CN110315064A - 一种金属原料纯化处理剂以及纯化处理方法 - Google Patents

一种金属原料纯化处理剂以及纯化处理方法 Download PDF

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    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/14—Treatment of metallic powder
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Abstract

本发明涉及一种金属原料纯化处理剂以及纯化处理方法，金属原料纯化处理剂选自Na盐、Ca盐或Mg盐中的一种或几种。基于所述金属原料纯化处理剂进行金属原料纯化处理方法，在1000‑1500℃下，金属原料纯化处理剂变成纯化气体，纯化气体对于金属原料进行纯化，纯化处理1‑5小时。纯化是在纯化处理装置进行的，所述纯化处理装置包括内坩埚与外坩埚，所述内坩埚置于外坩埚内，且所述内坩埚与外坩埚之间为隔层，所述金属原料纯化处理剂放置于所述内坩埚与外坩埚之间的隔层内，所述金属原料位于内坩埚内，所述外坩埚上设有盖子。与现有技术相比，本发明操作简单，纯化效果好。

Description

一种金属原料纯化处理剂以及纯化处理方法
技术领域
本发明涉及一种材料处理方法，尤其是涉及一种金属原料纯化处理剂以及纯化处理方法。
背景技术
金属的纯化方法包括吹氧法、电硅热法、电解精炼法、氢还原法等。能除去金属原料中的碳、硫、氧、硅、磷中的一种或者几种。
吹氧法是将液态的金属原料中通过氧喷枪喷入氧气，除去碳、硫、硅等杂质，该方法冶炼温度高、对炉衬耐火材料损坏严重、金属回收率低。
电硅热法是将金属原料与金属的硅合金放入电炉内加热，利用硅还原金属原料的氧化物，降低氧含量，该方法成本高、能量利用率低，金属回收率低。
电解精炼法是在熔融状态下电解金属原料，使金属原料的部分化合物发生分解，以除去氧、氮等杂质，该方法能量利用率较低，能耗较大。
氢还原法是在氢气气氛下高温还原金属氧化物，以除去金属氧化物中的部分氧气，该方法流程复杂，操作繁琐。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种金属原料纯化处理剂以及纯化处理方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种金属原料纯化处理剂，选自Na盐、Ca盐或Mg盐中的一种或几种。
在本发明的一个实施方式中，所述金属原料纯化处理剂选用Na盐与Ca盐的混合物，其中Na盐≤30wt％。
在本发明的一个实施方式中，所述金属原料纯化处理剂选用Ca盐与Mg盐的混合物，其中Mg盐≤30wt％。
在本发明的一个实施方式中，所述金属原料包括金属单质、金属化合物、金属合金，为粉末状。如高碳锰铁、钴基合金等。
本发明还提供基于所述金属原料纯化处理剂进行金属原料纯化处理方法，在1000-1500℃下，金属原料纯化处理剂变成纯化气体，纯化气体对于金属原料进行纯化，纯化处理1-5小时。
金属纯化剂在高温下通过内坩埚的筛网状结构深入金属原料内部，与金属内杂质如碳、硫等发生反应，生成一氧化碳、二氧化硫等气体排出，同时金属纯化剂变成钠、钙或镁的氧化物方便分离。金属原料部分氧化，可使用控制还原气氛等方法还原。
在本发明的一个实施方式中，纯化是在纯化处理装置进行的，所述纯化处理装置包括内坩埚与外坩埚，所述内坩埚置于外坩埚内，且所述内坩埚与外坩埚之间为隔层，所述金属原料纯化处理剂放置于所述内坩埚与外坩埚之间的隔层内，所述金属原料位于内坩埚内，所述外坩埚上设有盖子。
在本发明的一个实施方式中，所述盖子与外坩埚之间留有小间隙，借助小间隙控制纯化处理剂的纯化气体的释放速度。
在本发明的一个实施方式中，所述纯化处理装置置于加热设备内，所述纯化处理装置随炉升温，待处理完毕后，随炉冷却。
在本发明的一个实施方式中，所述纯化处理装置可以放在还原气氛、惰性气氛或两者混合的混合气氛下进行，以提高金属纯化产物的质量。
所述还原气氛如氢气、一氧化碳等，所述惰性气氛如氩气、氮气、二氧化碳等，所述混合气氛如氨分解得到氮气加氢气等。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
1、金属原料纯化处理剂是自行开发的，选自Na盐、Ca盐或Mg盐中的一种或几种，金属纯化剂在高温下通过内坩埚的筛网状结构深入金属原料内部，与金属内杂质如碳、硫等发生反应，生成一氧化碳、二氧化硫等气体排出，同时金属纯化剂变成钠、钙或镁的氧化物方便分离。金属原料部分氧化，可使用控制还原气氛等方法还原。
2、本发明纯化处理装置简单易行，由内外两个容器组成，通过控制外容器的密封程度，来达到对于调节纯化气体释放速度的目的。
3、本发明纯化处理装置可以采用小型坩埚，方便小剂量的金属纯化工艺，同时将纯化粉末与纯化处理剂置于不同坩埚内，既不会混合又能快速反应，方便分离提纯。
4、纯化处理剂可以采用不同组合形式，根据纯化合金粉末及所含杂质的不同选择合适的纯化处理剂配比，提高纯化效率
附图说明
图1为纯化处理装置结构示意图。
图中，1、内坩埚，2、外坩埚，3、盖子，A、金属原料纯化处理剂，B、金属原料。
具体实施方式
一种金属原料纯化处理剂，选自Na盐、Ca盐或Mg盐中的一种或几种。所述金属原料包括金属单质、金属化合物、金属合金，如高碳锰铁、钴基合金等。
基于所述金属原料纯化处理剂进行金属原料纯化处理方法，在1000-1500℃下，金属原料纯化处理剂变成纯化气体，纯化气体对于金属原料进行纯化，纯化处理1-5小时。
参考图1，纯化是在纯化处理装置进行的，所述纯化处理装置包括内坩埚1与外坩埚2，所述内坩埚1置于外坩埚2内，且所述内坩埚1与外坩埚2之间为隔层，所述金属原料纯化处理剂A放置于所述内坩埚1与外坩埚2之间的隔层内，所述金属原料B位于内坩埚1内，所述外坩埚2上设有盖子3。所述盖子3与外坩埚2之间留有小间隙，借助小间隙控制纯化处理剂的纯化气体的释放速度。下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
铁基合金纯化
对一种高碳锰铁进行纯化处理，在1000℃-1100℃下使用该装置，采用碳酸钙与碳酸钠的混合物作为纯化剂，其中Na盐含量为30wt％，处理3小时后得到纯化后的含碳量较低的锰铁合金。
金属纯化剂在高温下通过内坩埚的筛网状结构深入金属原料内部，与金属内杂质如碳、硫等发生反应，生成一氧化碳、二氧化硫等气体排出，同时金属纯化剂变成钠、钙或镁的氧化物方便分离。金属原料部分氧化，可使用控制还原气氛等方法还原。
参考图1，纯化是在纯化处理装置进行的，所述纯化处理装置包括内坩埚1与外坩埚2，所述内坩埚1置于外坩埚2内，且所述内坩埚1与外坩埚2之间为隔层，所述金属原料纯化处理剂A放置于所述内坩埚1与外坩埚2之间的隔层内，所述金属原料B位于内坩埚1内，所述外坩埚2上设有盖子3。所述盖子3与外坩埚2之间留有小间隙，借助小间隙控制纯化处理剂的纯化气体的释放速度。
本实施例中，高碳锰铁碳含量由纯化前的1.0～0.8％降低到纯化后0.2％左右，硫含量由纯化前的0.3-0.25％降低到纯化后0.2～0.005％，氧含量由纯化前的0.5％左右降低到纯化后0.3％。
实施例2
钴基合金纯化
对一种钴基合金进行纯化处理，在1150-1350℃下使用该装置，采用碳酸钙与氯化镁的混合物作为纯化剂，其中钙盐含量为25wt％，处理4小时后得到纯化后的杂质明显降低的钴基合金粉末。
本实施例中，高碳锰铁碳含量由纯化前的8％降低到纯化后3.4％左右，硫含量由纯化前的0.5％降低到纯化后0.1％。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种金属原料纯化处理剂，其特征在于，选自Na盐、Ca盐或Mg盐中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述一种金属原料纯化处理剂，其特征在于，所述金属原料纯化处理剂选用Na盐与Ca盐的混合物，其中Na盐≤30wt％。
3.根据权利要求1所述一种金属原料纯化处理剂，其特征在于，所述金属原料纯化处理剂选用Ca盐与Mg盐的混合物，其中Mg盐≤30wt％。
4.根据权利要求1所述一种金属原料纯化处理剂，其特征在于，所述金属原料包括金属单质、金属化合物、金属合金，为粉末状。
5.基于权利要求1-3中任一项所述金属原料纯化处理剂进行金属原料纯化处理方法，其特征在于，在1000-1500℃下，金属原料纯化处理剂变成纯化气体，纯化气体对于金属原料进行纯化，纯化处理1-5小时。
6.根据权利要求5所述金属原料纯化处理方法，其特征在于，纯化是在纯化处理装置进行的，所述纯化处理装置包括内坩埚与外坩埚，所述内坩埚置于外坩埚内，且所述内坩埚与外坩埚之间为隔层，所述金属原料纯化处理剂放置于所述内坩埚与外坩埚之间的隔层内，所述金属原料位于内坩埚内，所述外坩埚上设有盖子。
7.根据权利要求6所述金属原料纯化处理方法，其特征在于，所述盖子与外坩埚之间留有小间隙，借助小间隙控制纯化处理剂的纯化气体的释放速度。
8.根据权利要求6所述金属原料纯化处理方法，其特征在于，所述纯化处理装置置于加热设备内，所述纯化处理装置随炉升温，待处理完毕后，随炉冷却。
9.根据权利要求8所述金属原料纯化处理方法，其特征在于，所述纯化处理装置可以放在还原气氛、惰性气氛或两者混合的混合气氛下进行，以提高金属纯化产物的质量。
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