CN115028181A - 一种利用铁矿石及兰炭粉为原料冶炼棕刚玉的冶炼工艺 - Google Patents

一种利用铁矿石及兰炭粉为原料冶炼棕刚玉的冶炼工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种利用铁矿石及兰炭粉为原料冶炼棕刚玉的冶炼工艺，包括(1)按生产中原料各成分要求计算铁矿石及兰炭粉和脱水铝矾土的配比,将三种原料计量称重混合,并将原料粉碎为粉末；(2)利用高压干粉压球机将原料粉末压制为球粒；(3)将原料球粒投入电弧炉中冶炼，其操作规程和方法和常规生产相同。本发明主要解决了生产棕刚玉的原料价格高的问题，并在一定程度上可以降低能耗，从而提供了一条利用价格低廉的铁矿石及兰炭粉代替铁屑和焦炭生产棕刚玉的工艺。

Description

一种利用铁矿石及兰炭粉为原料冶炼棕刚玉的冶炼工艺
技术领域
本发明涉及棕刚玉冶炼技术，特别是一种利用铁矿石及兰炭粉为原料冶炼棕刚玉的冶炼工艺。
背景技术
棕刚玉俗称金刚砂，工业上以优质脱水铝矾土、铁屑及焦炭或无烟煤块在电弧炉中以2000℃以上高温熔炼而成，并副产硅铁合金。CN201711163847.1介绍了一种熔炼刚玉的生产工艺技术方案，该方案包括刚玉原料的脱水、预烧、冷却、粗炼、精炼等技术方案，其工艺需经过脱水、预烧工序，能耗明显较高，亦不能降低原料成本；再如CN201711164109.9公开了一种新型环保刚玉生产方法，该生产方法是先将刚玉原料经均化成型后投入到原来脱水、预烧窑内，进行反复点火，经过脱水、预烧后再投入电熔炉内进行熔融冶炼，最后还需经酸洗等工序才能得到产品，工艺复杂，生产成本高，很难在实际应用中推广使用。
为此，本发明人进行了深入研究，大胆实践，发明了一种具有明显节能降耗、降低生产成本低的棕刚玉冶炼工艺。
发明内容
本发明提供了一种利用铁矿石及兰炭粉为原料冶炼棕刚玉的工艺，该工艺能显著降低能耗和原料成本。
实现上述目的所采取的技术方案是：
一种利用铁矿石及兰炭粉为原料冶炼棕刚玉的冶炼工艺，所述工艺为:
(1)按生产中原料各成分要求计算铁矿石及兰炭粉和脱水铝矾土的配比,将三种原料计量称重混合,将原料粉碎为粉末；
(2)利用高压干粉压球机将原料粉末压制为球粒；
(3)将原料球粒投入电弧炉中冶炼，其操作规程和方法和常规生产相同。
进一步，所述步骤(1)中脱水铝矾土、铁矿石及兰炭粉按生产要求以1000：150-190：70-100质量比混合。
进一步，所述步骤(1)中铁矿石包括磁铁矿、赤铁矿及氧化皮任一种。
进一步，所述步骤(1)中铁矿或氧化铁皮折合单质铁＞65％、SiO2＜6％。
进一步，所述步骤(1)中兰炭粉是指兰炭筛选块后，筛下粒度＜1cm的粉末。
进一步，所述步骤(1)中兰炭粉的固定碳＞80％，灰份＜10％。
进一步，所述步骤(1)中用磨粉机将原料粉碎为0-1mm的粉末。
进一步，所述步骤(2)中用高压干粉压球机将原料粉末压制为直径3-5cm的扁球。
进一步，所述步骤(3)中电弧炉包括各种型号的石墨电极和自焙电极倾倒炉、固定炉及流放炉。
本发明创新点于：
1、实现了用铁矿石或氧化皮(赤铁矿、磁铁矿)代替铁屑，以兰炭粉(兰炭又称半焦，是利用陕西神府煤田的侏罗煤烧制而成，其粉末价格较无烟煤便宜1/2以上)代替焦炭或无烟煤块与脱水铝矾土共熔生产出质量合格的棕刚玉。
2、将棕刚玉冶炼原料粉碎为粉末，使得原料混合更均匀。
3、再将原料粉末用高压干粉压球机压制为球粒，原料颗粒细小，各种成分分布均匀，在电弧炉中冶炼时反应速度快，显著降低了能耗和冶炼时间。
本发明生产的棕刚玉原料成本降低1/3，棕刚玉中Al2O3＞95％、Fe2O3＜0.2％、SiO2＜0.65％、TiO2＜2.45％、CaO＜0.45％，均符合GB/T3034-2000国家标准，并副产硅铁合金。
具体实施方式
本发明通过以下具体实例介绍
实施例一
原料：脱水铝矾土1000t、赤铁矿184.5t、兰炭粉88t。
其中脱水铝矾土中Al2O3的含量为83.24％、SiO2为5.48％、TiO2为3.59％、Fe2O3为4.56％、CaO含量为0.42％；赤铁矿中Fe的含量为65.6％、SiO2为5.53％；兰炭粉的固定碳为82％、灰份为8.3％。
生产方法：将上述三种原料由皮带称称重计量混合，入雷蒙磨中将棕刚玉冶炼原料粉碎为＜1mm的粉末，再入高压干粉压球机中将其压制为直径为3.5cm的扁球，最后投入自焙电极电弧炉中进行冶炼，进行充分的还原反应，去除棕刚玉冶炼原料中的杂质成分，冶炼时各项操作规程和方法与原有的保持不变，冶炼时间6小时48分，产品棕刚玉Al2O3含量为95.64％、SiO2为0.78％、TiO2为2.36％、Fe2O3为0.19％、CaO含量为0.42％，质量完全符合国家标准，并副产硅铁合金。
实施例二
原料：脱水铝矾土1000t、磁铁矿178.5t、兰炭粉82t。
其中脱水铝矾土中Al2O3的含量为84.3％、SiO2为6.2％、TiO2为3.8％、Fe2O3为5.2％、CaO含量为0.38％；磁铁矿中Fe的含量为66.6％、SiO2为5.23％；兰炭粉的固定碳为81％、灰份为9.3％。
生产方法：将上述三种原料由皮带称称重计量混合，入雷蒙磨中将原料粉碎为＜1mm的粉末，再入高压干粉压球机中将其压制为直径为3cm的扁球，最后投入自焙电极电弧炉中进行冶炼，冶炼时间6小时23分，各项操作规程和方法不变，产品棕刚玉Al2O3含量为95.7％，SiO2为0.85％、TiO2为2.33％、Fe2O3为0.14％、CaO含量为0.38％，质量完全符合国家标准，并副产硅铁合金。
实施例三
原料：脱水铝矾土1000t、氧化铁皮172.6t、兰炭粉84t。
其中脱水铝矾土中Al2O3的含量为83.8％、SiO2为6.2％、TiO2为3.0％、Fe2O3为3.2％、CaO含量为0.40％；氧化皮中Fe3O4的含量为98.2％、SiO2为1.4％、TiO2为0.3％；兰炭粉的固定碳为83％、灰份为9.8％。
生产方法：将上述三种原料由皮带称称重计量混合，入雷蒙磨中将原料粉碎为＜1mm的粉末，再入高压干粉压球机中将其压制为直径为4cm的扁球，最后投入自焙电极电弧炉中进行冶炼，各项操作规程和方法不变，冶炼时间6小时26分，产品棕刚玉Al2O3含量为95.19％、SiO2为0.96％、TiO2为2.18％、Fe2O3为0.14％、CaO含量为0.43％，质量完全符合国家标准，并副产硅铁合金。
实施例四
原料：脱水铝矾土1000t、氧化铁皮168.6t、兰炭粉74t。
其中脱水铝矾土中Al2O3的含量为84.8％、SiO2为5.2％、TiO2为2.8％、Fe2O3为3.5％、CaO含量为0.40％；氧化皮中Fe3O4的含量为97.2％、SiO2为1.5％、TiO2为0.35％；兰炭粉的固定碳为82％、灰份为9.5％。
生产方法：将上述三种原料由皮带称称重计量混合，入雷蒙磨中将原料粉碎为＜1mm的粉末，再入高压干粉压球机中将其压制为直径为3cm的扁球，最后投入自焙电极电弧炉中进行冶炼，各项操作规程和方法不变，冶炼时间6小时12分，产品棕刚玉Al2O3含量为95.45％、SiO2为0.86％、TiO2为2.03％、Fe2O3为0.12％、CaO含量为0.43％，质量完全符合国家标准，并副产硅铁合金。
以上实施案例都是在自焙电极电弧炉中进行的，若改为石墨电极电弧炉时冶炼时间还可以缩短1-2小时。
本发明解决了生产棕刚玉的原料价格高的问题，提供了一条利用价格低廉的铁矿石及兰炭粉代替铁屑和焦炭生产棕刚玉的工艺。
原料中的铁矿石为赤铁矿、磁铁矿或氧化皮(钢铁厂高温加工各种钢材和铸件时脱落的氧化铁皮，主要成分为Fe3O4)；兰炭粉为筛除粒度较大的块状兰炭后，剩余的粒度＜1cm的粉末状兰炭。
原料中兰炭粉的固定碳＞80％，灰份＜10％，兰炭不仅固定碳高，价格便宜，其反应活性大大高于焦炭和无烟煤；铁矿及氧化铁皮折合单质铁＞65％、SiO2＜6％，折合单质铁价格较铁屑便宜1/2以上。
本发明冶炼炉为电弧炉，适用于各种型号的石墨电极和自焙电极式的倾倒炉、固定炉以及流放炉，产品棕刚玉经中国国家认证认可监督管理委员会认证检验机构天津华勘检验测试有限公司检测，棕刚玉中各种成分含量为：Al2O3＞95％、Fe2O3＜0.2％、SiO2＜0.65％、TiO2＜2.45％、CaO＜0.45％，完全符合GB/T3034-2000国家标准。其原料成本可以降低1/3以上，耗电量由吨铝矾土平均1630度，降低到平均1420度，是一条简单有效降低棕刚玉生产成本的重要途径。
以上实施例仅是实际生产中的个别案例，根据各原料成分的含量以及电弧炉炉型及炉况的不同，在保持工艺不变的情况下可适当调整原料配方。

Claims (9)

1.一种利用铁矿石及兰炭粉为原料冶炼棕刚玉的冶炼工艺，其特征在于：所述工艺为:
(1)按生产中原料各成分要求计算铁矿石及兰炭粉和脱水铝矾土的配比,将三种原料计量称重混合,并将原料粉碎为粉末；
(2)利用高压干粉压球机将原料粉末压制为球粒；
(3)将原料球粒投入电弧炉中冶炼，其操作规程和方法和常规生产相同。
2.如权利要求1所述的一种利用铁矿石及兰炭粉为原料冶炼棕刚玉的冶炼工艺，其特征在于：所述步骤(1)中脱水铝矾土、铁矿石及兰炭粉按生产要求以1000：150-190：70-100质量比混合。
3.如权利要求1所述的一种利用铁矿石及兰炭粉为原料冶炼棕刚玉的冶炼工艺，其特征在于：所述步骤(1)中铁矿石包括磁铁矿、赤铁矿及氧化皮任一种。
4.如权利要求1所述的一种利用铁矿石及兰炭粉为原料冶炼棕刚玉的冶炼工艺，其特征在于：所述步骤(1)中铁矿或氧化皮折合单质铁＞65％、SiO2＜6％。
5.如权利要求1所述的一种利用铁矿石及兰炭粉为原料冶炼棕刚玉的冶炼工艺，其特征在于：所述步骤(1)中兰炭粉是指兰炭筛选块后，筛下粒度＜1cm的粉末。
6.如权利要求1所述的一种利用铁矿石及兰炭粉为原料冶炼棕刚玉的冶炼工艺，其特征在于：所述步骤(1)中兰炭粉的固定碳＞80％，灰份＜10％。
7.如权利要求1所述的一种利用铁矿石及兰炭粉为原料冶炼棕刚玉的冶炼工艺，其特征在于：所述步骤(1)中用磨粉机将原料粉碎为0-1mm的粉末。
8.如权利要求1所述的一种利用铁矿石及兰炭粉为原料冶炼棕刚玉的冶炼工艺，其特征在于：所述步骤(2)中用高压干粉压球机将原料粉末压制为直径3-5cm的扁球。
9.如权利要求1所述的一种利用铁矿石及兰炭粉为原料冶炼棕刚玉的冶炼工艺，其特征在于：所述步骤(3)中电弧炉包括各种型号的石墨电极或自焙电极倾倒炉、固定炉及流放炉。
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