[发明专利]用矿石直接生产硅铝钡钙铁合金的方法

说明书

本发明涉及一种用于炼钢脱氧剂、脱硫剂、变性剂的硅铝钡钙铁合金的生产方法。

硅铝钡钙铁合金作为炼钢脱氧剂、脱硫剂、变性剂已被广泛应用。但是生产硅铝钡钙铁合金目前仍采用两步法，即第一步先用矿石在工矿炉中生产出硅钡铁合金，第二步用中频感应电炉将硅钡铁含金与纯铝进行冶炼而获得成品。采用上述二步法生产工艺，具有能耗高、工序复杂、成本高，产品成份不稳定等缺点。

本发明的目的是提供一种用矿石直接生产硅铝钡钙铁合金的方法。

本发明的目的是这样实现的：

a)采用以下原料：

铝土矿：要求含Al₂O₃ 40-60％,SiO₂ 20-30％,RO＜1％,FeO≤2％，TiO₂≤1％，粒度≤2mm；

石英砂：要求含SiO₂ 98.9％，粒度0.25--1.5mm；

粘土：要求含Al₂O₃ 40-60％,SiO₂ 40-50％，粒度0.25-1mm；

煤：要求固定碳≥80％，粒度0.2-2mm；

重晶石：要求含BaSO₄≥80％，粒度0.25-1mm；

纸浆：SiO₂≥40％；

b)按以下重量比例配料造球：

铝土矿：100份，石英砂12--20份，粘土：25-30份，煤：50份，重晶石：13份，纸浆：5-10份；

c)造球方法是：混合→压球→烘干；    

d)按造球时铝土矿用量的40％准备钢屑炉料；

e)在矿热炉中按以下出铁成份要求控制冶炼过程：Al:30±2％,Si:20±2％,Ba:5±1％,Ca:1±0.2％，余量为Fe；

f)冶炼时配电采用48-52V电压；

g)冶炼操作：先按常规方法冶炼2至3炉45^#硅铁，使炉况正常；然后用c)步造出的团球以整个炉料的30％量开始逐步全都替代原来生产硅铁的原料，钢屑按常规方法加入，整个换料过程在24小时完成；进入正常冶炼过程后应根据所出铁合金成份，调整团球的配方，使冶炼出的铁合金达到e)步给出的成份要求。

本发明的目的还可以下述方式实现：按c)步造球时，首先对铝土矿、石英砂、重晶石和煤在干燥情况下混合20至30分钟至均匀后，加粘土、纸浆和适量水混合20分钟；再分两次在煤球机中压制成团球，团球强度要求：自1米高度自由落下破碎率＜5％；最后团球在250℃烘干14至16小时。

本发明与现有二步法生产技术相比，具有如下优点和积极效果：1)工序简单，产品成份稳定。由于将两次冶炼过程合并成一次，工艺步骤减少，成份控制相对容易(影响成份不稳定的因素减少、冶炼过程缩短)，因而使得最终获得的产品成份稳定。2)能耗少，成本低。由于用两步法需二次冶炼，耗电多，另加入成品铝锭本身也是需要耗能的，因而能耗非常高。采用本发明一次冶炼出成品使得耗能大大减少，据测算，采用本发明每生产1吨硅铝钡钙铁合金比用现有技术二步法可节电1万千瓦时。根据中国年产钢量9千万吨计算，每生产1吨钢用硅铝钡钙铁合金1公斤，每年用量为9万吨，年可节电9亿千瓦时，经济效益相当可观。另据综合成本核算，采用二步法生产1吨硅铝钡钙铁合金成本为9300元，而采用本发明生产1吨硅铝钡钙铁合金成本仅为6000元，每吨可节约3300元。即生产成本可降低35％，而且减少设备投资近二分之一，减少劳力投入五分之二。

下面结合实施例对本发明作详细说明：

(一)矿石(金属氧化物，简称MO)用碳还原成金属(M)的理论依据。

在氧化物生成反应标准自由焓变化与温度的关系图上(简称ΔG°-t图)C-CO直线和M-MO直线的交点就是金属氧化物(MO)被碳还原的开始温度，由M-MO直线的斜率和C-CO直线的斜率符号相反，所以两条直线总会相交。也就是说，随着温度的升高，所有的金属与氧的亲合力愈来愈小，而碳与氧的亲合力愈来愈大。超过某一温度，碳与氧的亲合力比金属与氧的亲合力大，原则上碳就能还原任何金属氧化物。如Al-Al₂O₃直线与C-CO直线交于2000℃，即超过2000℃碳就能还原Al₂O₃而产生出铝金属。其反应式为：