本發(fā)明涉及一種鉬鎢鐵合金及其制備方法，屬于礦物提取冶金
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：鎢和鉬是我國的優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)資源，在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其中最主要的應(yīng)用領(lǐng)域為鋼鐵行業(yè)和硬質(zhì)合金，如煉制高速工具鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、耐熱鋼、不銹鋼和磁鋼等一系列鋼種。鎢鉬鐵合金集合了鎢和鉬兩種金屬的優(yōu)點，在鋼鐵工業(yè)中該合金能夠細化鋼的晶粒，均勻鋼中的微晶結(jié)構(gòu)，降低鋼的共晶分解溫度，使鋼的淬火和回火范圍擴大，從而使鋼的強度、彈性限度、抗磨和抗沖擊強度提高。鉬、鎢作為煉鋼用添加劑時，主要原料為鉬鐵和鎢鐵，將鉬鐵和鎢鐵以合適的配比添加到鋼的冶煉過程中冶煉成相應(yīng)的鋼種。鉬鐵和鎢鐵的獲取，通常是采用選冶聯(lián)合工藝，選礦富集成鉬精礦和鎢精礦，鉬精礦經(jīng)過焙燒生成氧化鉬，氧化鉬熔煉得到鉬鐵，鎢精礦則直接熔煉成鎢鐵。為了將鉬鐵和鎢鐵加到鋼中，得到特種鋼或含鎢鉬合金鋼，還需要使鉬鐵和鎢鐵重新熔化，該過程需要消耗大量能量和較高生產(chǎn)成本，還會造成鉬、鎢的損失。為了節(jié)省能源，降低成本，省去鉬鐵和鎢鐵生產(chǎn)工序，可以采用氧化鉬、白鎢礦或氧化鉬、鎢精礦替代部分鉬鐵、鎢鐵，但是冶煉條件相對比較苛刻，一般需要選用高品位的白鎢礦、氧化鉬。鉬、鎢的化學性質(zhì)極其相似，使得鉬、鎢礦資源中有相當一部分為伴生礦，該類資源采用選礦方法不能有效分離鉬和鎢，需要采用冶金方法進行處理。鉬鎢分離一直是個行業(yè)難題，存在著產(chǎn)品質(zhì)量差、流程長、成本高等問題。對于此類資源為了避開鉬鎢分離、提高資源利用效率，常將鉬鎢混合產(chǎn)物作為特種鋼的添加劑。公布號為cn103695768a的中國發(fā)明專利公開了一種鎢鉬鐵合金及其制備方法，其中具體公開了采用低品位鎢精礦為原料制備鎢鉬鐵合金的制備方法，但是其需要先對低品位鎢精礦進行脫磷處理，得到脫磷鎢精礦，之后再進行1450～1600℃保溫10～30分鐘還原熔煉，制備工藝復(fù)雜且所需還原熔煉時間長，成本高。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種鉬鎢鐵合金的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中利用鎢鉬精礦制備鉬鎢鐵合金前處理過程復(fù)雜且還原熔煉時間長的技術(shù)問題。本發(fā)明第二個目的在于提供一種鉬鎢鐵合金。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種鉬鎢鐵合金的制備方法，包括以下步驟：將原料氧化鈣、鉬鎢混合粗精礦、硅鐵、鐵屑依次加入坩堝中，升溫至400～600℃，保溫3～5min時間，然后繼續(xù)升溫至1500～1700℃，保溫1～3min，冷卻，即得。上述坩堝為耐高溫坩堝。上述坩堝優(yōu)選為石墨坩堝。上述石墨坩堝為高純石墨坩堝。上述石墨坩堝是中頻爐的反應(yīng)器。上述原料在加入坩堝之前進行烘干、磨細處理。加料過程中確保物料平衡，避免物料反應(yīng)過程中發(fā)生不均勻現(xiàn)象。上述氧化鈣、鉬鎢混合粗精礦、硅鐵、鐵屑的重量比為：10～25：100：15～30：10～30。上述鉬鎢混合粗精礦中mo含量為10～25％，w含量為15～25％，s含量小于2％，p含量小于0.02％。上述含量均為質(zhì)量含量。上述鉬鎢混合粗精礦的粒度小于0.124mm。上述鉬鎢混合粗精礦中粒度小于0.074mm的占85～95％。上述氧化鈣、硅鐵的粒度均為-0.178mm～+0.124mm。所述氧化鈣為氧化鈣粉。所述硅鐵為硅鐵粉。上述鐵屑的粒度小于2mm。所述鐵屑為廢鐵屑。上述各原料的水分含量均≤5％。上述升溫至400～600℃的升溫速率為100℃/min。上述升溫至400～600℃的低溫處理，能夠有效脫除鉬鎢混合粗精礦中的藥劑、物料中的水以及其它易揮發(fā)的物質(zhì)。上述繼續(xù)升溫至1500℃～1700℃的升溫速率為200℃/min。上述鉬鎢混合粗精礦中的鎢、鉬主要以cawo4、camoo4的形式存在，還含有鈣、硅、氟、硫等雜質(zhì)。原料中的還原劑硅鐵、鐵粉、造渣劑cao等物料在一定的溫度條件下與鉬鎢混合粗精礦發(fā)生熔煉反應(yīng)，粗精礦中的鎢、鉬被還原后進入鐵中形成鎢鉬鐵合金，其它雜質(zhì)參與造渣反應(yīng)形成渣相。在高溫下，camoo4能與si、fe、c(冶煉用石墨坩堝中的c)等發(fā)生還原反應(yīng)，還原成mo進入到鐵液中。發(fā)生的反應(yīng)如下：2camoo4+3si＝2mo+3sio2+2caocamoo4+3fe＝mo+3feo+caocamoo4+3c＝mo+3co+caocamoo4+3co＝mo+3co2+cao同樣cawo4能與si、fe、c等發(fā)生還原反應(yīng)，還原成w進入到鐵液中。發(fā)生的反應(yīng)如下：cawo4+3fe＝w+3feo+cao2cawo4+3si＝2w+3sio2+2caocawo4+3c＝w+3co+caocawo4+3co＝w+3co2+cao上述冷卻為水冷降溫至室溫。水冷降溫能夠很好地實現(xiàn)鉬鎢鐵合金與渣相的分離。本發(fā)明鉬鎢鐵合金的制備方法中，必要時也可以依據(jù)原料中鉬、鎢的含量以及鉬鎢鐵合金產(chǎn)品中對鉬、鎢含量的要求，確定是否需要添加氧化鉬或者氧化鎢進行微調(diào)。一種鉬鎢鐵合金，由上述鉬鎢鐵合金的制備方法制得。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的鉬鎢鐵合金的制備方法，采用鉬鎢混合礦或者其他含鎢鉬物料，通過選礦富集獲得的混合粗精礦，再配合氧化鈣、硅鐵、鐵屑，將上述原料混合熔煉即得鉬鎢鐵合金。本發(fā)明鉬鎢鐵合金的制備方法所需熔煉時間短，僅為1～3min。相比其它方法，省去了鉬鎢混合粗精礦的分離、提純工序，大大縮短了熔煉時間，降低了生產(chǎn)成本、提高了資源利用效率，增加了經(jīng)濟效益。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例1鉬鎢鐵合金的制備方法流程圖；圖2為實施例2-4所得鉬鎢鐵合金的xrd圖；圖3為實施例2所得鉬鎢鐵合金的電子探針圖。具體實施方式實施例1本實施例鉬鎢鐵合金的制備方法，如圖1所示，包括以下步驟：將原料氧化鈣、鉬鎢混合粗精礦、硅鐵、鐵屑烘干磨細進行前處理，使其水分含量≤5％，鉬鎢混合粗精礦的粒度小于0.124mm，鐵屑的粒度小于2mm，氧化鈣、硅鐵的粒度均為-0.178mm～+0.124mm；依次將20g氧化鈣、100g鉬鎢混合粗精礦、16g硅鐵、20g鐵屑加入中頻爐的超純石墨坩堝(直徑為8cm，高度為16cm)中，按照100℃/min的升溫速率升溫至400℃，保溫4min，然后按照200℃/min的升溫速率繼續(xù)升溫至1500℃，保溫1min，之后將熔化后的物料倒出、水冷降溫至室溫冷卻，實現(xiàn)合金和渣的分離，即得。其中，鉬鎢混合粗精礦中mo含量為12.98％、w含量為21.01％、s含量＜2.04％、p含量為0.017％。本實施例的鉬鎢鐵合金采用上述鉬鎢鐵合金的制備方法而得。實施例2本實施例鉬鎢鐵合金的制備方法，與實施例1的不同之處僅在于還原劑硅鐵的重量為18g。實施例3本實施例鉬鎢鐵合金的制備方法，與實施例1的不同之處僅在于還原劑硅鐵的重量為18g，鐵屑的重量為25g。實施例4本實施例鉬鎢鐵合金的制備方法，與實施例1的不同之處僅在于還原劑硅鐵的重量為18g，鐵屑的重量30g。實施例5本實施例鉬鎢鐵合金的制備方法，與實施例1的不同之處僅在于還原劑硅鐵的重量為18g，1500℃保溫2min。實施例6本實施例鉬鎢鐵合金的制備方法，與實施例1的不同之處僅在于還原劑硅鐵的重量為18g，1500℃保溫3min。實施例7將原料氧化鈣、鉬鎢混合粗精礦、硅鐵、鐵屑烘干磨細進行前處理，使其水分含量≤5％，鉬鎢混合粗精礦的粒度小于0.124mm，鐵屑的粒度小于2mm，氧化鈣、硅鐵的粒度為-0.178mm～+0.124mm；依次取前處理后的10g氧化鈣、100g鉬鎢混合粗精礦、30g硅鐵、10g鐵屑加入中頻爐的超純石墨坩堝(直徑為8cm，高度為16cm)中，按照100℃/min的升溫速率升溫至600℃，保溫3min，然后按照200℃/min的升溫速率繼續(xù)升溫至1700℃，保溫2min，之后將熔化后的物料倒出、冷卻，實現(xiàn)合金和渣的分離，即得。其中，鉬鎢混合粗精礦中mo含量為25％、w含量為15％、s含量小于2％、p含量為小于0.02％。本實施例的鉬鎢鐵合金采用上述鉬鎢鐵合金的制備方法而得。實施例8將原料氧化鈣、鉬鎢混合粗精礦、硅鐵、鐵屑烘干磨細進行前處理，使其水分含量≤5％，鉬鎢混合粗精礦的粒度小于0.124mm，鐵屑的粒度小于2mm，氧化鈣、硅鐵的粒度為-0.178mm～+0.124mm；依次將前處理后的25g氧化鈣、100g鉬鎢混合粗精礦、15g硅鐵、25g鐵屑加入中頻爐的超純石墨坩堝(直徑為8cm，高度為16cm)中，第一次升溫至600℃，保溫5min，然后繼續(xù)升溫至1700℃，保溫2min，之后將熔化后的物料倒出、冷卻，實現(xiàn)合金和渣的分離，即得。其中，鉬鎢混合粗精礦中mo含量為10％、w含量為25％、s含量＜2％、p含量小于0.02％。本實施例的鉬鎢鐵合金采用上述鉬鎢鐵合金的制備方法而得。實施例9將原料氧化鈣、鉬鎢混合粗精礦、硅鐵、鐵屑烘干磨細進行前處理，使其水分含量≤5％，鉬鎢混合粗精礦的粒度小于0.124mm，鐵屑的粒度小于2mm，氧化鈣、硅鐵的粒度為-0.178mm～+0.124mm；依次取前處理后的20g氧化鈣、100g鉬鎢混合粗精礦、25g硅鐵、15g鐵屑加入中頻爐的超純石墨坩堝(直徑為8cm，高度為16cm)中，按照100℃/min的升溫速率升溫至500℃，保溫3min，然后按照200℃/min的升溫速率繼續(xù)升溫至1600℃，保溫3min，之后將熔化后的物料倒出、冷卻，實現(xiàn)合金和渣的分離，即得。其中，鉬鎢混合粗精礦中mo含量為15％、w含量為20％、s含量小于2％、p含量為小于0.02％。本實施例的鉬鎢鐵合金采用上述鉬鎢鐵合金的制備方法而得。下述表1為實施例1-6鉬鎢鐵合金的制備方法所得的鉬鎢鐵合金中的鉬、鎢含量和主要雜質(zhì)的含量。表1實施例1-6鎢鉬鐵合金中主要成分分析結(jié)果編號mo(％)w(％)si(％)s(％)p(％)實施例124.3225.782.800.0060.003實施例227.6527.491.210.0030.002實施例325.6026.471.040.0020.002實施例424.4525.590.930.0020.002實施例527.3726.761.220.0020.002實施例626.7526.041.210.0020.002表2實施例1-6中的渣相中鉬、鎢含量及以渣計算得到的鉬、鎢回收率編號mo(％)w(％)mo回收率(％)w回收率(％)實施例10.861.7195.8294.54實施例20.571.4297.8095.88實施例30.490.9697.9496.35實施例40.450.9398.1697.00實施例50.430.9298.3097.15實施例60.390.8998.6797.68從表1、表2中可以看出，在本發(fā)明的實施例中所制備的鉬鎢鐵合金中的鉬、鎢合量為50％以上，以冶煉渣計算鉬、鎢回收率大于95％。在實施例2的條件下，鉬鎢鐵合金中鉬、鎢合量為55.14％，si含量為1.21％，s、p含量較低。適當增加還原劑的加入量，可以保證物料中的氧化物充分還原，提高合金中的鉬、鎢含量。鐵屑加入量的增加，合金中的鉬、鎢含量有不同程度的降低。反應(yīng)時間的延長將會加劇鉬的揮發(fā)，不利于合金中鉬含量的提高。采用本發(fā)明鉬鎢鐵合金的制備方法得到的鉬鎢鐵合金可以作為冶煉高速鋼的初級原料，配合cr、v等其他原料冶煉高速鋼。對實施例2-4所得鉬鎢鐵合金進行xrd測試，結(jié)果如圖2所示，其中圖2中(1)、(2)、(3)分別為實施例2、實施例3、實施例4所得鉬鎢鐵合金的xrd圖譜。由圖2可以看出：隨著鐵加入量的變化，合金中的物相有所不同，圖譜(3)合金主要為鎢鐵相、鉬鐵相和鐵碳相；圖譜(1)和(2)合金主要為鎢鐵相、鉬鐵相和鎢碳相，(1)和(2)xrd圖譜區(qū)別為其中的w2c轉(zhuǎn)變?yōu)閣c。隨著鐵加入量的降低，合金中的鐵碳相逐漸消失，鎢碳相出現(xiàn)。如圖3所示為實施例2所得合金的電子探針圖。由圖3可以看出：所制得的鎢鉬鐵合金主要有三相，白色、灰色相主要為鎢鉬鐵相，黑色相為鐵相。當前第1頁12