[發明專利]一種由含錫鐵礦制備錫鐵粗合金粉的方法

有效

• 申請號: 201610143174.2
• 申請日: 2016-03-14
• 公開（公告）號: CN105603178B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 張元波;李光輝;姜濤;蘇子鍵;文佩丹;劉兵兵;范曉慧;彭志偉;黃柱成;郭宇峰;楊永斌;李騫;陳許玲;徐斌;甘敏;張鑫;陳迎明;杜明輝;劉繼成;歐陽學臻
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22B1/02
• 分類號: C22B1/02;C22C35/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 魏娟

技術領域

本發明涉及一種由含錫鐵礦制備錫鐵粗合金粉的方法，屬于鋼鐵冶金領域。

背景技術

易切削鋼是通過加入適量的能改善可切削性的化學元素(如硫、磷、鉛、鈣、硒、碲等)，在鋼中形成有利的非金屬夾雜物，還有的加入能溶入固溶體(如鐵素體)以改善其切削性的合金鋼。此類鋼可以用較高的切削速度和較大的切削深度進行切削加工。其主要優點是使鋼的切削抗力減小，同時易切削元素本身的特性和所形成的化合物起潤滑切削刀具的作用，易斷屑，減輕了磨損，從而降低了工件的表面粗糙度，提高了刀具壽命和生產效率。易切削鋼主要用于汽車工業、精密儀表工業和家用電器工業。目前，鉛系和硫系易切削鋼產品的運用最為廣泛，但是鉛冶煉以及含鉛廢鋼回收熔煉過程中會污染環境，使其應用受到限制，一些歐美國家已經停止回收含鉛汽車零部件。錫與鉛同為IVA族元素，物化性質相似，且錫與硒、碲相比價格相對低，近年來過內外已開始含錫易切削鋼的研究工作。一般認為在含錫易切削鋼中，控制錫元素含量不超過0.05％，可以達到良好的易切削指標，同時不影響鋼材的機械強度。在鑄鐵生產工藝中，有大量研究表明，當錫含量在0.1-0.2％時，錫元素對提高鑄鐵的耐蝕性有明顯的作用，主要原因是錫促進鑄鐵中珠光體的形成，提高珠光體的彌散度，同時，微量的錫元素有助于提高鑄鐵的抗拉強度和布氏硬度。目前生產含錫易切削鋼以及含錫鑄鐵的主要方法是在鐵水中加入定量的錫，并且鐵水中加入的錫必須是高純度的精錫(純度99.9％以上)。

含錫鐵礦石我國一種典型的難處理鐵礦資源，總儲量超過5億噸，現有的選礦工藝方法(包括磁選、重選、浮選等)難以實現錫和鐵的分離回收，主要是因為錫礦物(主要是錫石)與鐵礦物(磁鐵礦、赤鐵礦等)嵌布粒度細且共生、伴生關系復雜。同時錫石性脆，在反復磨-選礦作業過程中發生過粉碎、泥化，進一步降低了錫的回收，目前選礦作業錫的總回收率一般低于30％。由于鐵相對于錫的經濟價值較低，在錫石選礦過程中，一般將赤、褐鐵礦型的鐵礦石作為雜質元素不考慮回收；而對磁鐵礦型的含錫鐵礦僅采用磁選回收部分鐵，此類鐵礦石中的錫含量一般在0.1-0.5％之間，難以達到高爐冶煉的要求(Sn含量低于0.08％)。

目前火法工藝處理含錫鐵礦的組要方法包括硫化揮發、氯化揮發和還原揮發法。其主要原料均是利用SnS、SnCl₂、SnO的高溫揮發特性，將含錫物料與硫化劑、氯化劑以及還原劑混勻后進行高溫焙燒，煙化揮發法可以很好的實現錫鐵元素的分離，但是硫化、氯化過程產生的SO₂，HCl，Cl₂等有害氣體嚴重污染環境、腐蝕設備，高溫焙燒能耗高，生產成本高。

綜上所述，現有綜合利用含錫鐵礦資源的工藝存在回收率低、成本高、污染嚴重等問題，急需開發一種高效環保綜合利用含錫鐵礦資源的方法。

發明內容

針對現有技術對含錫鐵礦資源的處理工藝存在的缺陷，為實現含錫鐵礦資源的高效、環保開發利用，本發明的目的是在于提供一種充分利用含錫鐵礦中錫鐵礦物嵌布緊密、分離困難的特性，以含錫鐵礦為原料，直接制備錫鐵粗合金粉的方法，該方法可以獲得作為冶煉含錫易切削鋼和含錫鑄鐵的原料的錫鐵粗合金粉，充分實現了錫和鐵有價元素的同步高效回收。

為了實現上述技術目的，本發明提供了一種由含錫鐵礦制備錫鐵粗合金粉的方法，該方法是將含錫鐵礦破碎、磨細后，與復合添加劑混合造塊；所得團塊經干燥后，于900～1050℃溫度下進行還原焙燒；還原焙燒產物依次經過冷卻、破碎和磨細后，磁選分離，得到粗錫鐵合金粉；所述的復合添加劑由碳酸鈣、碳酸鈉、硫酸鈉、硼砂和腐植酸鈉按質量比5～10:8～12:3～5:1～2:1～2組成。

現有技術中，由于含錫鐵礦中錫鐵礦物本身嵌布緊密，分離困難，常規的選礦-冶煉過程難以同步高效回收利用錫和鐵，錫和鐵回收率低，損失率大。本發明的技術方案充分利用錫和鐵礦物在還原過程中的同步還原行為，以及金屬錫和金屬鐵之間有較強親和力的性質，在含錫鐵礦焙燒過程中添加了一種特殊的復合添加劑，該復合添加劑一方面可以促進錫和鐵氧化物的同步還原，以及晶粒聚集、長大，形成粗錫鐵合金，另一方面可以抑制還原過程中錫形成SnO造成的錫揮發損失。形成的錫鐵合金可以利用金屬鐵的強磁性特點，通過磨礦-磁選與脈石礦物分離，最終獲得雜質少的錫鐵合金，可以直接作為電爐冶煉含錫易切削鋼、含錫合金鑄鐵的優質原料。

優選的方案，碳酸鈣、碳酸鈉、硫酸鈉、硼砂和腐植酸鈉的質量分別為含錫鐵礦質量的5～10％、8～12％、3～5％、1～2％和1～2％。