制造鉻鐵的方法
【專利摘要】制造鉻鐵合金的方法，其包括步驟：提供?；M料，其中該粒化進料包含鉻鐵礦礦石和作為唯一碳質(zhì)材料和唯一還原劑的碳化硅；?；摿；M料以獲得粒料；燒結(jié)該粒料以獲得燒結(jié)粒料；將該燒結(jié)粒料與外部還原劑混合以獲得熔煉進料；和熔煉該熔煉進料。
【專利說明】制造鉻鐵的方法
[0001]本 發(fā)明涉及一種制造鉻鐵合金的方法。
[0002]碳化硅經(jīng)常被用作還原劑，其可以用于冶金方法例如熔煉中。
[0003]EP1274870B1涉及一種熔煉方法，其中通過將碳化物加入到含有氧化物形式的鉻和鐵的材料中來制造鉻鐵合金。
[0004]US4, 576，637涉及一種由粒料來制備合金的方法。該粒料包含氧化物、碳質(zhì)還原劑和/或碳化物。
[0005]本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種制造鉻鐵合金的改進方法，其特征在于鐵和鉻的高回收率。
[0006]已經(jīng)令人驚訝的發(fā)現(xiàn)，在生坯/濕粒料(燒結(jié)進料)中存在碳化硅對于制造燒結(jié)粒料(燒結(jié)方法)和制造相應(yīng)的合金(熔煉方法)是有利的。
[0007]在燒結(jié)過程中，碳化硅的輕度氧化在該粒料內(nèi)部產(chǎn)生了熱(放熱反應(yīng):C — CO2和Si — SiO2)，和因此該燒結(jié)方法不需要加入碳。換句話說，當(dāng)使用碳化硅時，該粒料中不需要額外的碳。用于燒結(jié)的燃料(例如丁烷)的量低得多，這歸因于發(fā)生了所述放熱反應(yīng)。此外，鐵的金屬化低(通常小于4%)和特別是燒結(jié)過程中鉻的還原是可忽略的。因此，改善了鉻鐵礦礦石的使用和降低了能耗，其節(jié)約了自然資源例如礦石、化石燃料和能量。還應(yīng)當(dāng)強調(diào)的是，燒結(jié)粒料的耐壓強度平均高于無碳化硅的粒料。甚至進一步地，該燒結(jié)方法過程中碳化硅的損失小。所以，碳化硅仍然留在該燒結(jié)粒料中；所述未使用的碳化硅支持了熔煉過程中的還原過程。
[0008]通過使用碳化硅，生產(chǎn)了高等級燒結(jié)粒料，其表現(xiàn)出良好的熔煉特性。無碳化硅的燒結(jié)粒料的熔煉中爐渣的鉻含量遠高于碳化硅粒料。因此，該燒結(jié)粒料中存在碳化硅降低了爐渣中的鉻含量。此外，當(dāng)使用含有碳化硅的粒料時，鉻和鐵的回收率相當(dāng)高。如上所述，碳化硅的氧化是放熱的(釋放熱能)。因此，熔煉需要較少的外部還原劑例如焦炭或者冶金焦炭。所以，需要較少的化石燃料和降低了自然資源的消耗。此外，碳化硅的存在提高了熔煉進料中的電阻，其又降低了電能消耗，這又節(jié)約了原材料。
[0009]出于本說明書的目的，術(shù)語“鉻鐵合金”和“碳化硅”分別縮寫為“FeCr”和“SiC”。
[0010]本發(fā)明的第一方面涉及一種制造鉻鐵合金的方法，其包括步驟:
[0011]a)提供?；M料，其中該?；M料包含
[0012]-鉻鐵礦礦石，和
[0013]-作為唯一碳質(zhì)材料和唯一還原劑的碳化娃;
[0014]b)?；摿；M料以獲得粒料；
[0015]c)燒結(jié)該粒料以獲得燒結(jié)粒料；
[0016]d)將該燒結(jié)粒料與外部還原劑混合以獲得熔煉進料；和
[0017]e)熔煉該熔煉進料。
[0018]優(yōu)選地，該?；M料包含
[0019]-作為唯一金屬礦石的鉻鐵礦，和
[0020]-作為唯一碳質(zhì)材料和唯一還原劑的碳化娃。
[0021]出于本說明書的目的，術(shù)語“作為唯一碳質(zhì)材料的碳化硅”表示該?；M料包含碳化硅作為唯一的碳源；換言之，該?；M料不包含任何其他的碳質(zhì)材料，而僅有碳化硅。類似地，術(shù)語“作為唯一還原劑的碳化硅”表示碳化硅是該粒化進料中唯一的還原劑；換言之，該?；M料不包含任何其他的還原劑，而僅有碳化硅。此外，術(shù)語“碳質(zhì)材料”表示充當(dāng)元素碳的來源的任何化合物，其可以在冶金方法例如熔煉中經(jīng)歷向二氧化碳的氧化。碳質(zhì)材料典型的例子是碳化物、木炭、煤和無煙煤。出于本說明書的目的，術(shù)語“作為唯一金屬礦石的鉻鐵礦”表示鉻鐵礦是該?；M料中唯一的金屬礦石；換言之，該粒化進料不包含任何其他的金屬礦石，而僅有鉻鐵礦。此外，術(shù)語“粒化進料”優(yōu)選表示固體混合物，其充當(dāng)在?；O(shè)備中制造粒料的起始材料(原材料)；所獲得的粒料隨后在燒結(jié)設(shè)備中加工以生產(chǎn)燒結(jié)粒料，其又充當(dāng)用于獲得FeCr的熔煉方法的起始材料。
[0022]優(yōu)選該粒化進料由以下組成:
[0023]-作為唯一金屬礦石的鉻鐵礦，
[0024]-作為唯一碳質(zhì)材料和唯一還原劑的碳化娃，和
[0025]-粘合劑。
[0026]關(guān)于該?；M料，術(shù)語“由……組成”表示該?；M料僅由所述組分組成，并因此排除了任何另外的組分的存在。換言之，組分鉻鐵礦、碳化硅和粘合劑的百分比之和是100%。
[0027]優(yōu)選該?；M料是固體混合物例如研磨的粉末。
[0028]該?；M料包含優(yōu)選4_20wt %的SiC,更優(yōu)選4_15wt %的SiC,甚至更優(yōu)選
4-7界七％的SiC，最優(yōu)選4-6.5界七％的SiC，和特別是6±0.5界七％的SiC。典型地，該粒化進料包含6￥七％的SiC。
[0029]該?；M料可以包含助熔劑例如石灰石、白云石、石英、石英巖、方解石或硅灰石或者其任意混合物。優(yōu)選使用助熔劑石英巖或方解石或者其任意混合物。在一種優(yōu)選的實施方案中，該?；M料不包含任何的助熔劑，和因此該粒料和燒結(jié)粒料也不包含任何助熔劑。在這種情況中，合適的助熔劑可以稍后加入以獲得各自的熔煉進料。
[0030]優(yōu)選該粒化進料包含粘合劑。該粘合劑優(yōu)選是膨潤土，特別是活化膨潤土例如鈉活化的鈣系膨潤土。
[0031]該粒化進料包含優(yōu)選0.5-3wt%,更優(yōu)選0.75-2.5wt%,甚至更優(yōu)選l-2wt%,最優(yōu)選1.2±0.3wt%和特別是1.2wt%的粘合劑例如膨潤土或者鈉活化的鈣系膨潤土。
[0032]膨潤土例如鈉活化的鈣系膨潤土的吸水能力優(yōu)選是500-750 %，更優(yōu)選550-700 %，和甚至更優(yōu)選600-650 %。
[0033]膨潤土例如鈉活化的鈣系膨潤土的平均粒度優(yōu)選是2.5-5 μ m(d50 % )，更優(yōu)選
3-4ym(d50% )，甚至更優(yōu)選 3.7±0.5 μ m(d50% )和最優(yōu)選 3.7 μ m(d50% )。
[0034]膨潤土例如鈉活化的膨潤土的比表面積優(yōu)選是20_30m2/g，更優(yōu)選24-27m2/g，甚至更優(yōu)選26 ±0.3m2/g,和最優(yōu)選25.9m2/g。
[0035]粘合劑例如膨潤土或者鈉活化的鈣系膨潤土表現(xiàn)出優(yōu)選7-13%，更優(yōu)選10-11.5%，和甚至更優(yōu)選10.8%的燃燒損失。
[0036]優(yōu)選該鉻鐵礦和SiC的粒度分布是60-90%低于200目，更優(yōu)選75-85%低于200目，和甚至更優(yōu)選80%低于200目。
[0037] SiC的粒度分布優(yōu)選是70-80 %低于74 μ m,更優(yōu)選75±2 %低于74 μ m，和甚至更優(yōu)選75%低于74 μ m。在另一優(yōu)選的實施方案中，SiC的粒度分布優(yōu)選是70-80%低于74 μ m和40-60 %低于37 μ m，更優(yōu)選75±2 %低于74 μ m和45-55%低于37 μ m，和甚至更優(yōu)選75%低于74μπι和50%低于37 μ m。
[0038]鉻鐵礦的粒度分布優(yōu)選是70-90%低于74 μ m,更優(yōu)選75-90%低于74 μ m,甚至更優(yōu)選79-85%低于74μπι。在另一優(yōu)選的實施方案中，鉻鐵礦的粒度分布優(yōu)選是70-90%低于74μπι和40-60%低于37 μ m，更優(yōu)選75-90%低于74 μ m和45-55%低于37 μ m，和甚至更優(yōu)選79-85%低于74μπι和47-54%低于37 μ m。
[0039]該?；M料可以根據(jù)包括以下步驟的方法來制造:
[0040]_提供絡(luò)鐵礦、碳化娃和粘合劑，
[0041]-混合所述組分。
[0042]優(yōu)選該鉻鐵礦為來自于選礦裝置的鉻鐵礦精礦的形式。在一種優(yōu)選的實施方案中，鉻鐵礦是所提供的唯一的金屬礦石；即，沒有其他的金屬礦石加入到該?；M料中。在另一優(yōu)選的實施方案中，加入該?；M料中的唯一的碳質(zhì)材料和還原劑是碳化硅；即，沒有其他的碳質(zhì)材料例如煤、木炭或者無煙煤加入到該?；M料中。
[0043]優(yōu)選每個組分(即碳化硅、粘合劑、鉻鐵礦)單獨加入，目的是實現(xiàn)工藝混合物最佳的均化。
[0044]在一種優(yōu)選的實施方案中，組分的混合在研磨步驟之前、期間或之后進行。
[0045]優(yōu)選該碳化娃根據(jù)鉻鐵礦或者鉻鐵礦精礦來定量。典型地，在研磨之前將碳化娃進料到鉻鐵礦，和因此該鉻鐵礦和碳化硅優(yōu)選一起研磨。在研磨之前進料該碳化硅對于燒結(jié)方法是有利的，因為以此方式，碳化硅均勻地分布到所獲得的粒料中。但是，單個組分的研磨也可以分別進行，并且該分別研磨的組分優(yōu)選在研磨步驟之后彼此混合。還可以分別研磨組分的任意混合物和/或任意單個組分，并且該分別研磨的混合物和/或單個組分優(yōu)選在研磨后彼此混合。
[0046]取決于粘合劑的粒度分布，粘合劑例如膨潤土或者鈉活化的鈣系膨潤土在研磨之前或之后加入到工藝混合物中。在它在研磨后加入的情況中，該工藝混合物可以用混合器，優(yōu)選用雙殼混合器進行均化。
[0047]優(yōu)選粘合劑例如膨潤土或者鈉活化的鈣系膨潤土以7_12kg/公噸鉻鐵礦精礦的量加入到該粒化進料中。
[0048]在研磨工序中，該工藝混合物優(yōu)選是濕研磨的。濕研磨優(yōu)選在球磨機中，更優(yōu)選在開放工序(無再循環(huán))的球磨機中進行。研磨的目的是將該?；M料研磨到特定的粒度和獲得指定的粒度分布，其適于粒化和燒結(jié)。
[0049]優(yōu)選研磨該工藝混合物，直到獲得下面的粒度分布:
[0050]
【權(quán)利要求】
1.制造鉻鐵合金的方法，其包括步驟: a)提供?；M料，其中該粒化進料包含 -鉻鐵礦礦石，和 -作為唯一碳質(zhì)材料和唯一還原劑的碳化娃； b)粒化該?；M料以獲得粒料； c)燒結(jié)該粒料以獲得燒結(jié)粒料； d)將該燒結(jié)粒料與外部還原劑混合以獲得熔煉進料；和 e)熔煉該熔煉進料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該粒化進料進一步包含粘合劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中該?；M料包含4-20wt%的碳化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中一項或多項所述的方法，其中鉻鐵礦礦石是存在的唯一金屬礦 石。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中一項或多項所述的方法，其中該?；M料中的鉻鐵礦和碳化硅的粒度分布是60-90%低于200目。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中一項或多項所述的方法，其中該粒料的粒度是8-16mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中一項或多項所述的方法，其中該粒料為生坯粒料的形式。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中該生坯粒料的含水量是7-16wt%。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中該生坯粒料的耐壓強度是l_3kg/粒。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中一項或多項所述的方法，其中該燒結(jié)粒料包含>10%的殘留碳。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中一項或多項所述的方法，其中該燒結(jié)粒料包含>10%的殘留碳化娃。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中一項或多項所述的方法，其中該燒結(jié)粒料的總孔隙率是15-55vol%。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中一項或多項所述的方法，其中該燒結(jié)粒料的耐壓強度≥200kg/粒，其表達為F12nm。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中一項或多項所述的方法，其中該燒結(jié)粒料的特征在于鉻的金屬化〈5%。
15.鉻鐵合金，其能夠通過根據(jù)權(quán)利要求1-14中一項或多項所述的方法獲得。
【文檔編號】C22B1/24GK103917669SQ201180074831
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月15日
【發(fā)明者】H·克羅格魯斯, P·馬科拉 申請人:奧圖泰有限公司