[发明专利]镍－铁合金的冶炼净化富集成型工艺

说明书

技术领域

本发明属于合金材料冶炼技术领域，主要涉及的是一种镍-铁合金的冶炼净化富集成型工艺。

背景技术

目前全球探明镍储量6200万吨，资源量1.3亿吨；其中约1/3为硫化镍矿，2/3为红土镍矿；然而，全球的镍产量70％来自于硫化镍矿，只有30％来自红土镍矿。原因在于红土矿中镍的物质组成远比硫化矿复杂，不能通过传统的采选工艺富集生产精矿，采选工艺流程长，成本高。目前，高品位、开采条件好的硫化镍矿资源渐趋紧张乃至枯竭，全球都在加快红土镍矿采选工艺的研究，降低成本，提高回收率。为了使生产具有经济性，对品位的要求高；以前，只有品位在1.2％以上的红土镍矿才有开发价值，大部分成规模生产的红土矿品位在1.8％以上，从而导致大量的低品位矿闲置；虽然针对不同类型的红土矿，有火法工艺处理硅镁型矿，还原焙烧-氨浸法处理碱性镍矿，加压或常压酸浸法处理褐镁型矿等采选工艺；其中应用较普遍的加压酸浸工艺，需要消耗大量的硫酸，成本较高，而且该常规工艺只能处理镁质矿，尚不能处理铁质矿。

随着国内近期研发的以氧化镍矿经高炉生产镍-铁合金技术的出现，大量低品位红土镍矿得到了经济合理的利用，从根本上解决了大量低品位红土镍矿回收难、成本高的问题，但由于其生产工艺的限制，造成大量因原材料、燃料、熔剂等部分有害元素超标，而引起的镍-铁合金的有害元素P、S等超标及有用元素镍、铬等含量过低，而作为生产不锈钢的一种重要原料镍的替代品，镍含量越高越好、有害元素P、S等越低越好，因此，无法作为生产不锈钢原料镍金属的替代使用品。

发明内容

为了解决利用低品位红土镍矿生产的镍-铁合金有害元素P、S等超标、有用元素镍、铬等含量过低的上述问题，本发明目的是提供一种从大量低品位红土镍矿得到的镍-铁合金中能够大批量、低成本处理、富集、净化的镍-铁合金的冶炼净化富集及成型工艺。

本发明的技术方案是以下述方式实现的：

一种镍-铁合金的冶炼净化富集成型工艺，即将经高炉冶炼的含镍铁产品，通过偏心底出钢式电弧炉和LF(V)钢包精炼炉的冶炼净化而成，其冶炼净化工艺主要包括如下步骤：

升温：将含镍铁产品装入偏心底出钢式电弧炉，经送电和/或吹氧助熔加热熔化升温至少1450℃；

吹氧造渣：在至少1450℃的钢水中按10～200kg/吨钢水加入造渣剂，造渣剂各组份重量比为：活性石灰∶萤石＝3～10∶1；经向钢水中吹氧造渣脱除有害杂质磷，最后温度达到至少1500℃，使磷、硫进一步脱除；

均温精炼：将上述造渣后钢水经偏心底出钢式电弧炉出钢到LF(V)钢包精炼炉，出钢时随钢流加入钢水重量百分含量的石灰1～6Kg/吨，吹氩气搅拌1～10分钟，到达精炼工作位置后送电加温开始精炼，并再次加入石灰5～50Kg/t，炭化硅1～10Kg/t进行造渣脱硫；

化验：在均温精炼过程中，取两次化验成分用样品化验，成分经化验达到要求重量比为：

C：0.1～3.5％、P：0.01～0.050％、S：0.010～0.10％、Cr：0.1～3.0％、Ni：2～12％；在温度达到至少1550℃时结束精炼，在钢包内加入1～3Kg/t保温覆盖剂。

在造渣过程中用氩气均匀钢包内各部位钢水的温度差±30℃，整个系统均温时间为5～60分钟，氩气压力控制在0.1～1.0Mpa，以防钢水裸露出渣液面，

所述的吹氧造渣脱除有害杂质磷的吹氧压力为：0.1～1.0MP，氧气纯度为85.0～99.995％。

所述的钢水在连续铸钢设备或模铸设备上进行浇注成型。

所述的在连续铸钢设备或模铸设备上进行浇注成型的产品重量规格为30～1000Kg；冷却类型为水冷或空冷。

在温度及成分达到上述要求后，在连续铸钢设备或模铸设备上进行浇注成型，其主要控制点为：

浇注温度为液相线温度以上20～40℃，上连铸/模铸温度为液相线温度以上80～120℃，在浇注过程中每隔5分钟测一次钢水温度，以保证连铸/模铸温度的准确性。

本发明的积极效果是：该工艺其中所述的吹氧造渣脱除有害杂质磷的净化过程能将原料中的磷脱除重量比例为本元素含量的10～95％；在精炼过程中造渣脱硫的净化过程能将原料中的硫脱除重量比例为本元素含量的10～95％；能将有益元素镍含量富集提高重量比例为本元素含量的1～25％，能将有益元素铬回收率重量比例为本元素含量的5～90％。该方法可用于各种合金材料的冶炼及提纯工艺。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步说明，实施例并不限制本发明的保护范围。