一种硅铬铁合金的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硅铬铁合金的制备方法，包括以下步骤：(1)将铜渣、铬铁矿粉和碳质还原剂分别破碎处理后配入粘结剂混合均匀，得到混合料；(2)混合料造球成型得到湿球团，烘干得到干球团；(3)干球团焙烧得到预还原球团；(4)预还原球团熔炼，得到硅铬铁合金。本发明专利技术充分利用铜渣中的铁和二氧化硅以及铬铁矿中的铁和氧化铬等有价组分，生产出高附加值的铁合金，降低了生产成本，还能变废为宝，避免环境污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种硅铬铁合金，尤其涉及了一种硅铬铁合金的制备方法，属于铁合金制备领域。
技术介绍
硅铬铁合金在钢铁冶炼和使用中具有重要作用。它主要用作电硅热法生产中、低、微碳铬铁的中间合金。炼钢中用作脱氧剂和铬添加剂。现有冶炼工艺中，硅铬铁合金的生产原料为铬块矿、硅石、钢屑、焦炭等，将以上原料混匀后加入矿热炉内冶炼，生产硅铬铁合金。铬矿块矿、钢屑、硅石的价格比较贵，导致生产工艺的成本高。铜渣是铜冶炼过程中产生的工业固体废弃物，中国每年产生约1000万t铜冶炼渣。铜渣主要成分是氧化亚铁和二氧化硅，是冶炼硅铁的原料。目前，世界铬铁矿开采量约为2000万t/a，其中粉矿(粒径小于8mm)约占80％，而且铬铁矿的粉矿价格低于块矿，如将这类资源应用于冶炼硅铬铁合金，不仅能够实现固体废弃物有价成分的综合利用，而且可以降低生产成本，变废为宝，避免了环境污染。因此，如何开发一种将铜渣、铬铁矿粉矿等资源用于冶炼硅铬铁合金的方法成为亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种硅铬铁合金的制备方法，该方法不仅充分利用铜渣中的铁和二氧化硅以及铬铁矿中的铁和氧化铬，生产出高附加值的铁合金，降低了生产成本，还变废为宝，避免环境污染。为解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案为：本专利技术首先提供了一种硅铬铁合金的制备方法，包括以下步骤：(1)将铜渣、铬铁矿粉和碳质还原剂分别破碎处理后配入粘结剂混合均匀，得到混合料；(2)混合料造球成型得到湿球团，烘干得到干球团；(3)干球团焙烧得到预还原球团；(4)预还原球团熔炼，得到硅铬铁合金。本专利技术利用铜渣和硅石为主要原料，配以碳质还原剂和粘结剂，通过合理调整比例来优化硅铬铁合金的生产，最终确定了将步骤(1)中铜渣、铬铁矿粉、粘结剂、碳质还原剂按照100：(80-150)：(1-6)：(40-80)的质量比例进行混合。优选的，将铜渣、铬铁矿粉或碳质还原剂破碎处理后所得到的颗粒粒度控制在0.1mm以下；其中，所述铜渣为铜冶炼的尾渣；所述铬铁矿粉为铬铁矿开采产生的粉矿；所述碳质还原剂为冶金焦、兰炭、石油焦、煤或半焦中的任意一种或一种以上按照任意比例组成的混合物；所述粘结剂为膨润土。为了节约成本，更合理的利用铜渣中的铁和二氧化硅以及铬铁矿中的铁和氧化铬，有效的制备硅铬铁合金，对以下条件进行了合理的优化，其中：步骤(2)中所得到的干燥球团的水分含量在2％以下。步骤(3)中所述的焙烧温度为1000-1400℃。步骤(4)中所述熔炼温度≥1800℃。本专利技术采用铜冶炼尾渣和铬铁矿粉为原料，配以碳质还原剂冶炼硅铬铁合金。铜渣是铜冶炼的副产品，主要成分是氧化亚铁和二氧化硅；铬铁矿主要成分是铁氧化物和三氧化二铬，将铜渣、铬铁矿、还原剂及粘结剂制成球团进入还原炉冶炼。铜渣和铬铁矿中铁氧化物被还原成金属铁，同时一部分铬铁矿中三氧化二铬被固定碳还原成碳化铬，由于铬铁矿的加入，混合料熔化温度提高，还原焙烧温度可以随之提高，铬和铁的金属化率得到提升，含碳球团经预还原焙烧后得到具有一定强度的预还原球团。预还原球团进入高温炉进行熔炼，未还原的氧化亚铁可替代钢屑直接生产硅铁合金，可以降低生产成本，而二氧化硅能够被金属化球团中的剩碳还原成金属硅，是硅铁合金的主要成分，还原出来的硅作为强还原剂，可以还原置换铬氧化物中的氧和铬碳化物中的碳，生成硅铬铁合金。本专利技术充分利用铜渣中的铁和二氧化硅以及铬铁矿中的铁和氧化铬，不仅实现了固体废弃物有价成分的综合利用，而且降低了生产成本，变废为宝，避免了环境污染。本专利技术进一步提供了通过上述的制备方法制备得到的硅铬铁合金。本专利技术技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：1、本专利技术充分利用铜渣中的铁和二氧化硅等有价组分，不仅实现了固体废弃物有价成分的综合利用，而且降低了生产成本，变废为宝，避免了环境污染。2、本专利技术利用了铬铁矿开采时产生的大量廉价粉矿，解决了粉矿无法直接入炉的问题，降低合金生产成本。3、本专利技术先将混合料球团进行预还原，使铁和铬有一定的金属化率，有效降低电炉熔炼的能耗。4、本专利技术利用铜渣与铬铁矿生产硅铬铁合金，克服了单独一种原料成分的局限性，硅铁既是中间产品，又是中间反应物，降低硅铬铁合金碳含量。具体实施方式下面结合具体实施例来进一步描述本专利技术，本专利技术的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本专利技术的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本专利技术的精神和范围下可以对本专利技术的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本专利技术的保护范围内。实施例1(1)将铜渣、铬铁矿、煤破碎至0.1mm以下，按照铜渣：铬铁矿：煤：膨润土＝40:40：20：5的质量比混合均匀，制成湿球团，烘干，干球团含水量1.2％；(2)将干球团放入还原炉中，还原炉温度1200℃，时间45分钟，得到预还原球团；(3)将预还原球团放入电炉中进行熔炼，温度1800℃，每隔时间90分钟放出，静置除渣后得到硅铬铁合金。本专利技术生产的硅铬铁合金的主要成分重量百分比为：铬含量28％、硅含量31％、铁含量38％、其余为杂质。实施例2(1)将铜渣、铬铁矿、半焦破碎至0.1mm以下，按照铜渣：铬铁矿：半焦：膨润土＝42:40：18：2的质量比混合均匀，制成湿球团，烘干，干球团含水量0.7％；(2)将干球放入还原炉中，还原炉温度1230℃，时间50分钟，得到预还原球团；(3)将预还原球团放入电炉中进行熔炼，温度1850℃，每隔时间80分钟放出，静置除渣后得到硅铬铁合金。本专利技术生产的硅铬铁合金的主要成分重量百分比为：铬含量26％、硅含量32％、铁含量38％、其余为杂质。实施例3(1)将铜渣、铬铁矿、焦粉破碎至0.1mm以下，按照铜渣：铬铁矿：焦粉：膨润土＝45:35：24：5的质量比混合均匀，制成湿球团，烘干，干球团含水量1.6％；所述焦粉为冶金焦、兰炭、石油焦、煤、半焦的混合物。(2)将干球放入还原炉中，还原炉温度1100℃，时间60分钟，得到预还原球团；(3)将预还原球团放入电炉中进行熔炼，温度1900℃，每隔时间60分钟放出，静置除渣后得到硅铬铁合金。本专利技术生产的硅铬铁合金的主要成分重量百分比为：铬含量23％、硅含量36％、铁含量37％、其余为杂质。实施例4(1)将铜渣、铬铁矿、冶金焦破碎至0.1mm以下，按照铜渣：铬铁矿：冶金焦：膨润土＝100：80：50：1的质量比混合均匀，制成湿球团，烘干，干球团含水量1.2％；(2)将干球团放入还原炉中，还原炉温度1000℃，时间70分钟，得到预还原球团；(3)将预还原球团放入电炉中进行熔炼，温度2000℃，每隔时间60分钟放出，静置除渣后得到硅铬铁合金。本专利技术生产的硅铬铁合金的主要成分重量百分比为：铬含量23％、硅含量34％、铁含量41％、其余为杂质。实施例5(1)将铜渣、铬铁矿、兰炭破碎至0.1mm以下，按照铜渣：铬铁矿：兰炭：膨润土＝50：75：25：3的质量比混合均匀，制成湿球团，烘干，干球团含水量1.9％；(2)将干球团放入还原炉中，还原炉温度1400℃，时间30分钟，得到预还原球团；(3)将预还原球团放入电炉中进行熔炼，温度1800℃，每隔时间90分钟放出，静置除渣后得到硅铬铁合金。本专利技术生产的硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅铬铁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将铜渣、铬铁矿粉和碳质还原剂分别破碎处理后配入粘结剂混合均匀，得到混合料；(2)混合料造球成型得到湿球团，烘干得到干球团；(3)干球团焙烧得到预还原球团；(4)预还原球团熔炼，得到硅铬铁合金。

【技术特征摘要】
1.一种硅铬铁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将铜渣、铬铁矿粉和碳质还原剂分别破碎处理后配入粘结剂混合均匀，得到混合料；(2)混合料造球成型得到湿球团，烘干得到干球团；(3)干球团焙烧得到预还原球团；(4)预还原球团熔炼，得到硅铬铁合金。2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中将铜渣、铬铁矿粉或碳质还原剂破碎处理后所得到的颗粒粒度控制在0.1mm以下。3.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：铜渣、铬铁矿粉、粘结剂、碳质还原剂按照100：(80-150)：(1-6)：(40-80)的质量比例进行混合。4.按照...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫方兴，任中山，徐刚，曹志成，吴道洪，
申请(专利权)人：江苏省冶金设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32