高碳锰铁合金的固相脱碳方法技术

本发明专利技术涉及一种高碳锰铁合金粉的固相脱碳方法，是针对锰铁合金粉含碳高的实际情况，采用固相脱碳技术，以碳酸钙粉为脱碳剂，以氮气为脱碳保护气体，在微波脱碳炉中进行脱碳，微波加热温度１０００℃，加热时间６０ｍｉｎ，微波加热比功率为１０ＫＷ／１ｋｇ，脱碳率可达到８５．７８％，获得的中低碳锰铁合金用压块机压块，可制成块状物料进行使用，其中含有的氧化钙为良好的脱硫脱磷剂，产生的一氧化碳气体可回收利用，本方法无冶金废渣排出，无废气废渣废水污染，是清洁脱碳技术，是理想的高碳锰铁合金的固相脱碳方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属黑色金属锰铁脱除碳元素的技 术领域。
技术介绍
锰铁合金是钢铁工业最重要的原材料，随着铬锰系不锈钢及低碳合金钢的快速发 展，高碳锰铁合金的脱碳已成为钢铁冶金技术的一大关键，由于锰的蒸气压较高，锰与氧的 结合能较大，使液相锰铁脱碳受到严重影响，例如脱碳效率低，脱碳能耗高，环境污染严重， 脱碳的综合效果不佳。固相脱碳具有反应温度低，选择性好，工艺流程短等优点，但由于固相反应是依靠 反应分子在反应界面上吸附和扩散，需经历成核成相过程，所以固相反应比液相、气相反应 需要更长的反应时间和更高的反应能量；在固相反应中，对于粉状物料高碳锰铁合金材料， 加热方式和元素扩散是提高和控制固相反应速率的关键环节，加热和扩散的最重要环节是 加热场，微波加热场不但可以加热粉状物料，还具有增强固相反应离子扩散的作用，提高固 相反应速率，因此，粉状物料加热场的选择和特性就成为固相脱碳的关键技术。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的目的就是针对
技术介绍
的不足，采用微波加热场，在高碳锰铁合金粉中 添加碳酸钙粉作为脱碳剂，经微波加热，脱除高碳锰铁合金中的碳元素，得到含有脱硫脱磷 剂的低碳锰铁合金原料。技术方案本专利技术使用的化学物质原料为高碳锰铁合金粉、碳酸钙粉、氮气，其组合用量是 以千克、厘米3为计量单位高碳锰铁合金粉=(FeMn)3C 60kg士 Ikg碳酸钙粉CaCO340kg士 Ikg氮气N250000cm3士 IOOcm3脱碳方法如下(1)精选化学物质原料，并进行质量纯度控制高碳锰铁合金粉固态粉体，含碳量> 6 %碳酸钙粉固态粉体，CaCO3 >95%氮气气态气体N2 > 99. 5%(2)球磨、过筛对精选的化学物质原料要分别进行球磨、过筛，成细粉，反复球磨，反复过筛；高碳锰铁合金粉球磨转数20 30转/min筛网目数200目细粉粒径<0. 075mm碳酸钙粉球磨转数20 30转/min筛网目数325目细粉粒径<0. 045mm(3)原料混合搅拌将原料细粉按比例置于不锈钢容器中进行配制、混合，用搅拌机进行搅拌，搅拌时 间30min±2in ；高碳锰铁合金粉碳酸钙粉=60 40高碳锰铁合金粉60kg士 Ikg碳酸钙粉40kg士Ikg成混合原料细粉(4)预热混合原料细粉将混合原料细粉置于陶瓷容器中，然后置于干燥箱中预热，预热温度150°C，预热 时间30min，并用氮气进行保护；(5)微波加热、固相脱碳、废气回收①在竖式微波加热固相脱碳炉中进行；②清理固相脱碳炉开启微波固相脱碳炉，用吸尘器抽吸炉腔内粉尘及有害物质，抽吸时间5min，使固 相脱碳炉腔内洁净；③清理固相脱碳炉内坩埚用金属铲、金属刷清除坩埚内残留物及有害物质，使坩埚内洁净；④输入氮气，驱除炉内和坩埚内有害气体开启氮气瓶气体阀门，向炉内输送氮气，输入速度100cm7min，输入时间IOminJg 除炉内和坩埚内的有害气体；⑤预热脱碳坩埚关闭微波脱碳炉炉门，开启微波加热器，预热炉内坩埚，使温度升至100°C 士5°C， 预热时间IOmin ；⑥坩埚内布料打开脱碳微波炉炉门，将预热的混合原料细粉均勻松散布于坩埚中；⑦关闭微波脱碳炉炉门，向微波加热炉腔内输入氮气，输入速度100cm7min，使炉 腔内处于氮气保护气氛中⑧开启电控箱、微波发生器、微波功率控制器，使微波脱碳炉温度由预热温度 100°C升至1000°C 士5°C，升温速度20°C /min ；在此温度恒温、保温时间60min士2min ；微波加热比功率10KW/lkg。⑨回收炉气一氧化碳一氧化碳气体由微波脱碳炉排出后，经除尘后送入一氧化碳回收箱，通过高压处 理，一氧化碳气体转化成液态一氧化碳，并回收；⑩在固相脱碳过程中将发生化学反应，反应式如下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高碳锰铁合金的固相脱碳方法，其特征在于：使用的化学物质原料为：高碳锰铁合金粉、碳酸钙粉、氮气，其组合用量是：以千克、厘米↑［３］为计量单位高碳锰铁合金粉：（ＦｅＭｎ）↓［３］Ｃ　６０ｋｇ±１ｋｇ碳酸钙粉：ＣａＣＯ↓［３］　４０ｋｇ±１ｋｇ氮气：Ｎ↓［２］　５００００ｃｍ↑［３］±１００ｃｍ↑［３］脱碳方法如下：（１）精选化学物质原料，并进行质量纯度控制：高碳锰铁合金粉：固态粉体，含碳量＞６％碳酸钙粉：固态粉体，ＣａＣＯ↓［３］＞９５％氮气：气态气体Ｎ↓［２］＞９９．５％（２）球磨、过筛对精选的化学物质原料要分别进行球磨、过筛，成细粉，反复球磨，反复过筛；高碳锰铁合金粉：球磨转数２０～３０转／ｍｉｎ筛网目数：２００目细粉粒径：＜０．０７５ｍｍ碳酸钙粉：球磨转数２０～３０转／ｍｉｎ筛网目数：３２５目细粉粒径：＜０．０４５ｍｍ（３）原料混合搅拌将原料细粉按比例置于不锈钢容器中进行配制、混合，用搅拌机进行搅拌，搅拌时间：３０ｍｉｎ±２ｉｎ；高碳锰铁合金粉∶碳酸钙粉＝６０∶４０高碳锰铁合金粉：６０ｋｇ±１ｋｇ碳酸钙粉：４０ｋｇ±１ｋｇ成：混合原料细粉（４）预热混合原料细粉将混合原料细粉置于陶瓷容器中，然后置于干燥箱中预热，预热温度１５０℃，预热时间３０ｍｉｎ，并用氮气进行保护；（５）微波加热、固相脱碳、废气回收①在竖式微波加热固相脱碳炉中进行；②清理固相脱碳炉开启微波固相脱碳炉，用吸尘器抽吸炉腔内粉尘及有害物质，抽吸时间５ｍｉｎ，使固相脱碳炉腔内洁净；③清理固相脱碳炉内坩埚用金属铲、金属刷清除坩埚内残留物及有害物质，使坩埚内洁净；④输入氮气，驱除炉内和坩埚内有害气体开启氮气瓶气体阀门，向炉内输送氮气，输入速度１００ｃｍ３／ｍｉｎ，输入时间１０ｍｉｎ，驱除炉内和坩埚内的有害气体；⑤预热脱碳坩埚关闭微波脱碳炉炉门，开启微波加热器，预热炉内坩埚，使温度升至１００℃±５℃，预热时间１０ｍｉｎ；⑥坩埚内布料打开脱碳微波炉炉门，将预热的混合原料细粉均匀松散布于坩埚中；⑦关闭微波脱碳炉炉门，向微波加热炉腔内输入氮气，输入速度１００ｃｍ３／ｍｉｎ，使炉腔内处于氮气保护气氛中：⑧开启电控箱、微波发生器、微波功率控制器，使微波脱碳炉温度由预热温度１００℃升至１０００℃±５℃，升温速度２０℃／ｍｉｎ；在此温度恒温、保温时间６０ｍｉｎ±２ｍｉｎ；微波加热比功率：１０ＫＷ／１ｋｇ。⑨回收炉气一氧化碳一氧化碳气体由微波脱碳炉排出后，经除尘后送入...

【技术特征摘要】
1. 一种高碳锰铁合金的固相脱碳方法，其特征在于使用的化学物质原料为高碳锰 铁合金粉、碳酸钙粉、氮气，其组合用量是以千克、厘米3为计量单位 高碳锰铁合金粉(FeMn) 3C 60kg 士 Ikg 碳酸钙粉CaCO340kg士 Ikg氮气N250000cm3 士 IOOcm3脱碳方法如下(1)精选化学物质原料，并进行质量纯度控制 高碳锰铁合金粉固态粉体，含碳量> 6%碳酸钙粉固态粉体，CaCO3 > 95% 氮气气态气体队> 99. 5%(2)球磨、过筛对精选的化学物质原料要分别进行球磨、过筛，成细粉，反复球磨，反复过筛； 高碳锰铁合金粉球磨转数20 30转/min 筛网目数200目 细粉粒径< 0. 075mm 碳酸钙粉球磨转数20 30转/min 筛网目数325目 细粉粒径< 0. 045mm(3)原料混合搅拌将原料细粉按比例置于不锈钢容器中进行配制、混合，用搅拌机进行搅拌，搅拌时间 30min士2in ；高碳锰铁合金粉碳酸钙粉=60 40 高碳锰铁合金粉60kg士 Ikg 碳酸钙粉40kg士 Ikg 成混合原料细粉(4)预热混合原料细粉将混合原料细粉置于陶瓷容器中，然后置于干燥箱中预热，预热温度150°C，预热时间 30min，并用氮气进行保护；(5)微波加热、固相脱碳、废气回收①在竖式微波加热固相脱碳炉中进行；②清理固相脱碳炉开启微波固相脱碳炉，用吸尘器抽吸炉腔内粉尘及有害物质，抽吸时间5min，使固相脱 碳炉腔内洁净；③清理固相脱碳炉内坩埚用金属铲、金属刷清除坩埚内残留物及有害物质，使坩埚内洁净；④输入氮气，驱除炉内和坩埚内有害气体开启氮气瓶气体阀门，向炉内输送氮气，输入速度100cm7min，输入时间lOmin，驱除炉 内和坩埚内的有害气体；⑤预热脱碳坩埚关闭微波脱碳炉炉门，开启微波加热器，预热炉内坩埚，使温度升至100°C 士5°C，预热 时间IOmin ；⑥坩埚内布料打开脱碳微波炉炉门，将预热的混合原料细粉均勻松散布于坩埚中；⑦关闭微波脱碳炉炉门，向微波加热炉腔内输入氮气，输入速度100cm7min，使炉腔内 处于氮气保护气氛中⑧开启电控箱、微波发生器、微波功率控制器，使微波脱碳炉温度由预热温度100°C升 至1000°C 士5°C，升温速度20°C /min ；在此温度恒温、保温时间60min士2min ；微波加热比功率10KW/lkg。⑨回收炉气一氧化碳一氧化碳气体由微波脱碳炉排出后，经...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈津，郭丽娜，刘科，刘金营，赵晶，张猛，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]