CN101139642A - 一种红土镍矿产出的粗镍铁的精炼方法 - Google Patents
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Abstract
一种红土镍矿产出的粗镍铁的精炼方法，涉及一种镍铁的精炼方法，特别是连续吹炼脱除硫、磷、硅、铬等杂质生产精炼镍铁的方法。其特征在于精炼过程为在旋转的熔融的粗镍铁中加入碳酸钠或者碳酸钙，进行快速反应将硫造渣脱除；拔渣后，再加入石英熔剂和氧化钙，鼓入氧气或者富氧空气，进行磷、硅、铬、碳杂质脱除造渣，得到精炼镍铁。本发明的方法，将镍铁的脱硫、脱磷、吹炼除铁三个步骤在同一台卡尔多炉内完成，减少了工序，提高了有价金属的直收率。镍回收率97％以上，精炼镍铁品质符合高品质不锈钢生产标准。
Description
技术领域
一种红土镍矿产出的粗镍铁的精炼方法，涉及一种镍铁的精炼方法，特别是连续吹炼脱除硫、磷、硅、铬等杂质生产精炼镍铁的方法。
背景技术
红土镍矿在经过电炉还原或者高炉等还原后，产出粗镍铁，粗镍铁中含有较高的硫、磷、碳、硅等杂质。这些杂质会造成不锈钢的热脆、冷脆等不利影响，因此需要再后续的工序中进一步脱除这些杂质，同时提升镍铁品位，产出满足后续不锈钢冶炼要求的精炼镍铁。
目前使用的精炼镍铁的方法有以下几种：方法一是首先在电炉用碱性渣脱硫，然后***氧气管氧化其它杂质。方法二是将粗镍铁熔体倒入盛桶中使用苏打灰脱硫，脱硫后的金属在L-D型转炉中进行氧气吹炼，造碱性渣除去铬、硅、碳及磷等杂质。方法三是将粗镍铁倒入一摇包中加入碳化钙或者干石灰脱硫，然后再将脱硫后的熔体倒入转炉中吹氧进行精炼。第一种方法虽然将脱硫和脱除其它杂质放在同一个炉体内进行，但由于电炉炉体是固定的，使熔体的脱硫反应速度慢。后两种方法将脱硫和脱除磷、硅、铬等其它杂质放在不同阶段，增加了工序，降低了镍铁的直收率。
发明内容
本发明的目的是针对上述处理方法中存在的不足，提供一种工艺简单、流程短、镍铁的直收率高、综合利用效果好的红土镍矿产出的粗镍铁的精炼方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种红土镍矿产出的粗镍铁的精炼方法，其特征在于精炼过程为在旋转的熔融的粗镍铁中加入碳酸钠或者碳酸钙，进行快速反应将硫造渣脱除；拔渣后，再加入石英熔剂和氧化钙，鼓入氧气或者富氧空气，进行磷、硅、铬、碳杂质脱除造渣，得到精炼镍铁。
本发明的一种红土镍矿产出的粗镍铁的精炼方法，其特征在于其熔融的粗镍铁在卡尔多炉中进行旋转精炼的；加入碳酸钠或者碳酸钙造渣脱除脱硫时，卡尔多炉体倾斜到与水平方向呈17-23°夹角，炉体保持10-15r/min转速，反应10-20分钟，脱硫完成后，进行拔渣作业，将生成的含硫渣除去；加入石英熔剂和氧化钙脱硅、铬、碳杂质时，旋转炉体倾斜到与水平方向呈17-23°夹角，炉体保持10-15r/min转速，反应时间为40-60分钟，反应温度维持在1650℃-1700℃；反应完成后将形成的渣扒去。
本发明的一种红土镍矿产出的粗镍铁的精炼方法，其特征在于将硫造渣脱除加入的碳酸钠或者碳酸钙为理论量的1.5-3倍。
本发明方法，进行进行脱硫作业，反应式为：
3CaO+2S+Si＝2CaS+CaSiO3
3Na2O+2S+Si＝2Na2S+Na2SiO3
本发明的一种红土镍矿产出的粗镍铁的精炼方法，其特征在于加入氧化钙进行磷、硅、铬、碳杂质脱除造渣时，氧化钙的加入量为理论量1.5-3.0。
本发明的方法的脱磷，该反应式为：
3P+5FeO+4CaO＝CaP2O9+5Fe
在这个过程中加入需要造渣反应理论量1.2倍的石英熔剂(反应方程式：SiO2+2FeO＝2FeO·SiO2)，同时鼓入工业氧气或富氧空气，进行氧化吹炼脱硅、铬、碳等杂质的作业。鼓风压力0.7-1.0MPa，氧枪口距离熔体面200-300mm，保证使氧气和熔体能够充分反应，快速脱除杂质。
本发明的一种红土镍矿产出的粗镍铁的精炼方法，主要针对处理的粗镍铁成分为：Ni 2-20％，C 1-3％，Si 1-5％，S＞0.05％，P＞＝0.03％粗镍铁。
在本发明中，卡尔多炉中的温度要保持在1600℃以上，以使炉内熔体有良好的流动性。如果炉温低于1600℃，则需要喷入低硫重油加温，防止熔体粘结于炉体。
在本发明中，卡尔多炉中最佳的脱硫试剂加入量为2.0倍理论量。
在本发明中，卡尔多炉中氧化脱磷、硅等杂质的最佳的氧浓度为96％以上，最佳鼓风压力为0.8MPa。
在本发明中，卡尔多炉中氧化脱磷、硅等杂质的最佳的试剂加入量为2.0倍理论量。
在本发明中，卡尔多炉中氧化脱磷、硅等杂质的最佳温度控制在1680℃。
本发明的方法能够将粗镍铁的脱硫和脱磷、硅、铬、碳等杂质以及吹除铁提升镍铁品位多个反应步骤在同一个卡尔多炉炉体内实现，减少了热量损耗、减少了设备投资、减少了冷料量和物料的倒运次数，使精炼步骤中的镍直收率提高，精炼工序镍回收率达到99％以上。
本发明的方法，可以使粗镍铁中的杂质硫、磷、碳、硅降低到0.02％以下，使镍铁品位提高到20％以上，生产出符合高级不锈钢生产的精炼镍铁。
具体实施方法
一种红土镍矿产出的粗镍铁的精炼方法，将红土镍矿产出含硫、磷、硅、铬等杂质的粗镍铁，在卡尔多炉内实现脱除杂质进行一步精炼生产精炼镍铁。其工艺过程为直接将粗镍铁倒入卡尔多炉中，然后加入苏打灰(碳酸钠)或者干石灰，旋转炉体，使加入的苏打灰或者干石灰和熔体充分接触，进行快速反应将硫造渣，拔渣后，再开始加入石英熔剂和氧化钙，并鼓入高压氧气或者富氧空气，使其中的磷、硅、铬、碳等杂质脱除造渣，并可以将铁部分氧化，提升镍铁品位，产出含硫、磷等杂质符合不锈钢冶炼要求的精炼镍铁。
在卡尔多炉中，首先加入理论量1.5-3倍的干石灰或者苏打灰(碳酸钙)进行脱硫作业，脱硫时，将卡尔多炉体倾斜到与水平方向呈17-23°夹角，炉体保持10-15r/min转速，反应10-20分钟，脱硫完成后，进行拔渣作业，将生成的含硫渣除去。脱硫完成后，在炉体中加入理论量1.5-3.0倍的氧化钙脱磷，在这个过程中加入一定量的石英熔剂，旋转炉体倾斜到与水平方向呈17-23°夹角，炉体保持10-15r/min转速，同时鼓入工业氧气或富氧空气，进行氧化吹炼脱硅、铬、碳等杂质的作业。鼓风压力0.7-1.0MPa，氧枪口距离熔体面200-300mm，保证使氧气和熔体能够充分反应，快速脱除杂质，反应时间为40-60分钟，反应温度维持在1650℃-1700℃。反应完成后将形成的渣扒去，精炼镍铁溶液倒入铁水包中进行浇注。
实施例1
将红土镍矿产出的粗镍铁放入铁水包中，使用吊车将熔体倒入卡尔多炉进行精炼。精炼时首先进行脱硫操作，在熔体中加入理论量1.5倍的干石灰，并转动卡尔多炉，反应20分钟后，将渣扒去，然后在熔体中加入理论量1.5倍的氧化钙和理论量1.2倍的石英熔剂，继续转动炉体，并鼓入1.0MPa的工业氧气进行氧化吹炼脱除磷、硅、碳、铬等杂质，并控制吹炼部分铁，提高镍铁品位，吹炼温度控制在1650℃，反应60min后，停止吹炼，停留10分钟后，开始拔渣作业。拔渣后的熔体就是精炼镍铁，倒入铁水包中，进行后续工艺处理。镍铁中的杂质硫、磷、碳、硅降低到0.02％以下。
实施例2
将红土镍矿产出的粗镍铁放入铁水包中，使用吊车将熔体倒入卡尔多炉进行精炼。精炼时首先进行脱硫操作，在熔体中加入理论量2倍的干石灰，并转动卡尔多炉，反应15分钟后，将渣扒去，然后在熔体中加入理论量2氧化钙和理论量1.2倍的石英熔剂，继续转动炉体，并鼓入0.8MPa的富氧空气进行氧化吹炼脱除磷、硅、碳、铬等杂质，并控制吹炼部分铁，提高镍铁品位，吹炼温度控制在1680℃，反应50min后，停止吹炼，停留8分钟后，开始拔渣作业。拔渣后的熔体就是精炼镍铁，倒入铁水包中，进行后续工艺处理。镍铁中的杂质硫、磷、碳、硅降低到0.02％以下。
实施例3
将红土镍矿产出的粗镍铁放入铁水包中，使用吊车将熔体倒入卡尔多炉进行精炼。精炼时首先进行脱硫操作，在熔体中加入理论量3倍的干石灰，并转动卡尔多炉，反应10分钟后，将渣扒去，然后在熔体中加入理论量2氧化钙和理论量1.2倍的石英熔剂，继续转动炉体，并鼓入0.8MPa的富氧空气进行氧化吹炼脱除磷、硅、碳、铬等杂质，并控制吹炼部分铁，提高镍铁品位，吹炼温度控制在1700℃，反应40min后，停止吹炼，停留5分钟后，开始拔渣作业。拔渣后的熔体就是精炼镍铁，倒入铁水包中，进行后续工艺处理。镍铁中的杂质硫、磷、碳、硅降低到0.02％以下。
Claims (8)
1.一种红土镍矿产出的粗镍铁的精炼方法，其特征在于精炼过程为在旋转的熔融的粗镍铁中加入碳酸钠或者碳酸钙，进行快速反应将硫造渣脱除；拔渣后，再加入石英熔剂和氧化钙，鼓入氧气或者富氧空气，进行磷、硅、铬、碳杂质脱除造渣，得到精炼镍铁。
2.根据权利要求1所述的一种红土镍矿产出的粗镍铁的精炼方法，其特征在于其熔融的粗镍铁在卡尔多炉中进行旋转精炼的；加入碳酸钠或者碳酸钙造渣脱除脱硫时，卡尔多炉体倾斜到与水平方向呈17-23°夹角，炉体保持10-15r/min转速，反应10-20分钟，脱硫完成后，进行拔渣作业，将生成的含硫渣除去；加入石英熔剂和氧化钙脱硅、铬、碳杂质时，旋转炉体倾斜到与水平方向呈17-23°夹角，炉体保持10-15r/min转速，反应时间为40-60分钟，反应温度维持在1650℃-1700℃；反应完成后将形成的渣扒去。
3.根据权利要求1所述的一种红土镍矿产出的粗镍铁的精炼方法，其特征在于将硫造渣脱除加入的碳酸钠或者碳酸钙为理论量的1.5-3倍。
4.根据权利要求1和2所述的一种红土镍矿产出的粗镍铁的精炼方法，其特征在于加入氧化钙进行磷、硅、铬、碳杂质脱除造渣时，氧化钙的加入量为理论量1.5-3.0；同时鼓入工业氧气或富氧空气的鼓风压力0.7-1.0MPa，氧枪口距离熔体面200-300mm。
5.根据权利要求1和2所述的一种红土镍矿产出的粗镍铁的精炼方法，其特征在于处理的粗镍铁成分为：Ni 2-20％，C 1-3％，Si 1-5％，S＞0.05％，P＞＝0.03％粗镍铁。
6.根据权利要求1和2所述的一种红土镍矿产出的粗镍铁的精炼方法，其特征在于硫造渣脱除时碳酸钠或者碳酸钙的加入量为2.0倍理论量。
7.根据权利要求1和2所述的一种红土镍矿产出的粗镍铁的精炼方法，其特征在于将磷、硅、铬、碳杂质脱除造渣时氧化钙加入量为2.0倍理论量。
8.根据权利要求1和2所述的一种红土镍矿产出的粗镍铁的精炼方法，其特征在于将磷、硅、铬、碳杂质脱除造渣时温度控制在1680℃。
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