[发明专利]一种硼硅铁合金及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硼硅铁合金及其生产方法，属于冶金领域。

背景技术

硼硅铁合金在钢铁冶炼和使用中具有重要作用。硼硅铁合金加入钢中，可以提高钢的淬透性，可以提高不锈钢的焊接性能，提高耐热钢的耐热强度，提高高温合金的变形阻力。非晶态硼硅铁合金可以代替硅钢片用于变压器铁芯，降低交流电的涡流损耗。

现有冶炼工艺中，硼硅铁合金的生产原料为硼酸或硼酐、钢屑和废铁边角料；后将以上原料混匀后加入矿热炉内冶炼，制备硼硅铁合金。硼酸(或者硼酐)、钢屑、废铁的价格比较贵，导致生产工艺的成本高。自然界中赋存有大量的硼资源如硼镁石、硼铁矿，如将这类资源应用于冶炼硼硅铁合金，将大幅度降低生产成本。但是由于技术原因很难将自然中存在的硼资源用于冶炼硼硅铁合金。

因此，如何开发一种将自然界中硼资源用于冶炼硼硅铁合金的方法成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种通过自然界中存在的硼资源制备硼硅铁合金的方法及获得的产品。

具体来说，本发明通过如下技术方案实现的。

一种硼硅铁合金的生产方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将硼铁矿、含硼矿、硅石、碳质还原剂分别破碎，之后混合均匀进行焙烧，得到预还原热料；

(2)将步骤(1)得到的预还原热料进行熔炼，待其熔化，加入电石，得到熔融合金；

(3)将步骤(2)还原后的熔融合金熔铸成型，得到硼硅铁合金。

其中，步骤(1)中含硼矿为硼镁石，优选将硼镁石粉碎至粒度8mm～60mm后进行干燥，之后与其他原料混合均匀进行焙烧；

其中，步骤(1)中含硼矿为硼精矿或富硼渣，将其压制成粒度为8mm～60mm的球团，之后与其他原料混合均匀进行焙烧。

其中，步骤(1)中各原料按照如下比例加入硼铁矿、含硼矿的质量配比满足：(硼铁矿和含硼矿中全铁质量)/(硼铁矿和含硼矿中的总硼质量)≤8.5；硅石的配比满足：(硼铁矿和含硼矿中氧化镁总质量)/(硼铁矿、含硼矿和硅石中的二氧化硅总质量)为0.6～0.9；碳质还原剂配比满足：碳质还原剂中固定碳质量/(各类矿石中铁氧化物中氧质量和矿石中硼氧化物中氧质量的和)为0.85～1.4。

其中，步骤(1)中硼铁矿、硅石、碳质还原剂粉碎至粒度8mm～60mm；

其中，步骤(1)中的焙烧温度为930～1200℃。

其中，步骤(2)熔炼过程中生成的煤气回收用于步骤(1)焙烧的燃料

其中，步骤(1)中所述碳质还原剂是焦炭、无烟煤、烟煤、兰碳、石油焦、木炭的一种或几种。

其中，步骤(2)中的熔炼温度控制在1650℃以上。

其中，步骤(1)中焙烧在回转窑中进行，步骤(2)中的熔炼在矿热炉中进行。

本发明还提供了上述生产方法生产得到的硼硅铁合金。

其中，硼的重量百分含量大于5.0％，优选硼的重量百分含量大于9.0％。

本发明的有益效果如下：

本发明改变了旧的硼硅铁生产工艺，利用自然界存在的硼资源冶炼高品位硼硅铁合金，降低硼硅铁冶炼成本，并且采用预还原热料入炉冶炼大幅降低冶炼电耗。

硼铁矿中含有铁和B₂O₃，其中B₂O₃的品位比较低，难以用来冶炼高品位硼硅铁合金。硼镁石中B₂O₃的品位较高，铁的含量比较少。通过二者的合理配料，可以冶炼高品位的硼硅铁合金，使合金中硼的重量百分比大于5.0％，甚至大于9.0％。

本发明的原料是廉价容易获得的硼铁矿、硼镁石代替钢屑、废铁边角料、硼酸、硼酐，扩大了原料来源、有效降低生产成本。

在本发明步骤(1)中回转窑预还原处理各类矿石，预还原热料直接送入步骤(2)的矿热炉中熔炼，减少了电耗。

本发明获得的产品硼硅铁合金中硼品位较高，并且没有“铝热法”中带入的铝杂质，本发明方法制备的产品由于没有引入铝，因此产品中几乎不含铝，杂质碳含量低。

附图说明：

图1：本发明实施例1硼硅铁合金的制备流程

具体实施方式

本发明提供了一种原材料来源广泛、生产成本低、节约电耗的硼硅铁合金的生产方法。一种利用自然界硼资源冶炼高品位硼硅铁合金的方法，具体来说，其包括以下步骤：

(1)将硼铁矿、含硼矿、硅石、碳质还原剂分别破碎，之后混合均匀进行焙烧，得到预还原热料；