[发明专利]用于制造铬铁的冶金组合物

说明书

本发明涉及冶金组合物，例如包含铬铁矿、镍盐和碳化硅的制粒进料、烧结进料、烧结粒料和熔炼进料。此外，本发明还涉及用于制造所述组合物的方法。根据本发明的熔炼进料用于铬铁合金、优选铬铁镍合金的制造。

经常使用碳化硅作为可在冶金过程例如熔炼中使用的还原剂。

EP1 274 870 B1涉及熔炼方法，其中通过向包含作为氧化物的铬和铁的材料添加碳化物来制造铬铁合金。

US4,576,637涉及由粒料制备合金的方法。该粒料包含氧化物、含碳的还原剂和/或碳化物。

本发明的目的是提供冶金组合物及其制造方法，其改善和促进铬铁合金、优选铬铁镍合金的制造。

本发明的第一方面涉及制粒进料，其包含a)铬铁矿、b)镍盐、和c)作为唯一的含碳材料和唯一的还原剂的碳化硅。

出乎意料地发现，根据本发明的生粒料(烧结进料)中碳化硅的存在对于制造相应的烧结粒料(烧结过程)和制造相应的合金(熔炼过程)是有利的。

在烧结期间，碳化硅的轻微氧化在粒料内部产生能量(放热反应：C→CO₂和Si→SiO₂)，并且因此对于烧结过程不需要添加碳。换句话说，当使用碳化硅时，在粒料中不需要额外的碳。由于所述放热反应的发生，用于烧结的燃料(例如丁烷)的量少得多。此外，铁的金属化低(通常小于4％)并且特别地在烧结期间铬的还原是可忽略的。因此，改善了铬铁矿矿石的利用并且减少了能量消耗，这节省了自然资源(矿石、燃料和能量)。还应强调的是，烧结粒料的压缩强度平均起来高于没有碳化硅的粒料。甚至进一步地，在烧结过程期间碳化硅的损耗小。因此，碳化硅仍留在烧结粒料中；在熔炼期间，所述未使用的碳化硅支持还原过程。

通过使用碳化硅制备高级别的烧结粒料，该烧结粒料显示良好的熔炼特性。与碳化硅粒料相比，不具有碳化硅的烧结粒料的熔炼中熔渣的铬含量高得多。因此，烧结粒料中碳化硅的存在降低了熔渣中的铬含量。此外，当使用具有碳化硅的粒料时，铬和铁的回收率相当高。如上文所述，碳化硅的氧化是放热的(释放能量)。因此，对于熔炼需要较少的外部还原剂例如焦炭或冶金焦。所以，需要较少的化石燃料并且减少自然资源的消耗。此外，碳化硅的存在增加了熔炼进料中的电阻，进而减少了电能的消耗，从而节省了原材料。

此外还发现，与不具有镍盐的粒料相比，包含镍盐例如氢氧化镍/氧化镍的粒料的总孔隙率非常高。这种增加的孔隙率改善了烧结粒料的还原性。观察到添加约20wt％的镍盐例如氢氧化镍/氧化镍，可制备优质的烧结粒料。如通过铬铁熔炼过程中较高的铬回收率观察到的，向粒料添加镍盐对于铬的金属化程度具有非常积极的效果；并且镍的回收率也高。

甚至进一步地，发现碳化硅和镍盐例如氢氧化镍/氧化镍的存在导致关于铁、铬和镍较高的回收率以及在烧结和熔炼期间减少的能量消耗的协同效应。我们认为通过碳化硅提供的放热反应和通过镍盐提供的增加的孔隙率导致了所述的协同效应。

出于本说明书的目的，术语“铬铁合金”、“铬铁镍合金”和“碳化硅”分别简称为“FeCr”、“FeCrNi”和“SiC”。

本发明优选涉及制粒进料，其包含a)作为唯一的金属矿石的铬铁矿、b)镍盐和c)作为唯一的含碳材料和唯一的还原剂的碳化硅。

出于本说明书的目的，术语“作为唯一的含碳材料的碳化硅”意味着根据本发明的制粒进料包含作为碳的唯一来源的碳化硅；换句话说，除碳化硅以外根据本发明的制粒进料不包含任何其它含碳材料。类似地，术语“作为唯一的还原剂的碳化硅”意味着碳化硅是根据本发明的制粒进料中的唯一还原剂；换句话说，除碳化硅以外根据本发明的制粒进料不包含任何其它还原剂。此外，术语“含碳材料”代表充当单质碳来源的任何化合物，其在冶金过程例如熔炼中可经历氧化成为二氧化碳。含碳材料的典型实例是碳化物、木炭、煤、和无烟煤。出于本说明书的目的，术语“作为唯一的金属矿石的铬铁矿”意味着铬铁矿是根据本发明的制粒进料中唯一的金属矿石；换句话说，除铬铁矿以外根据本发明的制粒进料不包含任何其它金属矿石。此外，术语“制粒进料”代表固体混合物，其在制粒设备中充当用于制造粒料的起始材料(原材料)；随后在烧结设备中加工所获得的粒料以制备烧结粒料，该烧结粒料进而充当用于熔炼过程的起始材料以获得FeCr、优选FeCrNi。

优选地，根据本发明的制粒进料由a)作为唯一的金属矿石的铬铁矿、b)至少一种镍盐、c)作为唯一的含碳材料和唯一的还原剂的碳化硅、和d)黏合剂组成。