權利要求

1.鎳鐵合金的制備工藝，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1、將原礦石進行烘干，使原礦石水分含量在5～10％；

步驟S2、添加占原礦石質量3～8％的還原劑到原礦石中，將其混合均勻并送至回轉窯內進行燒結，燒結后并出窯獲得高溫預還原燒結物；

步驟S3、將出窯后獲得高溫預還原燒結物送入礦熱爐進行加熱熔煉，得到鎳鐵合金；

其中，所述原礦石中二氧化硅和氧化鈣的質量比為6～7:10。

2.根據(jù)權利要求1所述的鎳鐵合金的制備工藝，其特征在于，所述步驟S1的原礦石為紅土鎳礦，所述原礦石的二氧化硅質量百分比含量在40～50％，氧化鈣質量百分比在3～5％。

3.根據(jù)權利要求1所述的鎳鐵合金的制備工藝，其特征在于，所述步驟S1的原礦石為紅土鎳礦，所述原礦石的二氧化硅質量百分比含量大于50％，氧化鈣質量百分比在3～5％，所述原礦石內還添加有石灰石。

4.根據(jù)權利要求1所述的鎳鐵合金的制備工藝，其特征在于，所述步驟S2中的還原劑為焦炭，其中，所述焦炭的粒徑在3～5mm。

5.根據(jù)權利要求1所述的鎳鐵合金的制備工藝，其特征在于，所述步驟S2中燒結的溫度在1000～1200℃，所述高溫預還原燒結物的出窯溫度為700～900℃；所述窯爐的轉速為3～4r/min。

說明書

技術領域

本發(fā)明涉及于冶金技術領域，具體地講，是涉及鎳鐵合金的制備工藝。

背景技術

鎳是一種重要的戰(zhàn)略金屬，是優(yōu)良的耐腐蝕材料，鎳不僅是制造鎳合金的基礎材料，更是其它合金(鐵、銅、鋁基等合金)中的合金元素。鎳主要用于冶金行業(yè)，是生產(chǎn)不銹鋼，特種鋼，高溫合金、精密合金和耐熱合金等的重要合金元素。鎳在電鍍、磁性材料、電子、電器及電磁和傳感器、儲氧合金、形態(tài)記憶合金及國防和航空、航天、火箭技術等領域中也有著廣泛的應用，如將超級的鎳或鎳合金用作高溫結構材料，鎳及其合金用于特殊用途的零部件、儀器制造、機器制造，火箭技術裝備，原子反應堆中；鎳在化學工業(yè)中也有著特殊的價值，用于生產(chǎn)堿性蓄電池，多孔過濾器，催化劑，顏料，染料等；大型工廠經(jīng)常使用鎳包復鋼，此鎳包復層由熱軋或焊接而成；鎳用于制作腐蝕性化工產(chǎn)品的生產(chǎn)部件。目前，全世界鎳的消費量僅次于銅、鋁、鉛、鋅而居有色金屬第五位，被視為國民經(jīng)濟建設的重要戰(zhàn)略物質，其資源的有效開發(fā)和綜合利用一直為各國所重視。目前，世界70％的鎳是從硫化礦中提取的，而全球鎳資源約72％賦存于氧化礦中。隨著硫化鎳礦的開采，全球的硫化鎳礦資源逐漸減少，氧化鎳礦(紅土鎳礦)的經(jīng)濟高效利用越來越受到人們的重視。

目前直接生產(chǎn)鎳鐵的工藝主要有：(1)電爐熔煉生產(chǎn)鎳鐵：能耗高，生產(chǎn)成本過高；(2)鼓風爐熔煉生產(chǎn)鎳鐵：對原礦石適應性差，對鎂含量有較嚴格的要求，另外也不能處理粉礦，對入爐爐料也有嚴格要求；(3)高爐冶煉鎳鐵，其特點是產(chǎn)能大，但是投資巨大，生產(chǎn)成本高，且對高爐損傷嚴重；(4)還原焙燒-選礦工藝生產(chǎn)鎳鐵：該工藝雖然已經(jīng)成功用于工業(yè)化生產(chǎn)，但工藝技術不成熟。其中，還原焙燒-選礦工藝生產(chǎn)鎳鐵為目前最常用的鎳鐵合金生產(chǎn)工藝，但是在生產(chǎn)過程中鎳鐵礦在生產(chǎn)過程燒損量較多是其主要問題。

發(fā)明內容

為克服現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供在生產(chǎn)過程燒損量較少的鎳鐵合金的制備工藝。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

鎳鐵合金的制備工藝，包括如下步驟：

步驟S1、將原礦石進行烘干，使原礦石水分含量在5～10％；

步驟S2、添加占原礦石質量3～8％的還原劑到原礦石中，將其混合均勻并送至回轉窯內進行燒結，燒結后并出窯獲得高溫預還原燒結物；

步驟S3、將出窯后獲得高溫預還原燒結物送入礦熱爐進行加熱熔煉，得到鎳鐵合金；

其中，所述原礦石中二氧化硅和氧化鈣的質量比為6～7:10。

進一步地，所述步驟S1的原礦石為紅土鎳礦，所述原礦石的二氧化硅質量百分比含量在40～50％，氧化鈣質量百分比在3～5％。

進一步地，所述步驟S1的原礦石為紅土鎳礦，所述原礦石的二氧化硅質量百分比含量大于50％，氧化鈣質量百分比在3～5％，所述原礦石內還添加有石灰石。

進一步地，所述步驟S2中的還原劑為焦炭，其中，所述焦炭的粒徑在3～5mm。

進一步地，所述步驟S2中燒結的溫度在1000～1200℃，所述高溫預還原燒結物的出窯溫度為700～900℃；所述窯爐的轉速為3～4r/min。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，在回轉窯內燒結時的溫度在1000～1200℃并在700～900℃出料獲得高溫預還原燒結物，能夠使得燒結產(chǎn)出的燒結物中的鎳和鐵燒損量減少，進而增加在后續(xù)熔煉后產(chǎn)出的鎳鐵合金的產(chǎn)量，并且現(xiàn)有的鎳鐵合金常規(guī)出爐溫度為400～500℃，燒結時間過久，而本申請中的高溫預還原燒結物在較高的溫度(700～900℃)出窯后直接進爐，減少了熔煉時間，提高了鎳鐵合金的生產(chǎn)率。

(2)本發(fā)明通過將焦炭混合在原礦石中，并將其進行燒結和熔煉，在燒結溫度(1000～1200℃)下，以焦炭作為還原劑，對原礦石中的NiO和其他氧化物進行還原，而得到鎳鐵合金，而通過發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，設置加入的焦炭粒徑在3～5mm，有利于焦炭粒接觸充分反應生成還原性氣體CO，從而能夠將原礦石中的NiO和其他氧化物進行完全還原，確保獲得強度更高的鎳鐵合金，獲得性能更優(yōu)良的鎳鐵合金，并同時提鎳鐵合金的；并且同時還避免了焦炭粒粘結在回轉窯的內壁上降低原礦石的燒結空間，從而進一步提高了鎳鐵合金的生產(chǎn)率。

(3)本發(fā)明通過設置在檢測到二氧化硅的質量百分比含量大于50％、氧化鈣質量百分比在3～5％時，向原礦石內添加石灰石，在燒結時，石灰石會釋放出二氧化碳，生成氧化鈣，可以增加鈣的含量，進而可以使得原礦石內的二氧化硅和氧化鈣的質量比達到需求比例，使得原礦石在后續(xù)的處理過程中，性能穩(wěn)定，產(chǎn)出優(yōu)質的鎳鐵合金。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中的鎳鐵合金的冶煉工藝流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖說明和實施例對本發(fā)明作進一步說明，本發(fā)明的方式包括但不僅限于以下實施例。

下述所有實施例中的鎳鐵合金的制備工藝如圖1所示。

實施例1

一種鎳鐵合金的制備工藝，包括如下步驟：

步驟S1、首先將紅土鎳礦進行烘干，使紅土鎳礦的水分含量在5～10％；然后對紅土鎳礦進行檢測，確定其中二氧化硅和氧化鈣的質量比為6～7:10，具體的二氧化硅質量百分比含量在40～50％，氧化鈣質量百分比在3～5％。

步驟S2、添加占原礦石質量3～8％且粒徑在3mm的焦炭到原礦石中，將其混合均勻并送至回轉窯內在1000℃溫度、3～4r/min轉速下燒結，并在溫度為700℃出窯獲得高溫預還原燒結物。

步驟S3、將獲得的高溫預還原燒結物送入到礦熱爐中加熱熔煉，得到鎳鐵合金。

實施例2

一種鎳鐵合金的制備工藝，包括如下步驟：

步驟S1、首先將紅土鎳礦進行烘干，使紅土鎳礦的水分含量在5～10％；然后對紅土鎳礦進行檢測，確定其中二氧化硅和氧化鈣的質量比為6～7:10，具體的二氧化硅質量百分比含量在40～50％，氧化鈣質量百分比在3～5％。

步驟S2、添加占原礦石質量3～8％且粒徑在4mm的焦炭到原礦石中，將其混合均勻并送至回轉窯內在1100℃溫度、3～4r/min轉速下燒結，并在溫度為800℃出窯獲得高溫預還原燒結物。

步驟S3、將獲得的高溫預還原燒結物送入到礦熱爐中加熱熔煉，得到鎳鐵合金。

實施例3

一種鎳鐵合金的制備工藝，包括如下步驟：

步驟S1、首先將紅土鎳礦進行烘干，使紅土鎳礦的水分含量在5～10％；然后對紅土鎳礦進行檢測，確定其中二氧化硅和氧化鈣的質量比為6～7:10，具體的二氧化硅質量百分比含量在40～50％，氧化鈣質量百分比在3～5％。

步驟S2、添加占原礦石質量3～8％且粒徑在4mm的焦炭到原礦石中，將其混合均勻并送至回轉窯內在1200℃溫度、3～4r/min轉速下燒結，并在溫度為850℃出窯獲得高溫預還原燒結物。

步驟S3、將獲得的高溫預還原燒結物送入到礦熱爐中加熱熔煉，得到鎳鐵合金。

實施例4

一種鎳鐵合金的制備工藝，包括如下步驟：

步驟S1、首先將紅土鎳礦進行烘干，使紅土鎳礦的水分含量在5～10％；然后對紅土鎳礦進行檢測，確定其中二氧化硅和氧化鈣的質量比為6～7:10，具體的二氧化硅質量百分比含量在40～50％，氧化鈣質量百分比在3～5％。

步驟S2、添加占原礦石質量3～8％且粒徑在5mm的焦炭到原礦石中，將其混合均勻并送至回轉窯內在1200℃溫度、3～4r/min轉速下燒結，并在溫度為900℃出窯獲得高溫預還原燒結物。

步驟S3、將獲得的高溫預還原燒結物送入到礦熱爐中加熱熔煉，得到鎳鐵合金。

對比例1

一種鎳鐵合金的制備工藝，包括如下步驟：

步驟S1、首先將紅土鎳礦進行烘干，使紅土鎳礦的水分含量在5～10％；然后對紅土鎳礦進行檢測，確定其中二氧化硅和氧化鈣的質量比為6～7:10，具體的二氧化硅質量百分比含量在40～50％，氧化鈣質量百分比在3～5％。

步驟S2、添加占原礦石質量3～8％且粒徑在4mm的焦炭到原礦石中，將其混合均勻并送至回轉窯內在1100℃溫度、3～4r/min轉速下燒結，并在溫度為400℃出窯獲得高溫預還原燒結物。

步驟S3、將獲得的高溫預還原燒結物送入到礦熱爐中加熱熔煉，得到鎳鐵合金。

對比例2

一種鎳鐵合金的制備工藝，包括如下步驟：

步驟S1、首先將紅土鎳礦進行烘干，使紅土鎳礦的水分含量在5～10％；然后對紅土鎳礦進行檢測，確定其中二氧化硅和氧化鈣的質量比為6～7:10，具體的二氧化硅質量百分比含量在40～50％，氧化鈣質量百分比在3～5％。

步驟S2、添加占原礦石質量3～8％且粒徑在0.2mm的焦炭到原礦石中，將其混合均勻并送至回轉窯內在1100℃溫度、3～4r/min轉速下燒結，并在溫度為800℃出窯獲得高溫預還原燒結物。

步驟S3、將獲得的高溫預還原燒結物送入到礦熱爐中加熱熔煉，得到鎳鐵合金。

對比例3

一種鎳鐵合金的制備工藝，包括如下步驟：

步驟S1、首先將紅土鎳礦進行烘干，使紅土鎳礦的水分含量在5～10％；然后對紅土鎳礦進行檢測，確定其中二氧化硅和氧化鈣的質量比為6～7:10，具體的二氧化硅質量百分比含量在40～50％，氧化鈣質量百分比在3～5％。

步驟S2、添加占原礦石質量3～8％且粒徑在10mm的焦炭到原礦石中，將其混合均勻并送至回轉窯內在1100℃溫度、3～4r/min轉速下燒結，并在溫度為800℃出窯獲得高溫預還原燒結物。

步驟S3、將獲得的高溫預還原燒結物送入到礦熱爐中加熱熔煉，得到鎳鐵合金。

測試分析：

將上述實施例1-4和對比例1-2制備的鎳鐵合金制成鎳鐵合金產(chǎn)品，并對制成的進行維氏硬度測試，其結果如表1所示。

表1：實施例1-4和對比例1-2制備的鎳鐵合金的

組別硬度值實施例1630實施例2650實施例3670實施例4640對比例1530對比例2460對比例3480

從表1中可以看出，焦炭的粒徑和獲得的高溫預還原燒結物的出窯溫度都會對獲得鎳鐵合金的性能產(chǎn)生影響。其中，當焦炭粒的粒徑過渡小(小于3mm)的時候，焦炭粒會隨著回轉窯的旋轉粘結在回轉窯的內壁上，使得焦炭粒不能充分與空氣接觸生成CO將原礦石中的NiO和其他氧化物進行完全還原，不能獲得強度更高的鎳鐵合金；并且隨著回轉窯內壁上的焦炭粒的聚集，降低了回轉窯內部給原礦石燒結的空間，從而降低了鎳鐵合金的產(chǎn)量。其次，當焦炭粒的粒徑大于5mm時，由于焦炭粒不能充分的與空氣接觸生成足夠的還原性氣體CO，從而不利于將原礦石中的NiO和其他氧化物進行完全還原，降低了鎳鐵合金的產(chǎn)率。

本發(fā)明通過對用于對原礦石的還原的焦炭粒的粒徑、原礦石在回轉窯中的燒結溫度以及燒結后獲得的高溫預還原燒結物的出窯溫度進行調整，一方面有利于焦炭粒能夠與氧氣反應生成還原性氣體CO，從而將礦石中的NiO和其他氧化物進行完全還原，確保獲得強度更高的鎳鐵合金；其次，避免焦炭粒粘接在回轉窯的內壁降低回轉窯給與原礦石的燒結空間，提高鎳鐵合金的產(chǎn)率；最后，通過提高燒結后的高溫預還原燒結物的出窯溫度，縮短了其燒結時間，同時也縮短了熔斷時間，進一步提高了鎳鐵合金的產(chǎn)率。

上述實施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式之一，不應當用于限制本發(fā)明的保護范圍，但凡在本發(fā)明的主體設計思想和精神上作出的毫無實質意義的改動或潤色，其所解決的技術問題仍然與本發(fā)明一致的，均應當包含在本發(fā)明的保護范圍之內。

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鎳鐵合金的制備工藝.pdf