[发明专利]基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钨铁合金的方法

说明书

本发明提供一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钨铁合金的方法，包括：(1)铝热自蔓延梯度还原：第一种方式，将原料分成若干批次，将首批次物料投入反应炉中，以镁粉从物料顶部点燃以引发自蔓延反应，陆续加入其它批次物料，直至反应完全；第二种方式，将除铝粉以外的原料混合均匀，以均匀流速加入到连续混料机中，同时将铝粉以梯度递减流速加入到连续混料机中，混匀的原料同时连续引入反应炉中进行铝热自蔓延反应，直至所有物料完全反应；(2)保温熔炼得到上层氧化铝基熔渣和下层合金熔体；(3)在下层合金熔体中喷吹精炼渣进行搅拌渣洗精炼；(4)将精炼后的高温熔体冷却至室温，除去上层熔炼渣后得到钨铁合金。

技术领域

本发明涉及制备钨铁合金的方法，具体涉及一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钨铁合金的方法。

背景技术

钨铁是钢铁工业重要铁合金之一，钨是合金工具钢的主要元素，能显著提高钢的耐磨性和切削性。钨在钢中除形成碳化物外，部分地溶入铁中形成固溶体。钨在钢中能增加回火稳定性、红硬性、热强性以及由于形成碳化物而增加的耐磨性。它主要用于工具钢，如高速钢、热锻模具用钢的冶炼。目前，钨铁的冶炼方法主要为结块法、取铁法、铝热法。结块法采用可在轨道上移动、炉体上段可拆的敞口电炉，用碳作还原剂。原料主要为精钨矿、沥青焦(或石油焦)和造渣剂(铝矾土)，该方法钨回收率较低。取铁法适于冶炼熔点较低的含钨70％的钨铁。采用硅和碳作还原剂；75％的硅铁和少量沥青焦(或石油焦)进行还原冶炼。钨回收率高，但是冶炼电耗也高。铝热法用再生碳化钨与铁为原料，以铝作还原剂，利用碳化钨中自身的碳和铝燃烧的热能，使原料中的钨和铁转化为钨铁，可节约大量的电能，并降低成本。同时由于原料碳化钨中的杂质远远低于钨精矿的杂质，产品质量均高于以钨精矿为原料的钨铁。钨的回收率也高于以钨精矿为原料的工艺。但是该方法受原料来源限制，不适用于大规模生产。

本发明基于目前制备钨铁合金过程中合金元素回收率较低、能耗高、生产受原料来源限制等缺点，提出一种基于铝热自蔓延梯度加料还原结合渣洗精炼制备钨铁合金的新方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钨铁合金的方法，以WO₃、Fe₂O₃等为起始原料，采用梯度加料的方式进行铝热自蔓延反应得到高温熔体，再通过向高温熔体中加入高碱度精炼渣来调整渣的碱度和熔点，进行渣洗精炼，最后除渣得到钨铁合金。本发明的技术方案为：

一种基于铝热自蔓延梯度还原与渣洗精炼制备钨铁合金的方法，包括以下步骤：

(1)铝热自蔓延梯度还原，采用以下两种方式之一：

第一种方式，将原料WO₃、Fe₂O₃粉末、铝粉、造渣剂分成若干批次，将首批次物料投入反应炉中，以镁粉从物料顶部点燃以引发自蔓延反应，陆续加入其它批次物料，直至反应完全得到高温熔体，其中每批次物料的配铝量由铝热自蔓延反应理论化学计量比的1.1～1.25倍梯度递减至0.9～0.75倍，且原料总配铝量为铝热自蔓延反应理论化学计量比的0.95～1.00；

第二种方式，将原料WO₃、Fe₂O₃粉末、造渣剂混合均匀，以均匀流速加入到连续混料机中，同时将铝粉以梯度递减流速加入到连续混料机中，混匀的原料同时连续引入反应炉中进行铝热自蔓延反应，整个混料过程和整个反应过程不发生间断，直至所有物料完全反应后得到高温熔体，

其中引入至反应炉中的连续物料的配铝量由铝热自蔓延反应理论化学计量比的1.1～1.25倍梯度递减至0.9～0.75倍，整个过程配铝量梯度变化的次数n满足关系式：n＝(b-c)/a，其中b表示最高配铝量，c表示最低配铝量，a表示配铝量梯度变化系数，并且0＜a≤0.05；原料总配铝量为铝热自蔓延反应理论化学计量比的0.95～1.00倍；