[發(fā)明專利]一種利用赤泥和紅土鎳礦制備鐵鎳合金的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410420809.X
• 申請日: 2014-08-25
• 公開（公告）號: CN104178624B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾建民;何奧平;詹海鴻;戴傳智;曹德光;陳錫勇;劉晨;胡治流
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號: C22B1/24
• 分類號: C22B1/24;C21B13/00;C22B4/06
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司11021
• 代理人: 吳勝周

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用赤泥和紅土鎳礦制備鐵鎳合金的方法。

背景技術(shù)

赤泥是鋁土礦提取氧化鋁后所形成的殘渣，該渣中富含氧化鐵而呈現(xiàn)紅色，因此稱之為赤泥。每生產(chǎn)1噸氧化鋁，大約產(chǎn)生0.8-2.0噸赤泥。目前全世界每年產(chǎn)生赤泥約9000萬噸，其中，在中國有近3000萬噸產(chǎn)生。赤泥主要含有Fe₂O₃、A1₂O₃、CaO、SiO₂、TiO、Na₂O等組份，顆粒直徑約為0.088-0.25mm，熔點約為1200-1250℃，pH值約為10.0-13.0。

目前全世界只有極少部分的赤泥被綜合利用，絕大部分仍然是送往堆場露天堆存，既占用了大量土地，耗費了大量資金，又易使大量廢堿液滲透到附近農(nóng)田，造成土壤堿化、沼澤化，污染地表地下水源，危害環(huán)境和人體健康。

幾十年來，世界各國專家對赤泥的綜合利用進(jìn)行了大量的科學(xué)研究。針對赤泥氧化鐵含量高(約20-50％)的特性，《International?Journal?of?Minerals,Metallurgy?and?Materials》2012年第8期報導(dǎo)了印度K.Jayasankar等人利用35kWDC等離子電弧爐，對配加適量熔劑和還原劑的赤泥直接進(jìn)行還原熔煉，一步就從赤泥中制得了生鐵，鐵的最大回收率達(dá)到了71％。徐進(jìn)修在《廣西冶金》1995年第1期介紹了美國McDowell-Willman工程公司進(jìn)行過赤泥直接煉鋼半工藝試驗，赤泥配加煤粉制粒后經(jīng)燒結(jié)機(jī)1260℃預(yù)還原半金屬化，再經(jīng)電弧爐熔煉制得生鐵，最后經(jīng)堿性氧化頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼，可以日產(chǎn)鋼10噸。匈牙利托拉斯工業(yè)發(fā)展中心等也研究了用300kW電弧爐熔煉赤泥，制得的特種生鐵中鐵含量大于98％。南斯拉夫利用3600kW電弧爐熔煉赤泥，日生產(chǎn)能力100噸，產(chǎn)出的生鐵為白口鐵(少量為灰口鐵)。在我國，許多研究人員也對赤泥深度還原提鐵進(jìn)行了研究。賈巖等在《北京科技大學(xué)學(xué)報》2011年第9期提出，將拜耳法赤泥烘干與破碎，將破碎后的赤泥與還原劑及助劑混合均勻，在氧化氣氛窯爐的密封窯具容器或還原氣氛窯爐中深度還原。冷卻后的還原物料采用濕法磨礦、磁選后獲得的深度還原鐵粉的鐵品位≥90％、鐵回收率≥90％。王洪等在《過程工程學(xué)報》2012年第5期介紹了以高鐵赤泥和煤粉為主要原料制成含碳球團(tuán)，通過轉(zhuǎn)底爐珠鐵工藝，即高溫直接熔分工藝制備金屬鐵。結(jié)果表明：在1350℃、碳氧比為1.2時加熱含碳球團(tuán)，所得金屬鐵中碳、硫的質(zhì)量含量分別為2.72％和0.48％，可作為煉鋼原料使用。黃柱成等研究了赤泥煤基直接還原-磁選分離，結(jié)果表明：當(dāng)還原溫度為1150℃，還原時間為180min，磁選后得到精礦鐵品位為72.07％和鐵回收率為79.34％的鐵精礦(見《金屬礦山》2009年第3期)。陳詠梅等提出(專利：CN102206743A)：將黃鐵礦與赤泥共混燒結(jié)，使赤泥中的氧化鐵還原為具有磁性的四氧化三鐵加以回收，結(jié)果表明：當(dāng)物料質(zhì)量比例為黃鐵礦：赤泥＝1:20，并在600℃隔絕空氣加熱30min，所得產(chǎn)物經(jīng)磁選后XRD表征為Fe3O4，處理后赤泥中含鐵僅為1.74％。從現(xiàn)有文獻(xiàn)看，還原熔煉回收赤泥中的鐵的研究都是僅以赤泥為主要原料，配加還原劑或其它添加劑，得到的產(chǎn)品基本上是生鐵，幾乎不含有其它合金元素。

不銹鋼的主要化學(xué)成分是鐵(>60％)、鉻(13-23％)、鎳(3-28％)，如適用于高強(qiáng)度構(gòu)件，火車客車車廂用材料，鐵路車輛、帶式輸送機(jī)、螺栓和螺母、彈簧等的牌號為1Cr17Ni7不銹鋼，含鎳為6.0-8.0％。

紅土鎳礦是鎳含量為0.7-4.0％，鐵含量為10-50％，鉻含量為0.05-2.0％的礦砂?？蓪⑵溟_發(fā)生產(chǎn)含鎳生鐵，作為電解鎳和不銹鋼廢鋼的替代品用于生產(chǎn)不銹鋼，以降低不銹鋼的冶煉成本。近些年，不銹鋼廠商使用該類鐵鎳合金的比例不斷提高，有的甚至達(dá)到50％以上，改變了傳統(tǒng)的不銹鋼冶煉原料結(jié)構(gòu)。