本發(fā)明屬于不銹鋼冶煉領(lǐng)域，具體涉及一種鎳鉻系不銹鋼母液的制備方法。

背景技術(shù)：

近年來，我國不銹鋼產(chǎn)能增長迅速，對鉻鐵和金屬鎳的需求不斷增加。傳統(tǒng)不銹鋼冶煉主要以鉻鐵合金和純鎳(或鎳鐵合金)為主要合金原料。但隨著全球礦產(chǎn)資源的劣質(zhì)化，鉻鐵和含鎳原料的生產(chǎn)成本升高，相應(yīng)地也增加了不銹鋼生產(chǎn)成本。

目前，國內(nèi)外不銹鋼母液制備主要采取電爐、中頻爐、轉(zhuǎn)爐等傳統(tǒng)不銹鋼母液制備工藝。

采用電爐和中頻爐冶煉工藝時，使用高碳鉻鐵、鎳鉻生鐵或鎳板熔煉不銹鋼母液，該工藝熔煉固態(tài)高碳鉻鐵會增加熔煉成本，且電爐吹氧使貴重金屬鉻、鎳受損，同時使設(shè)備重復(fù)配置，投資成本大，能耗高。

世界上絕大多數(shù)不銹鋼企業(yè)采用轉(zhuǎn)爐冶煉工藝，其原料是普通鐵水、固態(tài)的高碳鉻鐵和鎳鐵合金。但鉻鐵合金和鎳鐵合金的處理工藝為兩個分別獨(dú)立的工藝。而就鉻鐵合金和鎳鐵合金的生產(chǎn)工藝而言，國內(nèi)多以鉻鐵精礦、粉礦為原料，電爐設(shè)備為主，來生產(chǎn)鉻鐵合金，而鎳鐵合金生產(chǎn)主流工藝為回轉(zhuǎn)窯～電爐工藝(rkef工藝)。但這些傳統(tǒng)工藝均存在著能耗高、污染大、操作成本高的缺陷。

因此，為了解決不銹鋼母液制備中原料成本高、操作成本高、設(shè)備投資成本高、能耗高、污染大、工藝復(fù)雜流程長的問題，有必要對其制備工藝進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種鎳鉻系不銹鋼母液的制備方法。本發(fā)明提供的制備方法原料成本低，工藝簡單，鉻、鎳回收率高。

本發(fā)明提供了一種鎳鉻系不銹鋼母液的制備方法，包括步驟：將紅土鎳礦、鉻鐵礦粉礦、含碳還原劑、添加劑按照質(zhì)量配比為：40％～60％：20％～40％：8％～15％：1％～6％混合均勻，得到混合料。其中，所述紅土鎳礦的含水量為5wt％～20wt％(wt％為質(zhì)量百分比)。將所述混合料壓球、烘干，得到球團(tuán)。所述球團(tuán)在1250～1400℃的還原氣氛下焙燒，得到預(yù)還原球團(tuán)。將所述預(yù)還原球團(tuán)熱送至熔煉爐中進(jìn)行熔煉，然后經(jīng)渣鐵分離，得到鎳鉻系不銹鋼母液。其中，所述預(yù)還原球團(tuán)通過鏈板或罐式熱送至所述熔煉爐中熔煉。所述鉻鐵礦粉礦為鉻鐵礦開采過程中產(chǎn)生的粉礦。

優(yōu)選地，所述紅土鎳礦的粒度≤3mm。其中，所述紅土鎳礦被干燥至含水量為5wt％～20wt％。并將紅土鎳礦粉碎至粒度為3mm及以下。紅土鎳礦含水量大，并具有較強(qiáng)的粘性，與粘性較差的鉻鐵礦粉礦混合壓球時，能夠提供鎳鉻系不銹鋼冶煉必不可少的鎳元素，并充當(dāng)壓球所需的粘結(jié)劑，使得球團(tuán)強(qiáng)度大大提高，球團(tuán)生產(chǎn)成本大幅度降低。

優(yōu)選地，所述鉻鐵礦粉礦的粒度≤1mm。

優(yōu)選地，所述含碳還原劑為無煙煤、焦粉、蘭炭中的一種。所述含碳還原劑中固定碳的質(zhì)量含量為70％～90％。所述含碳還原劑的粒度≤1mm。

優(yōu)選地，所述添加劑中各組分的質(zhì)量配比為：硅石：石灰石：純堿＝40％～60％：20％～40％：0％～20％。

優(yōu)選地，所述壓球過程在對輥壓球機(jī)中進(jìn)行，并控制所述對輥壓球機(jī)的線壓比為4～10t/cm。

優(yōu)選地，控制所述烘干過程溫度為120～400℃，時間為90～120min。

優(yōu)選地，所述球團(tuán)在還原氣氛下焙燒的時間為25～60min。

優(yōu)選地，所述熔煉爐選用礦熱電爐、中頻爐、轉(zhuǎn)爐中的一種。

優(yōu)選地，控制所述熔煉過程的溫度為1650～1850℃，時間為180～300min。

本發(fā)明提供的制備方法使冶煉周期大大縮短，采用來源廣泛、價格低廉的紅土鎳礦和鉻鐵礦粉礦為原料，制備不銹鋼母液，大大降低了不銹鋼的冶煉成本。

本發(fā)明采用粘性較強(qiáng)的紅土鎳礦與粘性較差的鉻鐵礦粉礦混合壓球。其中，紅土鎳礦可提供制備鎳鉻系不銹鋼母液所需的鎳元素，并充當(dāng)壓球所需的粘結(jié)劑，使得球團(tuán)強(qiáng)度大大提高，球團(tuán)的生產(chǎn)成本大幅度降低。

本發(fā)明先將由混合料制備的球團(tuán)進(jìn)行預(yù)還原，使鐵和鉻有一定的金屬化率，能夠有效降低電爐熔煉的能耗。與現(xiàn)有技術(shù)中鎳鐵合金和鉻鐵合金的處理分別為兩個獨(dú)立的工藝相比，本發(fā)明采用含鉻鎳預(yù)還原球團(tuán)生產(chǎn)鎳鉻系不銹鋼母液，克服了現(xiàn)有工藝復(fù)雜、流程長、能耗高、污染大、操作成本高的缺陷。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種制備鎳鉻系不銹鋼母液的工藝流程圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明提供的鎳鉻系不銹鋼母液的制備方法包括如下步驟：

(1)將紅土鎳礦原料干燥至含水量為5～20wt％，并破碎至粒度≤3mm，得到紅土鎳礦。將紅土鎳礦、鉻鐵礦粉礦、含碳還原劑、添加劑按照質(zhì)量配比為：40％～60％：20％～40％：8％～15％：1％～6％混合均勻，得到混合料。其中，鉻鐵礦粉礦的粒度≤1mm。含碳還原劑的粒度≤1mm。

本發(fā)明選用的鉻鐵礦粉礦為鉻鐵礦開采過程中產(chǎn)生的粉礦。

本發(fā)明中，還原劑選用無煙煤、焦粉或蘭炭中的一種。并且，還原劑中，固定碳的質(zhì)量含量為70％～90％。

本發(fā)明的添加劑中，各組分的質(zhì)量配比為：硅石：石灰石：純堿＝40％～60％：20％～40％：0％～20％。

(2)上述步驟得到的混合料經(jīng)壓球、烘干處理，得到球團(tuán)。其中，壓球過程在對輥壓球機(jī)中進(jìn)行。并且，控制對輥壓球機(jī)的線壓比為4～10t/cm。烘干過程中，控制烘干溫度為120～400℃，烘干時間為90～120min。

(3)上述步驟得到的球團(tuán)在1250～1400℃的還原氣氛下焙燒，得到預(yù)還原球團(tuán)。并控制焙燒時間為25～60min。

(4)將預(yù)還原球團(tuán)熱送至熔煉爐中進(jìn)行熔煉，然后經(jīng)渣鐵分離，得到鎳鉻系不銹鋼母液。本發(fā)明中的熱送方式選用鏈板或罐式熱送。

本發(fā)明中的熔煉爐選用礦熱電爐、中頻爐或轉(zhuǎn)爐中的一種。并控制熔煉過程的溫度為1650℃～1850℃，熔煉時間為180～300分鐘。

本發(fā)明采用來源廣泛、價格低廉的紅土鎳礦和鉻鐵礦粉礦為原料，制備不銹鋼母液。紅土鎳礦含水量大，并具有較強(qiáng)的粘性，與粘性較差的鉻鐵礦粉礦混合壓球時，能夠提供鎳鉻系不銹鋼冶煉必不可少的鎳元素，并充當(dāng)壓球所需的粘結(jié)劑，使得球團(tuán)強(qiáng)度大大提高，球團(tuán)生產(chǎn)成本大幅度降低。

紅土鎳礦中sio2含量較高，熔點(diǎn)較低，單獨(dú)預(yù)還原時物料極易熔化，冶煉溫度區(qū)間窄，難以控制。鉻鐵礦熔點(diǎn)高，單獨(dú)預(yù)還原時，cr2o3還原難度大，還原溫度高。本發(fā)明以一定配比的紅土鎳礦和鉻鐵礦混合料為原料制備含碳球團(tuán)，對該球團(tuán)進(jìn)行預(yù)還原時，預(yù)還原溫度區(qū)間較紅土鎳礦和鉻鐵礦單獨(dú)預(yù)還原時變大，配以添加劑，球團(tuán)的還原性質(zhì)得到明顯改善。

實施例1

紅土鎳礦中：tfe＝17.0wt％、tni＝1.69wt％，鉻鐵礦粉礦中：tfe＝19.2wt％、cr2o3＝43.4wt％。含碳還原劑選用無煙煤，其中固定碳含量為82.6wt％。添加劑中各組分的質(zhì)量配比為：硅石：石灰石：純堿＝50％：40％：10％。

將紅土鎳礦原料干燥至含水量為15wt％～20wt％，并破碎至粒度為3mm以下，得到紅土鎳礦。將紅土鎳礦、鉻鐵礦粉礦、含碳還原劑、添加劑按60％：30％：8％：2％的質(zhì)量配比混合均勻，得到混合料。采用對輥壓球機(jī)將混合料壓球，線壓比為5t/cm，然后在300℃的溫度下烘干100分鐘，得到球團(tuán)。球團(tuán)在1400℃的溫度下還原焙燒30分鐘，得到預(yù)還原球團(tuán)。將熱態(tài)的預(yù)還原球團(tuán)通過鏈板熱送至1750℃的中頻爐中熔煉180分鐘，經(jīng)渣鐵分離后得到鎳鉻系不銹鋼母液。

經(jīng)檢測，本實施例所得的不銹鋼母液的成分為：tcr＝19.9wt％、tni＝4.2wt％。

實施例2

紅土鎳礦中：tfe＝14.6wt％、tni＝0.98wt％，鉻鐵礦粉礦中：tfe＝21.2wt％、cr2o3＝41.3wt％。含碳還原劑為焦粉，其中固定碳含量為79.7wt％。添加劑中各組分的質(zhì)量配比為：硅石：石灰石＝60％：40％。

將紅土鎳礦原料干燥至含水量為10wt％～15wt％，并破碎至粒度為3mm以下，得到紅土鎳礦。將紅土鎳礦、鉻鐵礦粉礦、含碳還原劑、添加劑按50％：35％：12％：3％的質(zhì)量配比混合均勻，得到混合料。采用對輥壓球機(jī)將混合料壓球，線壓比為6t/cm，然后在200℃的溫度下烘干120分鐘，得到球團(tuán)。球團(tuán)在1350℃的溫度下還原焙燒45分鐘，得到預(yù)還原球團(tuán)。將熱態(tài)的預(yù)還原球團(tuán)通過罐式熱送至1700℃的礦熱電爐中熔煉300分鐘，經(jīng)渣鐵分離后得到鎳鉻系不銹鋼母液。

經(jīng)檢測，本實施例所得的不銹鋼母液的成分為：tcr＝22.5wt％、tni＝3.4wt％。

實施例3

紅土鎳礦中：tfe＝34.3wt％、tni＝1.12wt％，鉻鐵礦粉礦中：tfe＝18.7wt％、cr2o3＝36.1wt％。含碳還原劑為無煙煤，其中固定碳含量為83.2wt％。添加劑中各組分的質(zhì)量配比為：硅石：石灰石：純堿＝45％：35％：20％。

將紅土鎳礦原料干燥至含水量為10wt％～20wt％，并破碎至粒度為3mm以下，得到紅土鎳礦。將紅土鎳礦、鉻鐵礦粉礦、含碳還原劑、添加劑按45％：36％：15％：4％的質(zhì)量配比混合均勻，得到混合料。采用對輥壓球機(jī)將混合料壓球，線壓比為8t/cm，然后在400℃的溫度下烘干90分鐘，得到球團(tuán)。球團(tuán)在1350℃的溫度下還原焙燒45分鐘，得到預(yù)還原球團(tuán)。將熱態(tài)的預(yù)還原球團(tuán)通過罐式熱送至1700℃的礦熱電爐中熔煉270分鐘，經(jīng)渣鐵分離后得到鎳鉻系不銹鋼母液。

經(jīng)檢測，本實施例所得的不銹鋼母液的成分為：tcr＝26.3wt％、tni＝2.7wt％。

實施例4

紅土鎳礦中：tfe＝16.7wt％、tni＝1.05wt％，鉻鐵礦粉礦中：tfe＝18.9wt％、cr2o3＝38.2wt％。含碳還原劑為蘭炭，其中固定碳含量為80.6wt％。添加劑中各組分的質(zhì)量配比為：硅石：石灰石：純堿＝40％：40％：20％。

將紅土鎳礦原料干燥至含水量為10wt％～15wt％，并破碎至粒度為3mm以下，得到紅土鎳礦。將紅土鎳礦、鉻鐵礦粉礦、含碳還原劑、添加劑按40％：40％：14％：6％的質(zhì)量配比混合均勻，得到混合料。采用對輥壓球機(jī)將混合料壓球，線壓比為4t/cm，然后在120℃的溫度下烘干120分鐘，得到球團(tuán)。球團(tuán)在1250℃的溫度下還原焙燒60分鐘，得到預(yù)還原球團(tuán)。將熱態(tài)的預(yù)還原球團(tuán)通過鏈板熱送至1850℃的轉(zhuǎn)爐中熔煉240分鐘，經(jīng)渣鐵分離后得到鎳鉻系不銹鋼母液。

經(jīng)檢測，本實施例所得的不銹鋼母液的成分為：tcr＝20.9wt％、tni＝3.5wt％。

最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。