/球团的固结铬铁矿球团。
36.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
形成具有作为F12mm计算的抗压强度平均大于150kg/球团的固结铬铁矿球团。
37.根据权利要求1或2所述的方法，特征在于：
形成具有作为F12mm计算的抗压强度平均大于200kg/球团的固结铬铁矿球团。
38.用于制备铬铁镍合金的方法，其通过形成熔炼进料并在还原条件下熔炼该熔炼进料以制备熔渣和铬铁镍合金，特征在于该熔炼进料含有使用根据权利要求1至37中任一项所述的方法制备的含镍的固结铬铁矿球团。
39.根据权利要求38所述的方法，特征在于：
形成该熔炼进料使得该熔炼进料除该含镍的固结铬铁矿球团之外还包含还原剂，助熔剂，可能的块状材料，可能的其它含铁和铬的材料。
40.根据权利要求39所述的方法，特征在于：
还原剂为含碳材料，助熔剂为含Si、Al、Ca、Mg的材料，可能的块状材料为块状矿石。
41.根据权利要求38或39所述的方法，特征在于：
收集在熔炼该熔炼进料的过程中释放的气体，和
在固结该生球团以制备固结铬铁矿球团中使用所述气体。
42.根据权利要求38或39所述的方法，特征在于：
收集在熔炼该熔炼进料过程中释放的气体，和
在该含镍材料的热处理中使用所述气体。
43.根据权利要求38或39所述的方法，特征在于：
在还原条件下在电弧炉中熔炼该熔炼进料。
44.根据权利要求38或39所述的方法，特征在于：
在还原条件下在埋弧炉中熔炼该熔炼进料。
45.根据权利要求38或39所述的方法，特征在于：
在熔炼该固结铬铁矿球团之前预加热该固结铬铁矿球团。
46.根据权利要求38或39所述的方法，特征在于：
在熔炼该固结铬铁矿球团之前预还原该固结铬铁矿球团。
47.用于制备铬铁合金的熔炼进料用的固结铬铁矿球团，该固结铬铁矿球团以重量百分比计含有在1至25重量％之间的氧化物形式的镍，并且该固结铬铁矿球团中的镍氧化物为经热处理的、来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物，特征在于：
用于形成生球团以制备该固结铬铁矿球团的制团进料包含经热处理的、来自含镍材料湿法冶金精炼工艺的沉淀的镍化合物。
48.根据权利要求47所述的固结铬铁矿球团，特征在于：该固结铬铁矿球团中的镍氧化物为经热处理的氢氧化镍或硫化镍、硫酸镍或碳酸镍。
49.根据权利要求47或48所述的固结铬铁矿球团，特征在于：
该固结铬铁矿球团具有的直径在5和30mm之间。
50.根据权利要求47或48所述的固结铬铁矿球团，特征在于：
该固结铬铁矿球团具有的直径在6和20mm之间。
51.根据权利要求47或48所述的固结铬铁矿球团，特征在于：
该固结铬铁矿球团具有的直径在8和16mm之间。
52.根据权利要求47或48所述的固结铬铁矿球团，特征在于：
该固结铬铁矿球团具有的作为F12mm计算的抗压强度平均大于100kg/球团。
53.根据权利要求47或48所述的固结铬铁矿球团，特征在于：
该固结铬铁矿球团具有的作为F12mm计算的抗压强度平均大于150kg/球团。
54.根据权利要求47或48所述的固结铬铁矿球团，特征在于：
该固结铬铁矿球团具有的作为F12mm计算的抗压强度平均大于200kg/球团。
55.根据权利要求47或48所述的固结铬铁矿球团，特征在于：
该固结铬铁矿球团具有的孔隙率平均在15和40％之间。
56.根据权利要求47或48所述的固结铬铁矿球团，特征在于：
该固结铬铁矿球团具有的孔隙率平均在20和35％之间。
57.根据权利要求47或48所述的固结铬铁矿球团，特征在于：
该固结铬铁矿球团具有的孔隙率平均在20和32％之间。
58.根据权利要求47或48所述的固结铬铁矿球团，特征在于：
氧化物形式的镍既存在于该固结铬铁矿球团的显微组织中的铬铁矿晶粒内又存在于该铬铁矿晶粒的外部上。
59.根据权利要求47或48所述的固结铬铁矿球团，特征在于：
该固结铬铁矿球团不含在用于熔炼含有多个这样的固结球团的熔炼进料以制备铬铁镍合金的熔炼阶段中所需要的额外的助熔剂，例外是可能的痕量和/或杂质水平。
60.根据权利要求59所述的固结铬铁矿球团，特征在于：
额外的助熔剂为含Ca、Si、Mg和/或Al的材料。
61.根据权利要求47或48所述的固结铬铁矿球团，特征在于：
该固结铬铁矿球团包含在用于熔炼含有多个这样的固结球团的熔炼进料以制备铬铁镍合金的熔炼阶段中所需要的至少一部分的一种或多种助熔剂。
62.根据权利要求61所述的固结铬铁矿球团，特征在于：
助熔剂为含Ca、Si、Mg和/或Al的材料。
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