[发明专利]一种高硫粗镍铁精炼脱硫的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高硫粗镍铁精炼脱硫的方法，属于有色金属和铁合金生产技术领域。

技术背景

在工业上，镍主要用来生产不锈钢、特殊合金钢以及应用于镀镍、陶瓷制品、电池、催化剂等领域。目前，世界上镍产品60％以上是来自硫化矿，但世界镍资源总量的60％以上都存在于红土镍矿中。随着世界上硫化镍矿资源的逐渐减少，开发利用红土镍矿对镍工业的发展具有极其重要的意义。

用高炉或电炉还原熔炼处理红土镍矿后得到的镍铁，经过精炼后即可用于生产不锈钢。以镍铁作为电解镍的替代品用于生产不锈钢，可以减少金属镍的消耗，增加镍元素的来源，降低不锈钢的冶炼成本，以获得良好的经济效益。

在高炉或电炉冶炼红土镍矿而产出的粗镍铁中，由于含有硫、磷、碳、硅等杂质，如不进行精炼处理，将严重影响不锈钢的使用性能。尤其是硫在液态钢中可无限溶解，但在固态钢铁中溶解度却很小，在金属热加工时易导致钢或合金的“热脆”，因此，工业上应尽量降低钢或合金成品中的硫含量，以减少硫的危害作用。粗镍铁需精炼脱硫后再用于不锈钢的生产。

目前，粗镍铁脱硫一般采用纯碱、石灰、合成渣、碳化钙、镁等脱硫剂，在钢包、电炉、平炉、转炉或卡尔多炉中进行。乌克兰帕布什镍厂使用纯碱粉等在包子中进行炉外脱硫，当纯碱用量为镍铁重量的1.0～1.7％时，可将粗镍铁的含硫量由0.2％可降至0.07～0.10％。当采用纯碱-镁联合法脱硫时，可使镍铁含硫量从～0.15％降至0.01～0.015％，脱硫率比单独用纯碱或镁的方法提高20～28％。俄罗斯的一家工厂在25吨的铸钢包中用合成石灰铝渣(CaO 53％和Al₂O₃43％)对镍铁进行了炉外脱硫试验，可使粗镍铁的含硫量由0.08～0.29％降至0.015～0.09％。专利CN101082095A采用石灰脱硫，将粗镍铁在10吨转炉内于1500～1620℃通过吹入氧气和C₃H₈，可将粗镍铁的含硫量由0.1～0.5％降至0.05％以下。专利CN101139642A将粗镍铁在卡尔多炉内采用碳酸钠、石灰等进行脱硫，可使粗镍铁中硫含量降至0.02％以下。虽然在钢包、电炉、平炉、转炉或卡尔多炉中都可以将粗镍铁中的硫将至0.05％以下，但转炉脱硫的氧化气氛强，因此渣量大，镍随渣的损失较大，降低镍的直收率。钢包、电炉、平炉和卡尔多炉脱硫时熔体的搅拌强度低，致使熔体的脱硫反应速度慢，生产效率较低。

发明内容

本发明针对上述高硫粗镍铁精炼脱硫方法中存在的不足，提供一种工艺简单、流程短、镍铁直收率高的粗镍铁精炼脱硫的方法。

本发明通过下列技术方案完成：一种高硫粗镍铁精炼脱硫的方法，其特征在于经过下列工艺步骤：

A、在中频感应炉内，向熔融的高硫粗镍铁中加入粗镍铁质量3～10％的脱硫剂纯碱或/和石灰以及粗镍铁质量0～2％的熔剂萤石，脱硫剂和熔剂在高温下迅速熔化；

B、在电磁搅拌作用以及温度为1330～1630℃条件下，含硫粗镍铁精炼5～20分钟，使粗镍铁中的硫与纯碱、石灰快速反应而造渣，扒渣后得脱硫镍铁。

所述粗镍铁的精炼脱硫也适用于在工频感应电炉内进行。

本发明所用的含硫粗镍铁，其主要化学成份为：8.68～10.42％Ni、80.37～84.58％Fe、0.56～3.87％Si、2.03～3.87％C、0.10～0.15％P、0.52～1.03％S、0.53～0.64％Cr。

本发明的脱硫方法的反应式为：

(FeS)+(CaO)＝(CaS)+(FeO)

(FeS)+(Na₂CO₃)＝(Na₂S)+(FeO)+CO₂

当使用石灰为脱硫剂时，还需要加入粗镍铁质量1～2％的的熔剂萤石以降低渣的粘度。在电磁搅拌的作用下可强化脱硫反应过程，使粗镍铁中的硫造渣后除去，得到含硫小于0.05％的镍铁。

当单独使用纯碱脱硫时，本发明的最佳精炼时间为5分钟，最佳精炼温度为1360℃，纯碱的最佳用量为粗镍铁质量4％；当单独使用石灰脱硫时，本发明的最佳精炼时间为10分钟，最佳精炼温度为1550℃，石灰和萤石的最佳用量分别为为粗镍铁质量的7％和1.5％；当使用纯碱和石灰复合脱硫剂时，本发明的最佳精炼时间为7分钟，最佳精炼温度为1510℃，纯碱、石灰和萤石的最佳用量分别为粗镍铁质量2％、4％和1％。