專利名稱：紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工冶金工藝領(lǐng)域，尤其是涉及一種紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝。
背景技術(shù)：
眾所周知，鎳是冶金行業(yè)中重要的合金元素，由于鎳金屬具有獨(dú)特的性能，在生產(chǎn) 不銹鋼、特殊合金鋼以及應(yīng)用于鍍鎳、陶瓷制品、電池催化劑等眾多領(lǐng)域都有非常廣泛的應(yīng) 用，鎳合金材料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防軍事建設(shè)中都占有十分重要的地位。隨著全球不銹鋼和特殊鋼的廣泛應(yīng)用，造成冶金不 銹鋼和特殊鋼的最主要元 素_鎳金屬供應(yīng)短缺，引起價(jià)格飛漲。目前，世界上鎳產(chǎn)品60%以上是來自硫化礦，而世界 鎳資源的60%以上都存在于紅土鎳礦中。用高爐或電爐還原熔煉處理紅土鎳礦得到的鎳 鐵，經(jīng)過精煉后既可以作為電解鎳的替代品用于生產(chǎn)不銹鋼。在高爐或電爐還原冶煉紅土鎳礦得到的鎳鐵中，含有硫、磷、碳、硅等雜質(zhì)。目前國(guó) 內(nèi)外大型鎳鐵冶煉廠采用的鎳鐵精煉工藝方法一般都是在電爐中脫硫后轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)爐中脫磷， 因此工序復(fù)雜、能耗高、且鎳鐵的直收率低。且各種雜質(zhì)的去除需要分步進(jìn)行。申請(qǐng)?zhí)枮?00810058736. 9的專利申請(qǐng)中公開了一種粗制鎳鐵氧氣一步除雜精煉 的方法，將粗制鎳鐵放入精煉爐內(nèi)待金屬爐料全部熔化后、或直接將電爐或高爐冶煉出來 的粗制鎳鐵鐵水倒在精煉爐內(nèi)后，加入由碳酸鈉、石灰石、螢石按一定比例配料所得的復(fù)合 造渣助劑及還原劑硅鐵進(jìn)行吹煉，待投入復(fù)合造渣助劑和還原劑10-20分鐘后，向精煉爐 內(nèi)通過頂吹或底吹方式輸送氧氣，吹煉溫度1450°C 170(TC，吹煉15-40分鐘后將氧化精 煉制得的鎳鐵合金液注入鐵水包內(nèi)進(jìn)行澆鑄。該方法雖然提出了同時(shí)脫硫、脫磷的概念，但 是對(duì)于含硫量高的粗鎳鐵來說，高硫粗鎳鐵需要石灰石的量很大，一次性加入則很容易導(dǎo) 致質(zhì)量的不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，特別是提出一種紅土鎳礦冶煉鎳 鐵的工藝，能夠有效利用鎳鐵自身的性質(zhì)，即能脫除高含量的硫又能減少電能消耗，同時(shí)在 滿足不銹鋼生產(chǎn)對(duì)鎳鐵含磷量的嚴(yán)格要求的情況下能使脫硫和脫磷在一個(gè)反應(yīng)容器中完 成。為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝，包括以下工 序1)將紅土鎳礦與煤粉或焦碳按照重量比為90 10 95 5的比例進(jìn)行混合，此后利 用回轉(zhuǎn)窯在600 1000°C下燒結(jié)2 8小時(shí)，得到燒結(jié)鎳礦；2)將所述燒結(jié)鎳礦、熔劑以及 還原劑放入電爐中，在200V 300V下冶煉2 3小時(shí)，得到粗鎳鐵熔體；以及3)對(duì)所述粗 鎳鐵熔體進(jìn)行精煉。其中，所述精煉包括以下步驟a)使所述粗鎳鐵熔體溫度為1450°C以 上；b)向所述粗鎳鐵熔體中加入復(fù)合脫硫劑以脫硫并由底部通入高壓氣體進(jìn)行攪拌；c)檢 測(cè)所述粗鎳鐵熔體的含硫量，當(dāng)所述粗鎳鐵熔體的含硫量為預(yù)定值以下時(shí)停止脫硫，當(dāng)所 述粗鎳鐵熔體的含硫量高于預(yù)定值時(shí)檢測(cè)所述粗鎳鐵熔體的溫度，當(dāng)溫度為1350°C以下時(shí)進(jìn)行扒渣并使所述粗鎳鐵熔體升溫后重復(fù)步驟b)直至含硫量為預(yù)定值以下為止，當(dāng)溫度高于1350°C時(shí)重復(fù)步驟b)直至含硫量為預(yù)定值以下為止，扒渣后得到脫硫后鎳鐵合金熔 體；d)向所述脫硫后鎳鐵合金熔體中通入氧氣并加入復(fù)合脫磷劑并由底部通入氧氣或惰 性氣體進(jìn)行攪拌以脫磷，扒渣后得到精煉鎳鐵合金液；以及e)將所述精煉鎳鐵合金液進(jìn)行 澆鑄，冷卻脫模后得到精制鎳鐵合金。另外，本發(fā)明上述實(shí)施例的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝，還可以具有如下附加技術(shù) 特征根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟2)中所使用的所述熔劑為石灰，所述還原劑為焦 炭或煤，且所述燒結(jié)鎳礦所述石灰所述還原劑的重量比為1 (9 12) (5 7)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述粗鎳鐵的含硫量為0. 25wt%以上。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述復(fù)合脫硫劑中含有82wt% 92wt%的CaO、 2wt% IOwt %的 CaF2 以及 3wt% CaCO3。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述復(fù)合脫硫劑還含有1 IOwt %的Al粉和/或1 c 粉。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述復(fù)合脫硫劑的粒徑為75μπι以下。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述復(fù)合脫硫劑以壓縮氣體為載體通過頂部噴吹的方 式加入。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在步驟3)中所述對(duì)熔體進(jìn)行升溫通過向所述熔體內(nèi) 通入氧氣和Al粉來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述復(fù)合脫磷試劑由造渣劑和固體氧化劑組成，所述 造■劑中含有 82wt % 92wt % 的 CaO、2wt % IOwt % 的 CaF2 以及 3wt % 7wt % 的 CaCO3, 所述固體氧化劑為FeO。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述造渣劑以壓縮氣體為載體通過頂部噴吹的方式加 入，所述固體氧化劑為粉體或塊體，通過振動(dòng)方式加入。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點(diǎn)之一根據(jù)本發(fā)明的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝，將電爐產(chǎn)出的高硫粗鎳鐵在鎳鐵罐中直 接進(jìn)行噴吹除雜，減少倒罐的過程，縮短操作時(shí)間，降低熱量損耗，而且能夠?qū)崿F(xiàn)在同一裝 置中進(jìn)行多種雜質(zhì)的脫除工藝。此外，和現(xiàn)有工藝相比簡(jiǎn)化了工藝步驟，減少了投資，同時(shí) 還可降低能耗。該工藝及設(shè)備十分靈活，根據(jù)紅土鎳礦成分的不同能夠采取相應(yīng)的除雜措 施。根據(jù)本發(fā)明的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝，所使用的復(fù)合脫硫劑以及復(fù)合脫磷劑成 本較低、運(yùn)輸方便。此外，可以將電爐產(chǎn)出的粗鎳鐵在鎳鐵罐中直接運(yùn)送到噴吹位，從而能 夠減少倒罐的過程、縮短操作時(shí)間、降低熱量損耗。而且，所處理的鎳礦的含硫量可高達(dá)0. 58%以上，處理后含硫量達(dá)到0. 02%以 下，能夠滿足不銹鋼廠標(biāo)準(zhǔn)。并且，本工藝還解決了脫硫過程中溫降的問題，從而能夠保證 精煉后產(chǎn)品的品質(zhì)。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝中所使用的鎳鐵精 煉系統(tǒng)的示意圖；以及圖2為使用圖1的鎳鐵精煉系統(tǒng)的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。下文的公開提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。此外， 本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到其他 工藝的可應(yīng)用于性和/或其他材料的使用。I)鎳鐵精煉系統(tǒng)首先，參考附圖1對(duì)本發(fā)明的含磷粗鎳鐵的脫磷精煉工藝所使用的鎳鐵精煉系統(tǒng) 進(jìn)行描述。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的鎳鐵精煉系統(tǒng)示意圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鎳鐵精煉系統(tǒng)包括鎳鐵罐1、熔體加料裝置(圖 中未示出)、鎳鐵罐移動(dòng)裝置2、固體氧化劑添加裝置8、造渣劑添加裝置9、頂部吹氧裝置7、 底部吹氣裝置12、溫度檢測(cè)裝置、取樣裝置和扒渣裝置11。具體地，所述鎳鐵罐1頂部設(shè)有開口且底部設(shè)置底部氣體噴入口。所述熔體加料裝置與所述鎳鐵罐1的開口相連用于將熔融的粗鎳鐵熔體加入所 述鎳鐵罐1中。在所述鎳鐵罐移動(dòng)裝置2上設(shè)置所述鎳鐵罐1以移動(dòng)和傾斜所述鎳鐵罐1。所述固體氧化劑添加裝置8與所述開口相連用以向鎳鐵罐1內(nèi)添加氧化亞鐵。在 一個(gè)具體示例中，所述固體氧化劑添加裝置8為振動(dòng)加料裝置。由此，可以通過固體氧化劑 FeO實(shí)現(xiàn)鎳鐵熔體的除磷等。造渣劑添加裝置9與所述鎳鐵罐1的開口相連用于向鎳鐵罐1內(nèi)添加造渣劑。頂部吹氧裝置7包括氧氣罐7a和連接在氧氣罐7a下方的氧氣槍7b，所述氧氣槍 7b從鎳鐵罐1的所述開口插入到鎳鐵罐1內(nèi)用于向鎳鐵罐1中的熔體內(nèi)噴氧。底部吹氣裝置12與鎳鐵罐1的所述底部氣體噴入口相連以從底部向所述鎳鐵罐 1內(nèi)噴入氣體。溫度檢測(cè)裝置用于檢測(cè)鎳鐵罐1內(nèi)的熔體溫度以檢測(cè)進(jìn)行脫硫后扒渣或繼續(xù)脫 硫操作。取樣裝置用于采集鎳鐵罐內(nèi)的熔體樣本以測(cè)定熔體內(nèi)的雜質(zhì)含量從而檢測(cè)進(jìn)行 脫磷或升溫脫硫操作。扒渣裝置11用于在脫硫后和脫磷后扒除鎳鐵罐1內(nèi)熔體上方的渣。 由此，能夠有效利用鎳鐵礦自身的性質(zhì)在降低電能損耗的同時(shí)脫除高含量的磷。 此外，該系統(tǒng)還能且在滿足不銹鋼生產(chǎn)對(duì)鎳鐵雜質(zhì)含量的嚴(yán)格要求的情況下在一個(gè)反應(yīng)容器中實(shí)現(xiàn)脫硫和脫磷。此外，該鎳鐵精煉系統(tǒng)和現(xiàn)有系統(tǒng)相比簡(jiǎn)化了設(shè)備，減少了投資，同 時(shí)還可降低能耗。并且，該鎳鐵精煉系統(tǒng)十分靈活，能夠根據(jù)粗鎳鐵成份的不同采取相應(yīng)的 除雜措施。另外，該鎳鐵精煉系統(tǒng)可以將電爐產(chǎn)出的高硫粗鎳鐵在鎳鐵罐中直接進(jìn)行噴吹 除雜，減少倒罐的過程，縮短操作時(shí)間，降低熱量損耗。需要說明的是，固體氧化劑也可以與造渣劑混合而通過造渣劑添加裝置9加入， 而將固體氧化劑添加裝置8和造渣劑添加裝置9分別設(shè)置只是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方 式。因?yàn)樵煸鼊┍旧砑淳哂性煸Ч?，也如下述所示能夠除去鎳鐵熔體中的Si、S等雜質(zhì)， 而將固體氧化劑添加裝置8和造渣劑添加裝置9分別設(shè)置能夠針對(duì)鎳鐵熔體的含雜量首先 進(jìn)行脫硫、脫硅后再利用相同的造渣劑在脫磷的同時(shí)進(jìn)行造渣，如此設(shè)置則無需對(duì)造渣劑 料斗中的造渣劑進(jìn)行更換而使用同一設(shè)備即可靈活地實(shí)現(xiàn)不同批次不同含雜量的鎳鐵熔 體的除雜精煉。另外，為了防止熔體在除雜過程中濺出，所述鎳鐵精煉系統(tǒng)還可以包括防濺罩3 ； 以及防濺罩升降裝置31。所述防濺罩升降裝置31與所述防濺罩3相連接以使防濺罩3在 覆蓋鎳鐵罐1的開口的第一位置與離開鎳鐵罐的開口的第二位置之間移動(dòng)。在本發(fā)明的其中一些實(shí)施例中所使用的鎳鐵精煉系統(tǒng)中，所述鎳鐵精煉系統(tǒng)還可 以包括鋁粉添加裝置14，所述鋁粉添加裝置14與所述開口相連以在鎳鐵罐內(nèi)的熔體溫度 低于預(yù)定溫度且熔體內(nèi)的含硫量高于預(yù)定值時(shí)向鎳鐵罐1內(nèi)添加鋁粉。在一個(gè)具體示例 中，所述鋁粉添加裝置14為振動(dòng)加料裝置。由此，可以根據(jù)在除雜過程中熔體溫度的變化 而在需要時(shí)通過加入鋁粉使其與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，由于該氧化反應(yīng)是升溫反應(yīng)從而無需 加熱設(shè)備即可提高熔體的溫度。在本發(fā)明的其中一些實(shí)施例中所使用的鎳鐵精煉系統(tǒng)中，為了防止在添加氧化鋁 或氧化亞鐵粉體等時(shí)引起粉體飛散，所述鎳鐵精煉系統(tǒng)還可以包括設(shè)置在所述防濺罩3上 方的集塵罩4。在本發(fā)明的其中一些實(shí)施例中所使用的鎳鐵精煉系統(tǒng)中，在本發(fā)明的其中一些實(shí) 施例的鎳鐵精煉系統(tǒng)中，造渣劑添加裝置9包括造渣劑料斗9a、連接在造渣劑料斗9a下端 的造渣劑噴吹罐9b和連接在造渣劑噴吹罐9b下端的造渣劑噴槍9c。造渣劑噴槍9c從所 述開口插入到所述鎳鐵罐熔體內(nèi)用于將造渣劑噴入鎳鐵罐內(nèi)熔體中。由此，通過以干燥壓 縮空氣或氮?dú)鉃檩d體將造渣劑加入到鎳鐵熔體中，增加了造渣劑在鎳鐵熔體中的分散性， 從而能在改善除雜效率的同時(shí)提高除雜效果。造渣劑噴吹罐9b前后可以設(shè)置密封閥門、控 制耐磨閥門以控制造渣劑的噴吹。在本發(fā)明的其中一些實(shí)施例中所使用的鎳鐵精煉系統(tǒng)中，造渣劑料斗9a內(nèi)設(shè)置 有 對(duì)所述造渣劑的細(xì)度進(jìn)行控制的篩網(wǎng)，比如200目(即粒徑小于75μπι)或更細(xì)的篩網(wǎng)。 由此，有利于造渣劑在熔體中的分散，同時(shí)能夠提高反應(yīng)速度。在本發(fā)明的其中一些實(shí)施例中所使用的鎳鐵精煉系統(tǒng)中，造渣劑添加裝置還包括 流態(tài)化器(未圖示)，所述流態(tài)化器設(shè)置在造渣劑料斗9a和造渣劑噴吹罐9b之間以使所述 造渣劑流態(tài)化。由此，使所述造渣劑更便于輸送。在本發(fā)明的其中一些實(shí)施例中所使用的鎳鐵精煉系統(tǒng)中，造渣劑噴吹罐9a內(nèi)設(shè) 置有對(duì)所述造渣劑的細(xì)度進(jìn)行控制的篩網(wǎng)，比如200目(即粒徑小于75μπι)或更細(xì)的篩 網(wǎng)。由此，有利于造渣劑在熔體中的分散，同時(shí)能夠提高反應(yīng)速度。
此外，所述鎳鐵精煉系統(tǒng)還可以包括廢渣回收處理裝置13，所述廢渣回收處理裝 置13與所述鎳鐵罐1相鄰設(shè)置以便回收并處理由所述扒渣裝置11所扒除的渣。由此，通 過回收處理所扒除的渣，從而可以根據(jù)需要對(duì)渣中含有的各種成分，例如Ca、Al、S、P、Si等 進(jìn)行再利用。

優(yōu)選地，溫度檢測(cè)裝置和取樣裝置被集成為一體而成為測(cè)溫取樣裝置10。這樣可 以使鎳鐵精煉系統(tǒng)更簡(jiǎn)單緊湊，操作性更強(qiáng)。II)鎳鐵精煉工藝下面，參考圖2描述使用圖1的鎳鐵精煉系統(tǒng)的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝。實(shí)施例1下面參考圖2描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝，圖1示出了 根據(jù)本實(shí)施例1的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝的流程示意圖。步驟1 將紅土鎳礦與煤粉或焦碳按照重量比為90 10 95 5的比例進(jìn)行混 合，此后利用回轉(zhuǎn)窯在600 1000°C下燒結(jié)2 8小時(shí)，得到燒結(jié)鎳礦。例如，將紅土鎳礦與煤粉或焦粉按照重量比為90 10的比例進(jìn)行混合，此后利用 回轉(zhuǎn)窯在80(TC下燒結(jié)5小時(shí)，得到燒結(jié)鎳礦。步驟2 此后，將所述燒結(jié)鎳礦、熔劑以及還原劑放入電爐中在200V 300V下冶 煉1 3小時(shí)，得到粗鎳鐵。步驟3 繼而，將電爐產(chǎn)出的高硫粗鎳鐵倒入鎳鐵罐，并按照以下步驟進(jìn)行精煉， 從而得到精煉鎳鐵。a)首先，提供初始溫度為1450°C以上的高硫粗鎳鐵的熔體。具體地，可以使用電 爐冶煉得到的高溫高硫粗鎳鐵的熔體，將電爐冶煉所得的初始溫度為1450°C以上粗鎳鐵熔 體通過熔體加料裝置(圖中未示出)倒入鎳鐵罐1中，此后通過鎳鐵罐移動(dòng)裝置2將裝有 粗鎳鐵熔體的鎳鐵罐1移動(dòng)至精煉工位。由此可以直接對(duì)高溫的高硫粗鎳鐵進(jìn)行精煉，從 而省卻了加溫等環(huán)節(jié)，可以節(jié)約能耗。b)此后，在鎳鐵罐1的上方依次加裝防濺罩3和集塵罩4，并將除雜劑添加裝置9 的除雜劑噴槍9b插入至熔體中預(yù)定深度，以壓縮氣體為載體向熔體中加入含有Ca0、CaC03、 CaF2的復(fù)合脫硫劑以進(jìn)行脫硫。同時(shí)通過底部吹氣裝置12向鎳鐵罐1中通入高壓氣體進(jìn) 行攪拌。具體地，所述高壓氣體可以是壓縮氮?dú)狻⒒蛑T如氬氣等惰性氣體。由于本系統(tǒng)設(shè)有 底部吹氣裝置12，因此可以克服傳統(tǒng)的電爐無法攪拌而反應(yīng)速度慢、反應(yīng)效率低等問題。c)在脫硫的同時(shí)定期地通過測(cè)溫取樣裝置10對(duì)所述熔體的含硫量進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng) 含硫量為預(yù)定值以下時(shí)停止精煉，當(dāng)含硫量高于預(yù)定值時(shí)則根據(jù)熔體溫度不同而繼續(xù)攪拌 脫硫或在扒渣、升溫后繼續(xù)攪拌脫硫直至含硫量達(dá)到產(chǎn)品要求為止，由此得到脫硫后鎳鐵 合金熔體。具體地，當(dāng)溫度為預(yù)定溫度(例如1350°C，優(yōu)選1400°C )以下時(shí)停止精煉進(jìn)行扒 渣，并在扒渣后通過鋁粉添加裝置14向熔體中加入鋁粉，并通過氧氣槍7向熔體中噴吹氧 氣以使熔體升溫，此后繼續(xù)進(jìn)行攪拌、脫硫。所述扒渣具體地通過防濺罩提升裝置31將防 濺罩3移開，利用鎳鐵罐移動(dòng)裝置2使鎳鐵罐1傾斜預(yù)定的角度，并通過扒渣裝置11進(jìn)行扒 渣，扒除的渣通過廢渣回收處理裝置13進(jìn)行回收處理。當(dāng)溫度高于預(yù)定溫度(例如1350°C， 優(yōu)選1400°C )時(shí)繼續(xù)攪拌、脫硫。
d)此后，向所述脫 硫后鎳鐵合金熔體中加入復(fù)合脫磷劑，同時(shí)從上方吹入氧氣并 由底部通入高壓氣體進(jìn)行攪拌以脫磷，得到精煉鎳鐵合金液。由于本系統(tǒng)設(shè)有底部吹氣裝 置12，因此可以克服傳統(tǒng)的電爐無法攪拌而反應(yīng)速度慢、反應(yīng)效率低等問題。具體地，所述復(fù)合脫磷劑包含造渣劑和固體氧化劑。在一個(gè)具體示例中所述造渣 劑可以以壓縮氣體為載體向熔體中噴吹加入。所述固體氧化劑為氧化亞鐵(FeO)，可以通過 固體氧化劑添加裝置以振動(dòng)方式加入。由底部通入的所述高壓氣體可以是壓縮氮?dú)?、或諸 如氬氣等惰性氣體。優(yōu)選地，所述造渣劑中含有82wt% Ca0、2wt% IOwt %的CaF2以及 3wt% 7襯％的CaC03。具體地，造渣劑和固體氧化劑的使用量可以根據(jù)鎳鐵的含雜情況 不同而變化，通過逐步加入直至熔體的含雜量符合產(chǎn)品要求為止。e)在脫磷反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行扒渣、澆鑄，冷卻脫模后得到精制鎳鐵合金。在本實(shí)施例中，涉及下述反應(yīng)1)脫硫由于從電爐冶煉所得的粗鎳鐵熔體處于還原氣氛，所以首先對(duì)該熔體進(jìn)行脫硫處理。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述復(fù)合脫硫劑中含有82wt% 92wt%& Ca0、2wt% IOwt %的 CaF2 以及 3wt% CaCO3。在上述精煉過程中，在脫硫過程中涉及下述反應(yīng)2S+2Ca0 = 2CaS+02(l)Si+02 = SiO2 (2)Ca0+Si02 = CaSiO3 (3)由于反應(yīng)(1)所生成的CaS將直接進(jìn)入渣中。而通過反應(yīng)式(2)可知，在加入本 發(fā)明的以CaO為主要成分的復(fù)合脫硫劑的情況下，在脫硫的同時(shí)還能夠脫除硅。由于CaO和粗鎳鐵中所含有的雜質(zhì)Si經(jīng)氧化形成的SiO2通過上述反應(yīng)式(3)反 應(yīng)生成CaSiO3,而所生成的CaSiO3為薄膜狀并包裹于CaO的表面，因此影響了進(jìn)一步的脫 硫。鑒于此，通過在復(fù)合脫硫劑中含有一定的低熔點(diǎn)的CaF2，可以破壞CaSiO3薄膜。而另一 方面，加入一定量的CaCO3則可以通過下述反應(yīng)(4)而提高熔體的流動(dòng)性，改善脫硫效果。CaCO3 = Ca0+C02 (4)而根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，復(fù)合脫硫劑中還可以含有Al和/或碳粉。在 此情況下，將發(fā)生下述反應(yīng)2Al+302 = Al2O3 (5)2C+02 = 2C0 (6)2C0+02 = 2C02 (7)反應(yīng)(5)、(7) 一方面可以增加熔體的流動(dòng)性，一方面由于上述反應(yīng)是放熱反應(yīng)從 而可以補(bǔ)償由于冷料噴吹所引起的熱量損失。除了上述反應(yīng)之外，熔體中還進(jìn)行下述反應(yīng)2 [P] +5
= (P2O5) (8)(P2O5) +4CaO = 4CaO · P2O5 (9)因此，在脫硫的同時(shí)，其含磷量也有所降低。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述復(fù)合脫硫劑的粒度控制在75 μ m以下。通 過將復(fù)合脫硫劑的粒度控制在75 μ m以下，能促進(jìn)脫硫反應(yīng)快速進(jìn)行。在脫硫過程中，由于冷料噴吹以及在噴吹過程中的底部通氣攪拌散熱，因此會(huì)造 成熱量的損失。上述反應(yīng)(2)為放熱反應(yīng)，當(dāng)含硅量高于時(shí)可以補(bǔ)償冷料噴吹所引起 的熱量損失。而當(dāng)鎳鐵中硅含量不足2襯％時(shí)，需要通過其他升溫手段解決溫降問題。在 溫度降到預(yù)定值(例如1350°C，優(yōu)選140(TC )以下時(shí)，需要停止脫硫并扒渣后進(jìn)一步升溫， 以提高脫硫反應(yīng)速率和反應(yīng)效率的同時(shí)保證脫硫工藝的順利進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選 實(shí)施方式，可以通入氧氣或鋁粉使其發(fā)生例如上述(2)、(5)、(7)的氧化反應(yīng)以實(shí)現(xiàn)所述升經(jīng)過 如上所述的脫硫工藝后，即可使熔體的含硫量達(dá)到產(chǎn)品要求。2)脫磷根據(jù)原料粗鎳鐵所含有的含磷量的具體情況，在脫硫精煉后，針對(duì)其中所含有的 磷雜質(zhì)進(jìn)一步還進(jìn)行了脫磷。由于在脫硫過程中其所含的磷已有一部分通過反應(yīng)式(8)、(9)而被除去，在接下 來的脫磷過程中，除了石灰、石灰石、螢石之外還進(jìn)一步加入氧化亞鐵粉體或塊體。因此，在 脫磷過程中，除了發(fā)生(8)、(9)反應(yīng)之外還發(fā)生如下反應(yīng)2P+5Fe0+4Ca0 = 4CaO · P205+5Fe (10)具體而言，所處理的粗鎳鐵樣品中所含有雜質(zhì)及其含量(重量含量)如下
權(quán)利要求
1.一種紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝，其特征在于，包括以下步驟1)將紅土鎳礦與煤粉或焦碳按照重量比為90 10 95 5的比例進(jìn)行混合，此后利 用回轉(zhuǎn)窯在600 1000°C下燒結(jié)2 8小時(shí)，得到燒結(jié)鎳礦；2)將所述燒結(jié)鎳礦、熔劑以及還原劑放入電爐中，在200V 300V下冶煉2 3小時(shí)， 得到粗鎳鐵熔體；以及3)對(duì)所述粗鎳鐵熔體進(jìn)行精煉，所述精煉包括以下步驟a)使所述粗鎳鐵熔體溫度為1450°C以上；b)向所述粗鎳鐵熔體中加入復(fù)合脫硫劑以脫硫并由底部通入高壓氣體進(jìn)行攪拌；c)檢測(cè)所述粗鎳鐵熔體的含硫量，當(dāng)所述粗鎳鐵熔體的含硫量為預(yù)定值以下時(shí)停止脫硫，當(dāng)所述粗鎳鐵熔體的含硫量高于預(yù)定值時(shí)檢測(cè)所述粗鎳鐵熔體的溫度，當(dāng)溫度為1350°C以下時(shí)進(jìn)行扒渣并使所述粗鎳鐵熔體升溫后重復(fù)步驟b)直至含硫量 為預(yù)定值以下為止，當(dāng)溫度高于1350°C時(shí)重復(fù)步驟b)直至含硫量為預(yù)定值以下為止，扒渣后得到脫硫后 鎳鐵合金熔體；d)向所述脫硫后鎳鐵合金熔體中通入氧氣并加入復(fù)合脫磷劑并由底部通入氧氣或惰 性氣體進(jìn)行攪拌以脫磷，扒渣后得到精煉鎳鐵合金液；以及e)將所述精煉鎳鐵合金液進(jìn)行澆鑄，冷卻脫模后得到精制鎳鐵合金。
2.如權(quán)利要求1所述的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝，其特征在于，步驟2)中所使用的所 述熔劑為石灰，所述還原劑為焦炭或煤，且所述燒結(jié)鎳礦所述石灰所述還原劑的重量 比為 1 (9 12) (5 7)。
3.如權(quán)利要求1所述的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝，其特征在于，所述粗鎳鐵的含硫量 為0. 25wt%以上。
4.如權(quán)利要求1所述的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝，其特征在于，所述復(fù)合脫硫劑中含 有 82wt% Ca0、2wt% IOwt %的 CaF2 以及 3wt% CaCO3。
5.如權(quán)利要求4所述的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝，其特征在于，所述復(fù)合脫硫劑還含 有1 Al粉和/或1 粉。
6.如權(quán)利要求1所述的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝，其特征在于，所述復(fù)合脫硫劑的粒 徑為75 μ m以下。
7.如權(quán)利要求1所述的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝，其特征在于，所述復(fù)合脫硫劑以壓 縮氣體為載體通過頂部噴吹的方式加入。
8.如權(quán)利要求1所述的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝，在步驟幻中使所述粗鎳鐵熔體升溫 通過向所述熔體內(nèi)通入氧氣和Al粉來實(shí)現(xiàn)。
9.如權(quán)利要求1所述的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝，其特征在于，所述復(fù)合脫磷試劑由 造渣劑和固體氧化劑組成，所述造渣劑中含有82wt % 92wt %的CaO、2wt % IOwt %的 CaF2以及3wt% CaCO3，所述固體氧化劑為!^eO。
10.如權(quán)利要求8所述的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝，其特征在于，所述造渣劑以壓縮氣 體為載體通過頂部噴吹的方式加入，所述固體氧化劑為粉體或塊體，通過振動(dòng)方式加入。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紅土鎳礦冶煉鎳鐵的工藝，包括以下步驟1)將紅土鎳礦與煤粉或焦碳混合后燒結(jié)2～8小時(shí)，得到燒結(jié)鎳礦；2)將燒結(jié)鎳礦、熔劑以及還原劑放入電爐中冶煉2～3小時(shí)，得到粗鎳鐵熔體；以及3)對(duì)粗鎳鐵熔體進(jìn)行精煉a)使熔體溫度為1450℃以上；b)向熔體中加入復(fù)合脫硫劑以脫硫；c)檢測(cè)熔體的含硫量，當(dāng)含硫量為預(yù)定值以下時(shí)停止脫硫，當(dāng)含硫量高于預(yù)定值時(shí)檢測(cè)熔體溫度，當(dāng)溫度為1350℃以下時(shí)扒渣并使熔體升溫后重復(fù)步驟b)直至含硫量為預(yù)定值以下為止，當(dāng)溫度高于1350℃時(shí)重復(fù)步驟b)直至含硫量為預(yù)定值以下為止，此后扒渣；d)向熔體中加入復(fù)合脫磷劑以脫磷；以及e)進(jìn)行澆鑄，脫模后得到精制鎳鐵合金。本發(fā)明的工藝簡(jiǎn)單、能耗小。
文檔編號(hào)C21B11/10GK102094094SQ20111000943
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2011年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月17日
發(fā)明者李曰榮, 梁帥表, 黎敏 申請(qǐng)人:中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司