用于制造鉻鐵的冶金組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及制粒進(jìn)料，其包含鉻鐵礦礦石、至少一種鎳鹽、和作為唯一的含碳材料和唯一的還原劑的碳化硅。本發(fā)明還涉及用于制造該制粒進(jìn)料的方法，其包括提供鉻鐵礦、至少一種鎳鹽和碳化硅以及混合鉻鐵礦、至少一種鎳鹽和碳化硅的步驟。本發(fā)明還涉及該制粒進(jìn)料作為用于制造燒結(jié)進(jìn)料的起始材料的用途。本發(fā)明還涉及粒料形式的包含該制粒進(jìn)料的燒結(jié)進(jìn)料。本發(fā)明還涉及包含該燒結(jié)進(jìn)料的燒結(jié)粒料。本發(fā)明還涉及用于制造該燒結(jié)粒料的方法。本發(fā)明還涉及該燒結(jié)粒料作為熔煉進(jìn)料的組分的用途。本發(fā)明還涉及包含該燒結(jié)粒料的熔煉進(jìn)料。本發(fā)明還涉及用于制造鉻鐵合金的方法。本發(fā)明還涉及可通過本方法獲得的鉻鐵合金。
【專利說明】用于制造鉻鐵的冶金組合物
[0001]本發(fā)明涉及冶金組合物，例如包含鉻鐵礦、鎳鹽和碳化硅的制粒進(jìn)料、燒結(jié)進(jìn)料、燒結(jié)粒料和熔煉進(jìn)料。此外，本發(fā)明還涉及用于制造所述組合物的方法。根據(jù)本發(fā)明的熔煉進(jìn)料用于鉻鐵合金、優(yōu)選鉻鐵鎳合金的制造。
[0002]經(jīng)常使用碳化硅作為可在冶金過程例如熔煉中使用的還原劑。
[0003]EPl 274 870 BI涉及熔煉方法，其中通過向包含作為氧化物的鉻和鐵的材料添加碳化物來制造鉻鐵合金。
[0004]US4, 576，637涉及由粒料制備合金的方法。該粒料包含氧化物、含碳的還原劑和/或碳化物。
[0005]本發(fā)明的目的是提供冶金組合物及其制造方法，其改善和促進(jìn)鉻鐵合金、優(yōu)選鉻鐵鎳合金的制造。
[0006]本發(fā)明的第一方面涉及制粒進(jìn)料，其包含a)鉻鐵礦、b)鎳鹽、和c)作為唯一的含碳材料和唯一的還原劑的碳化娃。
[0007]出乎意料地發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的生粒料(燒結(jié)進(jìn)料)中碳化硅的存在對(duì)于制造相應(yīng)的燒結(jié)粒料(燒結(jié)過程)和制造相應(yīng)的合金(熔煉過程)是有利的。
[0008]在燒結(jié)期間，碳化硅的輕微氧化在粒料內(nèi)部產(chǎn)生能量(放熱反應(yīng):C —CO2和 Si— SiO2)，并且因此對(duì)于燒結(jié)過程不需要添加碳。換句話說，當(dāng)使用碳化硅時(shí)，在粒料中不需要額外的碳。由于所述放熱反應(yīng)的發(fā)生，用于燒結(jié)的燃料(例如丁烷)的量少得多。此外，鐵的金屬化低(通常小于4%)并且特別地在燒結(jié)期間鉻的還原是可忽略的。因此，改善了鉻鐵礦礦石的利用并且減少了能量消耗，這節(jié)省了自然資源(礦石、燃料和能量)。還應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，燒結(jié)粒料的壓縮強(qiáng)度平均起來高于沒有碳化硅的粒料。甚至進(jìn)一步地，在燒結(jié)過程期間碳化硅的損耗小。因此，碳化硅仍留在燒結(jié)粒料中；在熔煉期間，所述未使用的碳化硅支持還原過程。
[0009]通過使用碳化硅制備高級(jí)別的燒結(jié)粒料，該燒結(jié)粒料顯示良好的熔煉特性。與碳化硅粒料相比，不具有碳化硅的燒結(jié)粒料的熔煉中熔渣的鉻含量高得多。因此，燒結(jié)粒料中碳化硅的存在降低了熔渣中的鉻含量。此外，當(dāng)使用具有碳化硅的粒料時(shí)，鉻和鐵的回收率相當(dāng)高。如上文所述，碳化硅的氧化是放熱的(釋放能量)。因此，對(duì)于熔煉需要較少的外部還原劑例如焦炭或冶金焦。所以，需要較少的化石燃料并且減少自然資源的消耗。此外，碳化硅的存在增加了熔煉進(jìn)料中的電阻，進(jìn)而減少了電能的消耗，從而節(jié)省了原材料。
[0010]此外還發(fā)現(xiàn)，與不具有鎳鹽的粒料相比，包含鎳鹽例如氫氧化鎳/氧化鎳的粒料的總孔隙率非常高。這種增加的孔隙率改善了燒結(jié)粒料的還原性。觀察到添加約2(^丨％的鎳鹽例如氫氧化鎳/氧化鎳，可制備優(yōu)質(zhì)的燒結(jié)粒料。如通過鉻鐵熔煉過程中較高的鉻回收率觀察到的，向粒料添加鎳鹽對(duì)于鉻的金屬化程度具有非常積極的效果；并且鎳的回收率也高。
[0011]甚至進(jìn)一步地，發(fā)現(xiàn)碳化硅和鎳鹽例如氫氧化鎳/氧化鎳的存在導(dǎo)致關(guān)于鐵、鉻和鎳較高的回收率以及在燒結(jié)和熔煉期間減少的能量消耗的協(xié)同效應(yīng)。我們認(rèn)為通過碳化硅提供的放熱反應(yīng)和通過鎳鹽提供的增加的孔隙率導(dǎo)致了所述的協(xié)同效應(yīng)。[0012]出于本說明書的目的，術(shù)語(yǔ)“鉻鐵合金”、“鉻鐵鎳合金”和“碳化硅”分別簡(jiǎn)稱為“FeCr ”、“FeCrNi ” 和 “SiC”。
[0013]本發(fā)明優(yōu)選涉及制粒進(jìn)料，其包含a)作為唯一的金屬礦石的鉻鐵礦、b)鎳鹽和c)作為唯一的含碳材料和唯一的還原劑的碳化娃。
[0014]出于本說明書的目的，術(shù)語(yǔ)“作為唯一的含碳材料的碳化硅”意味著根據(jù)本發(fā)明的制粒進(jìn)料包含作為碳的唯一來源的碳化硅；換句話說，除碳化硅以外根據(jù)本發(fā)明的制粒進(jìn)料不包含任何其它含碳材料。類似地，術(shù)語(yǔ)“作為唯一的還原劑的碳化硅”意味著碳化硅是根據(jù)本發(fā)明的制粒進(jìn)料中的唯一還原劑；換句話說，除碳化硅以外根據(jù)本發(fā)明的制粒進(jìn)料不包含任何其它還原劑。此外，術(shù)語(yǔ)“含碳材料”代表充當(dāng)單質(zhì)碳來源的任何化合物，其在冶金過程例如熔煉中可經(jīng)歷氧化成為二氧化碳。含碳材料的典型實(shí)例是碳化物、木炭、煤、和無煙煤。出于本說明書的目的，術(shù)語(yǔ)“作為唯一的金屬礦石的鉻鐵礦”意味著鉻鐵礦是根據(jù)本發(fā)明的制粒進(jìn)料中唯一的金屬礦石；換句話說，除鉻鐵礦以外根據(jù)本發(fā)明的制粒進(jìn)料不包含任何其它金屬礦石。此外，術(shù)語(yǔ)“制粒進(jìn)料”代表固體混合物，其在制粒設(shè)備中充當(dāng)用于制造粒料的起始材料(原材料)；隨后在燒結(jié)設(shè)備中加工所獲得的粒料以制備燒結(jié)粒料，該燒結(jié)粒料進(jìn)而充當(dāng)用于熔煉過程的起始材料以獲得FeCr、優(yōu)選FeCrNi。 [0015]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的制粒進(jìn)料由a)作為唯一的金屬礦石的鉻鐵礦、b)至少一種鎳鹽、c)作為唯一的含碳材料和唯一的還原劑的碳化硅、和d)黏合劑組成。
[0016]關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的制粒進(jìn)料，術(shù)語(yǔ)“由......組成”意味著制粒進(jìn)料僅由所提及
的組分組成，并且因此排除任何其它組分的存在。換句話說，組分a)、b)、C)、和d)的百分比合計(jì)達(dá)100%。
[0017]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的制粒進(jìn)料是固體混合物，例如研磨的粉末。
[0018]鎳鹽優(yōu)選為包含鎳鹽例如氫氧化鎳、氧化鎳、或硫化鎳、或鎳鹽的任何混合物的固體組合物。優(yōu)選的鎳鹽為包含氫氧化鎳和氧化鎳作為主要組分的固體組合物。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，鎳鹽優(yōu)選為包含氫氧化鎳作為主要組分的固體組合物。在又一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，鎳鹽為氫氧化鎳。在又一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的制粒進(jìn)料僅包含一種鎳鹽，優(yōu)選氫氧化鎳、氧化鎳或硫化鎳。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的制粒進(jìn)料優(yōu)選包含0.l-25wt%的鎳鹽，更優(yōu)選l-24wt%的鎳鹽，甚至更優(yōu)選2-23wt %的鎳鹽，最優(yōu)選3-22wt %，且特別為4-2 Iwt %。
[0020]在另一個(gè)實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的制粒進(jìn)料優(yōu)選包含20±5wt%的鎳鹽，更優(yōu)選20±4wt%的鎳鹽，甚至更優(yōu)選20±3wt%的鎳鹽，最優(yōu)選20±2wt%的鎳鹽，且特別為20± lwt%的鎳鹽。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的制粒進(jìn)料優(yōu)選包含4-20wt%的SiC,更優(yōu)選4-15wt%的SiC,甚至更優(yōu)選4-7界七％的SiC，最優(yōu)選4-6.5界七％的SiC，且特別為6±0.5界七％的SiC。通常，根據(jù)本發(fā)明的制粒進(jìn)料包含6?1:%的SiC。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的制粒進(jìn)料可包含助熔劑，例如石灰石、白云石、石英(quarts)、石英巖、方解石或硅灰石或其任何混合物。優(yōu)選使用助熔劑石英巖或方解石或其任何混合物。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，制粒進(jìn)料不包含任何助熔劑，并且因此根據(jù)本發(fā)明的熔煉進(jìn)料和燒結(jié)粒料也不包含任何助熔劑。在這種情況下，可添加適當(dāng)?shù)闹蹌┮垣@得各自的熔煉進(jìn)料(見下文)。[0023] 優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的制粒進(jìn)料包含黏合劑。黏合劑優(yōu)選為膨潤(rùn)土，特別為活化的膨潤(rùn)土例如鈉活化的鈣膨潤(rùn)土。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的制粒進(jìn)料優(yōu)選包含0.5_3wt%、更優(yōu)選0.75-2.5wt%、甚至更優(yōu)選l-2wt%、最優(yōu)選1.2±0.3被％且特別為1.2wt%的黏合劑例如膨潤(rùn)土或鈉活化的鈣膨潤(rùn)土。
[0025]膨潤(rùn)土例如鈉活化的鈣膨潤(rùn)土的吸水能力優(yōu)選為500-750 %，更優(yōu)選為550-700 %，且甚至更優(yōu)選為600-650 %。
[0026]膨潤(rùn)土例如鈉活化的鈣膨潤(rùn)土的平均顆粒尺寸優(yōu)選為2.5-5 ym(d50% )，更優(yōu)選為 3-4 μ m (d50 % )，甚至更優(yōu)選為 3.7 ± 0.5 μ m (d50 % )，且最優(yōu)選為 3.7 μ m (d50 % )。
[0027]膨潤(rùn)土例如鈉活化的膨潤(rùn)土的比表面積優(yōu)選為20_30m2/g，更優(yōu)選為24_27m2/g，甚至更優(yōu)選為26 ± 0.3m2/g,且最優(yōu)選為25.9m2/g。
[0028]黏合劑例如膨潤(rùn)土或鈉活化的鈣膨潤(rùn)土顯示出優(yōu)選7-13%、更優(yōu)選10-11.5%,且甚至更優(yōu)選10.8%的灼燒損失。
[0029]優(yōu)選地，鉻鐵礦、鎳鹽(例如氫氧化鎳、氧化鎳、硫化鎳)和SiC具有60-90%的低于200目、更優(yōu)選75-85%的低于200目、且甚至更優(yōu)選80%的低于200目的顆粒尺寸分布。
[0030]SiC具有優(yōu)選70-80 %的低于74 μ m、更優(yōu)選75 ± 2 %的低于74 μ m、
[0031]且甚至更優(yōu)選75%的低于74 μ m的顆粒尺寸分布。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，SiC具有優(yōu)選70-80 %的低于74 μ m和40-60 %的低于37 μ m、更優(yōu)選75 ± 2 %的低于74 μ m和45-55 %的低于37 μ m、且甚至更優(yōu)選75 %的低于74 μ m和50 %的低于37 μ m的顆粒尺寸分布。
[0032]鉻鐵礦具有優(yōu)選70-90 %的低于74 μ m、更優(yōu)選75-90 %的低于74 μ m、甚至更優(yōu)選79-85%的低于74 μ m的顆粒尺寸分布。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，鉻鐵礦具有優(yōu)選70-90 %的低于74 μ m和40-60 %的低于37 μ m、更優(yōu)選75-90 %的低于74 μ m和45-55 %的低于37 μ m、且甚至更優(yōu)選79-85%的低于74 μ m和47-54%的低于37 μ m的顆粒尺寸分布。
[0033]本發(fā)明還涉及用于制造根據(jù)本發(fā)明的制粒進(jìn)料的方法，其包括以下步驟
[0034]-提供鉻鐵礦、鎳鹽和碳化硅，和
[0035]-混合所述組分。
[0036]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明還涉及用于制造根據(jù)本發(fā)明的制粒進(jìn)料的方法，其包括以下步驟
[0037]-提供鉻鐵礦、鎳鹽、黏合劑和碳化硅，和
[0038]-混合所述組分。
[0039]優(yōu)選地，鉻鐵礦為來自選礦廠的鉻鐵礦精礦形式。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，鉻鐵礦為所提供的唯一的金屬礦石；即，不向工藝混合物和制粒進(jìn)料添加其它金屬礦石。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，向工藝混合物和制粒進(jìn)料添加的唯一的含碳材料和還原劑為碳化硅；即，不向工藝混合物和制粒進(jìn)料添加其它含碳材料例如煤、木炭或無煙煤。
[0040]優(yōu)選地，分別添加每種進(jìn)料材料-即碳化硅、鎳鹽、黏合劑、鉻鐵礦、和任選的助熔劑，以便實(shí)現(xiàn)工藝混合物優(yōu)化的均勻化。
[0041]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，組分的混合發(fā)生在研磨步驟之前、期間或之后。
[0042]優(yōu)選地，相對(duì)于鉻鐵礦或鉻鐵礦精礦對(duì)碳化硅進(jìn)行投配。通常，在研磨之前將碳化硅和鎳鹽供給至鉻鐵礦，并且因此優(yōu)選將鉻鐵礦、鎳鹽和碳化硅一起研磨。在研磨之前供給碳化硅和鎳鹽對(duì)于燒結(jié)過程是有利的，因?yàn)檫@樣碳化硅和鎳鹽最均勻地鋪展到所獲得的粒料中。然而，還可單獨(dú)進(jìn)行單一組分的研磨，并且優(yōu)選在研磨之后將單獨(dú)研磨的組分彼此混合。還可以單獨(dú)研磨組分的任何混合物和/或任何單一組分，并且優(yōu)選在研磨之后使單獨(dú)研磨的混合物和/或單一組分彼此混合。
[0043]取決于黏合劑的顆粒尺寸分布，在研磨之前或之后向工藝混合物添加黏合劑例如膨潤(rùn)土或鈉活化的鈣膨潤(rùn)土。在研磨之后添加黏合劑的情況下，可用混合機(jī)(優(yōu)選雙筒混合機(jī))使制粒進(jìn)料均勻化。
[0044]優(yōu)選地，以每公噸鉻鐵礦精礦7_12Kg的量向工藝混合物添加黏合劑例如膨潤(rùn)土或鈉活化的鈣膨潤(rùn)土。
[0045]在研磨線路(ci rcuit)中優(yōu)選濕法研磨該工藝混合物。濕法研磨優(yōu)選發(fā)生在球磨機(jī)中，更優(yōu)選發(fā)生在開路球磨機(jī)中(不回收)。研磨的目的是將工藝混合物碾磨至特定的顆粒尺寸并獲得指定的顆粒尺寸分布，這適合于制粒和燒結(jié)。
[0046]優(yōu)選地，研磨該工藝混合物直到獲得下面的顆粒尺寸分布:
[0047]
【權(quán)利要求】
1.制粒進(jìn)料，其包含 -鉻鐵礦礦石， -至少一種鎳鹽，和 -作為唯一的含碳材料和唯一的還原劑的碳化娃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的制粒進(jìn)料，其中該制粒進(jìn)料包含4-20wt%的碳化娃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的制粒進(jìn)料，其中該制粒進(jìn)料還包含黏合劑。
4.用于制造根據(jù)權(quán)利要求1至3中一項(xiàng)或多項(xiàng)的制粒進(jìn)料的方法，其包括以下步驟 -提供鉻鐵礦、至少一種鎳鹽和碳化硅，和 -混合鉻鐵礦、至少一種鎳鹽和碳化硅，
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中一項(xiàng)或多項(xiàng)的制粒進(jìn)料的用途，作為用于制造燒結(jié)進(jìn)料的起始材料，其中燒結(jié)進(jìn)料為粒料形式。
6.粒料形式的燒結(jié)進(jìn)料，其包含根據(jù)權(quán)利要求1至3中一項(xiàng)或多項(xiàng)的制粒進(jìn)料。
7.用于制造根據(jù)權(quán)利要求6的燒結(jié)進(jìn)料的方法，該方法包括以下步驟 -向制粒筒供給根據(jù)權(quán)利要求6的制粒進(jìn)料。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的燒結(jié)進(jìn)料的用途，作為用于制造燒結(jié)粒料的起始材料。
9.燒結(jié)粒料，其包含根據(jù)權(quán)利要求6的燒結(jié)進(jìn)料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的燒結(jié)粒料，其中燒結(jié)粒料的壓縮強(qiáng)度為>200Kg/粒料(以F12mm計(jì)算)。
11.用于制造根據(jù)權(quán)利要求9或10的燒結(jié)粒料的方法，其包括以下步驟 -加熱該燒結(jié)進(jìn)料以誘發(fā)燒結(jié)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或10的燒結(jié)粒料的用途，作為熔煉進(jìn)料的組分。
13.熔煉進(jìn)料，其包含根據(jù)權(quán)利要求9或10的燒結(jié)粒料和外部還原劑。
14.用于制造鉻鐵合金的方法，其包括以下步驟 -熔煉根據(jù)權(quán)利要求13的熔煉進(jìn)料。
15.鉻鐵合金，其可通過根據(jù)權(quán)利要求14的方法獲得。
【文檔編號(hào)】C21C5/52GK103946400SQ201180074859
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月15日
【發(fā)明者】H·克羅格魯斯, P·馬科拉 申請(qǐng)人:奧圖泰有限公司