CN1259438C - 一种用白钨精矿冶炼钨铁的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用白钨精矿冶炼钨铁的方法。是使用专用的三相电弧炉冶炼钨铁，其步骤是：a.首先是电弧炉预热，将电弧炉加热升温使之达到1540-1590℃的温度；b.加入钢屑，继续加热，使炉温升至1800-2000℃；c.用在炉外配好的炉料分批投炉冶炼，取总批量的三分之二炉料和按总用量三分之一的沥青焦一起投炉加热至一定温度区域进行精炼；经精练1小时后，炉温升至2500-3000℃，使炉内熔体的WO₃有80%以上还原；d.精练快结束前挖铁，挖铁时按边挖铁边精练边加料的步骤再加入总批量的三分之一炉料和总用量三分之一的沥青焦；e.挖完钨铁后再加入三分之一的沥青焦进行贫渣、倒渣，钨铁产品经水冷却后精整包装人库；上述冶炼钨铁的方法，其在炉外配炉料的配方为：白钨精矿70%～80%，FeO4%～9%，SiO₂3%～7%，FeSi4%～9%，含量98%的Fe1%～5%；将上述配方成分充分掺和匀即可。本发明主要用于白钨精矿原料代替黑钨精矿原料实现电炉法冶炼钨铁，可达到了降低生产成本，简化工艺操作程序的目的。

Description

一种用白钨精矿冶炼钨铁的方法

发明领域

本发明涉及一种冶炼钨铁的方法，本发明尤其涉及一种用白钨精矿冶炼钨铁的方法

背景技术

钨铁是工业上的重要原料，主要用在炼钢上作为钨元属的合金添加剂，传统的钨铁均以黑钨精矿为原料，加以添加剂按一定的配比混和后在电炉中冶炼而成。此冶炼法存在着原料来源困难，对原料要求高，成本高，工艺操作程序复杂等问题。

专利申请号94111809.6也公开了“一种冶炼钨铁合金的方法”其步骤是：先将钢屑或铁屑直接加入电炉中的反应罐内，加热至1540-1590℃使其熔化；再将按一定比例混合的钨精矿、铝粒和硝酸钠混合料以70-119公斤/分·米²的速度加入罐内，加料的同时继续加热，使炉温升至2500-3000℃；加料完后，继续给熔体补充热量，维持炉渣温度在其熔点以上7-20分钟；停止加热使炉内熔体自然冷却至出炉。该方法具有冶炼过程短，方法简单适用，能耗低，不需要点火剂，还原剂用量省等优点。但使用的原料仍然是成本高的黑钨精矿。

经分析确定，黑钨精矿的主要成分为：WO₃ 65％，FeO 11-12％，MnO 8-9％，SiO₂ 5％，Ca5％；而白钨精矿的主要成分为：WO₃ 65％，MnO 1％，SiO₂5％，Ca13％；两种原料对比发现，白钨精矿是一种缺FeO少MnO且含高CaCO₃的矿物。

而钨的主要物理化学性质为：相对原子质量183.85，密度19.27g/em²，熔点3683K，沸点6303K，摩尔热容25.087J/(mol.K)，电阻率4.84×10⁴Ω.m。

钨与铁可生成FeW₂(含钨62.2％)和Fe₇W₆(含钨73.8％)的金属化合物，这些化合物在高温下是不稳定的。钨铁的熔点随着含钨量的增加，合金熔点随之增高。当钨含量33％时形成共晶体，其熔点为1813K，当钨含量大于70％时，其熔点超过2873K。工业上生产的钨铁合金(含钨74％-78％)熔点大约为3000K，不可能将粘稠状态的合金自炉内放出来。

钨与碳生成两种碳化物W₂C和WC，其熔点分别为2823K和3143K。

钨与硅生成WSi₂和W₃Si₂两种化合物，其熔点分别为2438K和2600K。

钨与氧生成一系列氧化物：WO₃、WO₂、W₂O₅等，其中WO₃最稳定。WO₃的密度是7.157g/cm²，熔点为1746K，在1123K时开始升华。钨与氧生成的WO₂是深褐色，密度是11.4g/cm²，熔点约为1550K，沸点2000K，在1073K时开始升华。钨与氧的中间产物W₂O₅为深兰色，在1073K时开始升华，在1800K时开始沸腾。

钨与磷生成WP和WP₂两种化合物。

钨与硫生成WS、WS₂和WS₃。

以下是钨铁在冶金过程中的物理化学反应特性：

用碳还原WO₃的反应是：

    

用CO还原WO₃的反应是：

用硅、锰、铝还原WO₃和WO₂的反应是：

    

      

用碳还原FeO的反应是：

用硅还原FeO的反应是：

钨铁生产的原材料的技术条件是：

冶炼钨铁的基本原料为黑钨矿和白钨矿，因各矿区钨精矿杂质含量不同，需将几种矿搭配使用。根据各元素进入合金的系数不同、冶炼钨铁牌号不同，对混配后的钨精矿要求也不同，如下表所示。

                         钨精矿的杂质的最高含量(％)

牌号	S	P	MnO	Cu	As	Sn
							FeW80-A	0.35	0.025	13	0.08	0.11	0.20
FeW80-B	0.40	0.030	11	0.10	0.13	0.25
							FeW80-C	0.52	0.037	11	0.10	0.13	0.30
FeW75	0.52	0.037	11	0.10	0.13	0.30
							进入合金比例％	10	80	1	100	15	25

沥青焦炭的成分为：灰分小于2％，P＜0.02％(总含量)，S＜0.55％(总含量)，水分＜3％，固定碳＞98％，粒度＜30mm。

为了增加钨铁中含铁量而加入钢屑，钢屑长度不超过250mm，钢屑块每块不超过20kg，C＜0.8％，Mn＜0.8％，S＜0.05％，P＜0.03％。

75％硅铁要求：Si＞72％，Mn＜0.5％，S＜0.02％，P＜0.04％，粒度＜20mm。

根据上述钨铁在冶金过程中的物理化学反应特性和钨铁生产的原材料的技术条件，现有技术中白钨在冶金过程中碰到了下列问题；

a在冶炼过程中缺少FeO，还原反应时钨不能同时与还原的铁熔合下沉，使还原钨铁量少，钨品位高而富集炉底；

b炉渣中CaO含量偏高，惰性渣过多，熔渣热量不足；

c炉料反应物含碱度过高，导致炉渣表面温度高，烧腐蚀严重影响冶炼，钨铁取不出炉，生产效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用白钨精矿冶炼钨铁的方法，可以克服用白钨精矿冶炼钨铁过程中还原反应还原钨铁量少、钨品位高而富集炉底、炉渣中惰性渣过多、热量不足、炉料反应物含碱度过高、钨铁取不出炉和生产效率低等系列问题，从而解决了长期以来钨铁冶炼原料来源困难的问题，达到降低生产成本，简化工艺操作程序的目的。

为达到上述目的，本发明提出的一种用白钨精矿冶炼钨铁的方法，是使用专用的三相电弧炉冶炼钨铁，其步骤是：

a首先是电弧炉预热，将电弧炉加热升温使之达到1540-1590℃的温度；

b加入钢屑，继续加热，使炉温升至1800-2600℃；

c用在炉外配好的炉料分批投炉冶炼，取总批量的三分之二炉料和按总用量三分之一的沥青焦一起投炉加热至一定温度区域进行精炼；经精炼1小时后，炉温升至2500-3000℃，使炉内熔体的WO₃有80％以上还原；

d精炼快结束前挖铁，挖铁时按边挖铁边精炼边加料的步骤再加入总批量的三分之一炉料和总用量三分之一的沥青焦；

e挖完钨铁后再加入三分之一的沥青焦进行贫渣、倒渣，钨铁产品经水冷却后精整包装人库；

上述冶炼钨铁的方法，其在炉外配炉料的配方为：白钨精矿70％～80％，FeO4％～9％，SiO₂3％～7％，FeSi4％～9％，纯度是98％的Fe1％～5％；将上述配方成分充分掺和匀即可。

本发明用白钨精矿原料代替黑钨精矿原料实现电炉法冶炼钨铁，充分利用了白钨资源，提高了白钨资源的附加值；不使用成本高的黑钨精矿从而又解决钨铁冶炼原料来源困难的问题，可降低原料成本70％；而且本发明的热能利用率、冶炼反应速度都比现有技术提高了一倍，现有技术冶炼一炉用时8小时，使用本发明冶炼同样量的一炉用时3.8小时，达到了降低生产成本，简化工艺操作程序的目的。

附图说明

附图1为本发明的生产工艺流程图。

具体实施方式

下面结合现场生产的具体实施例来详细说明本发明：

实施例1

本实施例生产的产品是钨铁FeW80-A

1、生产厂址

本实施例的厂址位于湖南省汝城县马桥乡，工厂占地面积8000m²。

2、生产设备

主要设备有：可倾动的三相开口电炉1台，变压器容量为3500kVA，电极为自焙电极，用气动弹簧夹紧式把持器固定电极，电极直径为400mm，电极极心圆直径为1200mm，炉壳为20mm厚钢板焊接而成，整个炉子放在两个半圆形的滚轮上面，由液压缸的升降控制炉子的倾斜放出贫化渣。炉子排烟罩的上方有加料仓，白钨精矿炉料用三台螺旋式加料机往炉内加料。炉子的两侧各有一个1500mm×1500mm×500mm水池，从炉内挖出炽热的钨铁立即放入水池内急冷。炉子平台两侧各配有一台挖铁机和磕勺机，挖铁的插入、退出和上抬是气动的，回转和机体的进退是电动的，采用磕勺机将挖满钨铁的勺子从水池中拉出来并举起磕在平台上的铁柱子上将钨铁震下来。

3、炉料的配制

以130kg炉料为一批，其炉料的配方为：白钨精矿100kg，FeO10kg，SiO₂6kg，FeSi10kg，纯度是98％的Fe4kg；将上述配方成分充分掺和匀即可。

沥青焦碳为7.41kg。

4、冶炼钨铁的方法步骤：

a首先是电弧炉预热，将电弧炉加热升温使之达到符合冶炼时的温度；

b加入钢屑，继续加热，使炉温升至1800-2000℃；

c再用在炉外配好的炉料分批投炉冶炼，取86.7kg炉料和2.47kg沥青焦一起投炉加热至一定温度区域进行精炼；经精炼2小时后，炉温升至2500-2850℃，使炉内熔体的WO₃有80％以上还原；

d精炼快结束前挖铁，挖铁时按边挖铁边精炼边加料的步骤再加入43.3kg炉料和2.47kg的沥青焦；

e挖完钨铁后再加入2.47kg的沥青焦进行贫渣、倒渣，钨铁产品经水冷却后精整包装人库；

本实施例冶炼的钨铁产品的化学成分为：

W 77.5％      C 0.11％      S 0.02％    P 0.044％    Si 0.37％

Mn 0.095％    Cu 0.095％    As 0.075％  Sb 0.009％   Sn 0.03％

实施例2

1、生产厂址

本实施例的厂址位于湖南省汝城县三星乡，工厂占地面积5000m²。

2、生产设备

主要设备有：可倾动的三相开口电炉1台，变压器容量为3000kVA，电极为自焙电极，用气动弹簧夹紧式把持器固定电极，电极直径为360mm，电极极心圆直径为1100mm，炉壳为20mm厚钢板焊接而成，整个炉子放在两个半圆形的滚轮上面，由液压缸的升降控制炉子的倾斜放出贫化渣。炉子排烟罩的上方有加料仓，白钨精矿炉料用三台螺旋式加料机往炉内加料。炉子的侧面有一个1500mm×1800mm×500mm水池，从炉内挖出炽热的钨铁立即放入水池内急冷。炉子平台两侧各配有一台挖铁机和磕勺机，挖铁的插入、退出和上抬是气动的，回转和机体的进退是电动的，采用磕勺机将挖满钨铁的勺子从水池中拉出来并举起磕在平台上的铁柱子上将钨铁震下来。

3、炉料的配制

以130kg炉料为一批，其炉料的配方为：白钨精矿91kg，FeO11.7kg，SiO₂9.1kg，FeSi11.7kg，纯度是98％的Fe6.5kg；将上述配方成分充分掺和匀即可。

沥青焦碳为7.41kg。

4、冶炼钨铁的方法步骤：

a首先是电弧炉预热，将电弧炉加热升温使之达到符合冶炼时的温度；

b加入钢屑，继续加热，使炉温升至1800-2000℃；

c再用在炉外配好的炉料分批投炉冶炼，取86.7kg炉料和2.47kg沥青焦一起投炉加热至一定温度区域进行精炼；经精炼1小时后，炉温升至2500-2900℃，使炉内熔体的WO₃有82％以上还原；

d精炼快结束前挖铁，挖铁时按边挖铁边精炼边加料的步骤再加入43.3kg炉料和2.47kg的沥青焦；

e挖完钨铁后再加入2.47kg的沥青焦进行贫渣、倒渣，钨铁产品经水冷却后精整包装入库；

本实施例冶炼的钨铁产品的化学成分为：

W 76％     C 0.12％    S 0.02％    P 0.05％    Si 0.37％

Mn 0.12％  Cu 0.095％  As 0.06％   Sb 0.009％  Sn 0.05％

实施例3

1、生产厂址

本实施例的厂址位于湖南省郴州市北湖区市郊乡，工厂占地面积6400m²。

2、生产设备

主要设备有：可倾动的三相开口电炉1台，变压器容量为4000kVA，电极为自焙电极，用气动弹簧夹紧式把持器固定电极，电极直径为450mm，电极极心圆直径为1500mm，炉壳为20mm厚钢板焊接而成，整个炉子放在两个半圆形的滚轮上面，由液压缸的升降控制炉子的倾斜放出贫化渣。炉子排烟罩的上方有加料仓，白钨精矿炉料用三台螺旋式加料机往炉内加料。炉子的两侧各有一个2000mm×2000mm×800mm水池，从炉内挖出炽热的钨铁立即放入水池内急冷。炉子平台两侧各配有一台挖铁机和磕勺机，挖铁的插入、退出和上抬是气动的，回转和机体的进退是电动的，采用磕勺机将挖满钨铁的勺子从水池中拉出来并举起磕在平台上的铁柱子上将钨铁震下来。

3、炉料的配制

以130kg炉料为一批，其炉料的配方为：白钨精矿104kg，FeO7kg，SiO₂9kg，FeSi7kg，纯度是98％的Fe3kg；将上述配方成分充分掺和匀即可。

沥青焦碳为7.41kg。

4、冶炼钨铁的方法步骤：

a首先是电弧炉预热，将电弧炉加热升温使之达到符合冶炼时的温度；

b加入钢屑，继续加热，使炉温升至1800-2000℃；

c再用在炉外配好的炉料分批投炉冶炼，取86.7kg炉料和2.47kg沥青焦一起投炉加热至一定温度区域进行精炼；经精炼0.8小时后，炉温升至2500-2850℃，使炉内熔体的WO₃有80％以上还原；

d精炼快结束前挖铁，挖铁时按边挖铁边精炼边加料的步骤再加入43.3kg炉料和2.47kg的沥青焦；

e挖完钨铁后再加入2.47kg的沥青焦进行贫渣、倒渣，钨铁产品经水冷却后精整包装人库；

本实施例冶炼的钨铁产品的化学成分为：

W 76.2％      C 0.11％      S 0.02％      P 0.044％     Si 0.87％

Mn 0.095％    Cu 0.095％    As 0.075％    Sb 0.009％    Sn 0.03％

实施例4

1、生产厂址

本实施例的厂址位于湖南省郴州市苏仙白露塘镇，工厂占地面积2000m²。

2、生产设备

主要设备有：可倾动的三相开口电炉1台，变压器容量为2500kVA，电极为自焙电极，用气动弹簧夹紧式把持器固定电极，电极直径为300mm，电极极心圆直径为1000mm，炉壳为20mm厚钢板焊接而成，整个炉子放在两个半圆形的滚轮上面，由液压缸的升降控制炉子的倾斜放出贫化渣。炉子排烟罩的上方有加料仓，白钨精矿炉料用三台螺旋式加料机往炉内加料。炉子的侧面有一个2500mm×2500mm×500mm水池，从炉内挖出炽热的钨铁立即放入水池内急冷。炉子平台两侧各配有一台挖铁机和磕勺机，挖铁的插入、退出和上抬是气动的，回转和机体的进退是电动的，采用磕勺机将挖满钨铁的勺子从水池中拉出来并举起磕在平台上的铁柱子上将钨铁震下来。

3、炉料的配制

以130kg炉料为一批，其炉料的配方为：白钨精矿100kg，FeO9kg，SiO₂8kg，FeSi9kg，纯度是98％的Fe4kg；将上述配方成分充分掺和匀即可。

沥青焦碳为7.41kg。

4、冶炼钨铁的方法步骤：

a首先是电弧炉预热，将电弧炉加热升温使之达到符合冶炼时的温度；

b加入钢屑，继续加热，使炉温升至1800-2000℃；

c再用在炉外配好的炉料分批投炉冶炼，取86.7kg炉料和2.47kg沥青焦一起投炉加热至一定温度区域进行精炼；经精炼1小时后，炉温升至2500-2850℃，使炉内熔体的WO₃有80％以上还原；

d精炼快结束前挖铁，挖铁时按边挖铁边精炼边加料的步骤再加入43.3kg炉料和2.47kg的沥青焦；

e挖完钨铁后再加入2.47kg的沥青焦进行贫渣、倒渣，钨铁产品经水冷却后精整包装入库；

本实施例冶炼的钨铁产品的化学成分为：

W 78％       C 0.21％      S 0.02％      P 0.084％     Si 0.57％

Mn 0.095％   Cu 0.195％    As 0.095％    Sb 0.009％    Sn 0.08％

实施例5

1、生产厂址

本实施例的厂址位于湖南省汝城钨矿，工厂占地面积8600m²。

2、生产设备

主要设备有：可倾动的三相开口电炉1台，变压器容量为4500kVA，电极为自焙电极，用气动弹簧夹紧式把持器固定电极，电极直径为500mm，电极极心圆直径为1500mm，炉壳为20mm厚钢板焊接而成，整个炉子放在两个半圆形的滚轮上面，由液压缸的升降控制炉子的倾斜放出贫化渣。炉子排烟罩的上方有加料仓，白钨精矿炉料用三台螺旋式加料机往炉内加料。炉子的两侧各有一个1800mm×1800mm×500mm水池，从炉内挖出炽热的钨铁立即放入水池内急冷。炉子平台两侧各配有一台挖铁机和磕勺机，挖铁的插入、退出和上抬是气动的，回转和机体的进退是电动的，采用磕勺机将挖满钨铁的勺子从水池中拉出来并举起磕在平台上的铁柱子上将钨铁震下来。

3、炉料的配制

以130kg炉料为一批，其炉料的配方为：白钨精矿104kg，FeO5.2kg，SiO₂9.1kg，FeSi5.2kg，纯度是98％的Fe6.5kg；将上述配方成分充分掺和匀即可。

沥青焦碳为7.41kg。

4、冶炼钨铁的方法步骤：

a首先是电弧炉预热，将电弧炉加热升温使之达到符合冶炼时的温度；

b加入钢屑，继续加热，使炉温升至1800-2000℃；

c再用在炉外配好的炉料分批投炉冶炼，取86.7kg炉料和2.47kg沥青焦一起投炉加热至一定温度区域进行精炼；经精炼1小时后，炉温升至2500-2850℃，使炉内熔体的WO₃有80％以上还原；

d精炼快结束前挖铁，挖铁时按边挖铁边精炼边加料的步骤再加入43.3kg炉料和2.47kg的沥青焦；

e挖完钨铁后再加入2.47kg的沥青焦进行贫渣、倒渣，钨铁产品经水冷却后精整包装人库；

本实施例冶炼的钨铁产品的化学成分为：

W 77％      C 0.11％      S 0.12％      P 0.044％     Si 0.17％

Mn 0.3％    Cu 0.095％    As 0.085％    Sb 0.009％    Sn 0.03％

Claims (1)

1、一种用白钨精矿冶炼钨铁的方法，使用专用的三相电弧炉冶炼钨铁，其特征在于：冶炼钨铁的步骤是：

a首先是电弧炉预热，将电弧炉加热升温使之达到符合冶炼时的温度；

b加入钢屑，继续加热，使炉温升至1800-2000℃；

c再用在炉外配好的炉料分批投炉冶炼，取总批量的三分之二炉料和按总用量三分之一的沥青焦一起投炉加热至一定温度区域进行精炼；经精炼1小时后，炉温升至2500-3000℃，使炉内熔体的WO₃有80％以上还原；

d精炼快结束前挖铁，挖铁时按边挖铁边精炼边加料的步骤再加入总批量的三分之一炉料和总用量三分之一的沥青焦；

e挖完钨铁后再加入三分之一的沥青焦进行贫渣、倒渣，钨铁产品经水冷却后精整包装入库；

上述冶炼钨铁的方法，其在炉外配炉料的配方为：白钨精矿70％～80％，FeO4％～9％，SiO₂3％～7％，FeSi4％～9％，纯度是98％的Fe1％～5％；将上述配方成分充分掺和匀即可。