[發(fā)明專利]一種低成本生產(chǎn)硅鐵的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210008827.8
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN102517446A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯永劍;王謙;楊穎;何生平
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: C22B4/06
• 分類號: C22B4/06
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鐵合金生產(chǎn)方法，特別涉及一種利用碳化稻殼生產(chǎn)硅鐵的方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。

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背景技術(shù)

硅鐵是煉鋼的脫氧劑，也是冶煉硅鋼時(shí)的合金劑，冶煉彈簧鋼、耐熱鋼時(shí)，也要加入一定量的硅鐵作為合金劑。為了獲得化學(xué)成分合格和保證鋼的質(zhì)量，在煉鋼過程的出鋼階段，必須對鋼水進(jìn)行脫氧，硅和氧之間的化學(xué)親和力很大，因而硅鐵是煉鋼工業(yè)中不可缺少的脫氧劑。此外，在鋼中添加一定量的硅，能顯著提高鋼的強(qiáng)度、硬度和彈性，所以在冶煉結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、彈簧鋼等鋼種時(shí)，必須添加一定量的硅鐵作合金劑使用。鋼中含有一定量的硅，能提高鋼的導(dǎo)磁率、降低磁滯損耗、減少渦流損失。故在冶煉電工鋼，如冶煉馬達(dá)用低硅鋼（含Si?0.80%-2.80%）和變壓器用硅鋼（含Si?2.81%-4.8%）時(shí)，硅鐵也是重要的合金劑。

在硅鐵生產(chǎn)中，硅石（SiO₂質(zhì)量百分比約98%）、鋼屑或氧化鐵料及焦炭都是冶煉硅鐵時(shí)常用的重要原料，鋼屑或氧化鐵料可以稱之為鐵的供體。生產(chǎn)上為了把氧從SiO₂中除去，采用在礦熱爐內(nèi)高溫條件下，用焦炭中的碳奪取SiO₂中的氧，用碳還原二氧化硅的基本反應(yīng)可以寫成：

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鐵有促進(jìn)二氧化硅還原的作用，在有鐵存在的條件下，上式還原出來的硅與鐵發(fā)生下式反應(yīng)生成硅鐵：

通常硅石中伴生有一定量的TiO₂，硅石中的TiO₂在冶煉硅鐵的反應(yīng)過程中，將被焦炭還原，造成最終生成的硅鐵中含有少量的Ti，進(jìn)而在鋼水脫氧和合金化過程中這部分鈦進(jìn)入鋼中。進(jìn)入鋼中的Ti會(huì)形成非常細(xì)小且穩(wěn)定的TiC、TiN及Ti（CN）粒子，這些粒子會(huì)強(qiáng)烈阻礙鋼的晶粒長大，特別是對高牌號硅鋼的鐵損有很壞的影響；并且存在于鋼水的TiO₂夾雜在精煉過程中也難以去除，對彈簧鋼、軸承鋼、簾線鋼等產(chǎn)品性能危害較大。所以在生產(chǎn)電工鋼等對鋼中的鈦含量有嚴(yán)格限制的鋼種時(shí)，含鈦的硅鐵就不再適合做脫氧劑和合金劑使用。

另外，焦炭作為重要的冶金原料，近幾年價(jià)格一路攀升，也使得硅鐵價(jià)格不斷上漲，所以如何控制硅鐵生產(chǎn)成本是一個(gè)不得不考慮的問題。

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發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有硅鐵生產(chǎn)技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種新的硅鐵生產(chǎn)方法，本方法得到的硅鐵幾乎不含鈦，且生產(chǎn)成本低。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種低成本生產(chǎn)硅鐵的方法，先根據(jù)最后得到的硅鐵中硅的含量來準(zhǔn)備碳化稻殼和鐵的供體，然后將兩者混合均勻后加入礦熱爐冶煉即可得到硅鐵，冶煉溫度控制在1700-1750℃。

所述碳化稻殼由灰分和固定碳組成，其中灰分質(zhì)量比為65-70%，固定碳質(zhì)量百分比為30-35%，且灰分中SiO₂的質(zhì)量百分比≥90%。

所述鐵的供體為鋼屑，鋼屑中鐵含量≥95%，碳化稻殼與鋼屑兩者的質(zhì)量比為90-95∶5-10。此種方案得到75硅鐵。

所述鐵的供體為氧化鐵料，氧化鐵料中鐵含量≥75%，碳化稻殼與氧化鐵料兩者的質(zhì)量比為50-55∶45-50。此種方案得到45硅鐵。

本發(fā)明利用碳化稻殼含SiO₂和碳含量高且來源廣泛的特點(diǎn)，用碳化稻殼取代傳統(tǒng)的硅石及焦炭作為生產(chǎn)硅鐵的主要原料。用此方法生產(chǎn)的硅鐵中幾乎不含鈦，在電工鋼生產(chǎn)中作為脫氧劑和合金劑時(shí)不會(huì)引起鋼水增鈦。同時(shí)本方法充分利用碳化稻殼中的碳取代傳統(tǒng)制取硅鐵方法中采用的焦炭，故其生產(chǎn)成本大幅度降低。

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具體實(shí)施方式

本發(fā)明利用碳化稻殼為原材料取代硅石和焦碳實(shí)現(xiàn)硅鐵的生產(chǎn)，先根據(jù)最終要得到的硅鐵中硅的含量來準(zhǔn)備碳化稻殼和鐵的供體的量，然后將兩者混合均勻后加入礦熱爐冶煉即可得到硅鐵，冶煉溫度控制在1700-1750℃。

碳化稻殼是指稻殼經(jīng)過加熱至其著火點(diǎn)溫度以下，使其不充分燃燒而形成的木炭化物質(zhì)。其具有體輕,導(dǎo)熱性低的特性。在工業(yè)生產(chǎn)上可作為鋼液的保溫劑，被廣泛應(yīng)用于鋼水連鑄中間罐保溫和模鑄冒口保溫，此外碳化稻殼也可用于制造碳化硅。在農(nóng)業(yè)上可用于蔬菜、花卉、苗木、果樹及其他作物栽培、改良土壤，在生活上可作清潔能源以供生火、取暖等。