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制备201不锈钢基液的系统

来源:至德钢业 日期:2020-09-18 22:42:30 人气:107

本实用新型公开了制备201不锈钢基液的系统,包括:混合装置、成型装置、烘干装置、直接还原装置和熔炼装置。混合装置具有红土镍矿入口、贫锰铁矿入口、铬铁矿入口、还原煤入口和混合物料出口;成型装置具有混合物料入口和混合球团出口,混合物料入口与混合物料出口相连;烘干装置具有混合球团入口和烘干球团出口,混合球团入口与混合球团出口相连;直接还原装置具有烘干球团入口和金属化球团出口,烘干球团入口与烘干球团出口相连;熔炼装置具有金属化球团入口、焦炭入口、201不锈钢基液出口和熔分渣出口,金属化球团入口与金属化球团出口相连。采用该系统能简化生产流程、实现资源的优化配置、提高生产效率并降低冶炼成本和能耗。

1.一种制备201不锈钢基液的系统,其特征在于,包括:

混合装置,所述混合装置具有红土镍矿入口、贫锰铁矿入口、铬铁矿入口、还原煤入口和混合物料出口;

成型装置,所述成型装置具有混合物料入口和混合球团出口,所述混合物料入口与所述混合物料出口相连;

烘干装置,所述烘干装置具有混合球团入口和烘干球团出口,所述混合球团入口与所述混合球团出口相连;

直接还原装置,所述直接还原装置具有烘干球团入口和金属化球团出口,所述烘干球团入口与所述烘干球团出口相连;

熔炼装置,所述熔炼装置具有金属化球团入口、焦炭入口、201不锈钢基液出口和熔分渣出口,所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连。

2.根据权利要求1所述的制备201不锈钢基液的系统,其特征在于,进一步包括:

脱磷装置,所述脱磷装置具有201不锈钢基液入口、氧气入口、脱磷剂入口、脱磷201不锈钢基液出口和脱磷渣出口,所述201不锈钢基液入口与所述201不锈钢基液出口相连。

3.根据权利要求1所述的制备201不锈钢基液的系统,其特征在于,所述成型装置为对辊压球机。

4.根据权利要求1所述的制备201不锈钢基液的系统,其特征在于,所述烘干装置为链篦机。

5.根据权利要求1所述的制备201不锈钢基液的系统,其特征在于,所述直接还原装置为转底炉。

6.根据权利要求1所述的制备201不锈钢基液的系统,其特征在于,所述熔炼装置为电弧炉或矿热炉。

技术领域

本实用新型属于材料化工领域,具体而言,本实用新型涉及制备201不锈钢基液的系统。

背景技术

奥氏体不锈钢按其化学成分分为铬镍系(300)奥氏体不锈钢和铬锰系(200)奥氏体不锈钢两个系列。铬锰系(200)奥氏体不锈钢是在铬镍系奥氏体不锈钢基础上,往钢中加入锰和()氮代替贵重金属镍元素而发展起来的,它的奥氏体元素,除锰之外还有氮,一般还有适量的镍(4-6)200系列不锈钢是在20世纪40年代,由于镍资源的缺乏,美国开发的以锰代替镍的奥氏体不锈钢,由于其成本较低,我国江浙一带的大型民营企业和部分国有企业纷纷开展200系列不锈钢的生产。随着近几年镍价的攀升,以锰、氮代镍的低成本200系列不锈钢,以其良好的综合性能越来越受到人们的青睐。然而,传统的奥氏体不锈钢的生产工艺具有生产线繁多、工艺流程复杂以及成本高等缺点。因此,201不锈钢的生产工艺有待进一步改进。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本实用新型的一个目的在于提出制备201不锈钢基液的系统。采用本实用新型提出的制备201不锈钢基液的系统不仅可以简化生产流程、实现资源的优化配置并提高201不锈钢基液的生产效率,还能大幅降低冶炼成本和能耗。

本实用新型是基于以下问题提出的:

奥氏体不锈钢的生产则需要依赖于红土镍矿、铬铁矿、锰矿等资源。传统的奥氏体不锈钢冶炼生产工艺,主要是利用红土镍矿、铬铁矿、锰矿各自通过火法冶炼,分别得到镍铁合金、铬铁合金、锰铁合金,再将镍铁合金、铬铁合金、锰铁合金与其它添加矿料混合炼钢。这样传统工艺主要存在几方面的缺陷:一是生产线繁多、工艺流程复杂,需要将红土镍矿、铬铁矿、锰矿分别烧结、冶炼后再混合炼钢,加之多条生产线上设备建设、维护等成本较高;二是能耗较大、成本较高,因为红土镍矿、铬铁矿、锰矿的烧结分散导致耗碳量和热散失增加,并且铬铁矿单独冶炼的熔点较高、能耗较大,同时分别冶炼熔剂加入量大也导致渣量增加,增加了企业的节能减排压力;三是为了便于运往炼钢生产线,通过不同生产线冶炼得到镍铁合金、铬铁合金、锰铁合金后需要冷凝为合金块,造成热量损失,而炼钢生产线中又须要将镍铁、铬铁、锰铁的合金块重新加热冶炼而再次消耗能量,导致多方面的能耗增加。

为此,根据本实用新型的一个方面,本实用新型提出了一种制备201不锈钢基液的系统,包括:

混合装置,所述混合装置具有红土镍矿入口、贫锰铁矿入口、铬铁矿入口、还原煤入口和混合物料出口;

成型装置,所述成型装置具有混合物料入口和混合球团出口,所述混合物料入口与所述混合物料出口相连;

烘干装置,所述烘干装置具有混合球团入口和烘干球团出口,所述混合球团入口与所述混合球团出口相连;

直接还原装置,所述直接还原装置具有烘干球团入口和金属化球团出口,所述烘干球团入口与所述烘干球团出口相连;

熔炼装置,所述熔炼装置具有金属化球团入口、焦炭入口、201不锈钢基液出口和熔分渣出口,所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连。

根据本实用新型上述实施例的制备201不锈钢基液的系统,通过依次设置混合装置、成型装置、烘干装置、直接还原装置和熔炼装置,可以将镍铁合金、铬铁合金和锰铁合金的生产整合到一条生产线上。由此,不仅能够直接利用红土镍矿、贫锰铁矿和铬铁矿生产含镍、锰和铬元素的201不锈钢基液,达到简化工艺流程、省去熔剂的配入、大幅降低冶炼能耗和生产成本的效果,还能进一步提高对201不锈钢基液的冶炼效率。

另外,根据本实用新型上述实施例的制备201不锈钢基液的系统还可以具有如下附加的技术特征:

在本实用新型中,制备201不锈钢基液的系统进一步包括:脱磷装置,所述脱磷装置具有201不锈钢基液入口、氧气入口、脱磷剂入口、脱磷201不锈钢基液出口和脱磷渣出口,所述201不锈钢基液入口与所述201不锈钢基液出口相连。由此,可以进一步提高201不锈钢基液的品质。

在本实用新型中,所述成型装置为对辊压球机。由此,可以进一步提高成型处理的效率。

在本实用新型中,所述烘干装置为链篦机。由此,可以进一步提高烘干处理的效率。

在本实用新型中,所述直接还原装置为转底炉。由此,可以进一步提高还原处理的效率。

在本实用新型中,所述熔炼装置为电弧炉或矿热炉。由此,可以进一步提高熔分处理的效率。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。

根据本实用新型的一个方面,本实用新型提出了一种制备201不锈钢基液的系统,如图1所示,包括:混合装置100、成型装置200、烘干装置300、直接还原装置400和熔炼装置500。

其中,混合装置100具有红土镍矿入口110、贫锰铁矿入口120、铬铁矿入口130、还原煤入口140和混合物料出口150;成型装置200具有混合物料入口210和混合球团出口220,混合物料入口210与混合物料出口150相连;烘干装置300具有混合球团入口310和烘干球团出口320,混合球团入口310与混合球团出口220相连;直接还原装置400具有烘干球团入口410和金属化球团出口420,烘干球团入口410与烘干球团出口320相连;熔炼装置500具有金属化球团入口510、焦炭入口520201不锈钢基液出口530和熔分渣出口540,金属化球团入口510与金属化球团出口420相连。

根据本实用新型上述实施例的制备201不锈钢基液的系统,通过依次设置混合装置100、成型装置200、烘干装置300、直接还原装置400和熔炼装置500,可以将镍铁合金、铬铁合金和锰铁合金的生产整合到一条生产线上。由此,不仅能够直接利用红土镍矿、贫锰铁矿和铬铁矿生产含镍、锰和铬元素的201不锈钢基液,达到简化工艺流程、省去熔剂的配入、大幅降低冶炼能耗和生产成本的效果,还能进一步提高对201不锈钢基液的冶炼效率。

下面参考图1-2对本实用新型上述实施例的制备201不锈钢基液的系统进行详细描述。

混合装置100

根据本实用新型的实施例,混合装置100具有红土镍矿入口110、贫锰铁矿入口120、铬铁矿入口130、还原煤入口140和混合物料出口150。混合装置100适于对红土镍矿、贫锰铁矿、铬铁矿和还原煤进行混合处理,以便得到混合物料。由此,不仅可以将镍铁合金、铬铁合金和锰铁合金的生产整合到一条生产线上,达到简化工艺流程、省去熔剂的配入、大幅降低冶炼能耗和生产成本的效果,还能进一步提高对201不锈钢基液的冶炼效率。

根据本实用新型的具体实施例,红土镍矿、贫锰铁矿、铬铁矿和还原煤的质量比可以为(60-70)(10-20)(12-16)(10-20)。本实用新型中通过加入上述配比的红土镍矿、贫锰铁矿和铬铁矿,不仅可以为201不锈钢基液提供足够的镍含量、锰含量和铬含量,还无需额外加入熔剂/或其他添加剂即可实现对201不锈钢基液的冶炼,发明人发现,红土镍矿中氧化镁和二氧化硅的含量很高,这两种成分均可替代传统铬铁矿熔炼过程中添加的硅石和白云石熔剂,同时,贫锰铁矿中的铁还能进一步促进红土镍矿中镍的回收,因此,在利用红土镍矿、贫锰铁矿和铬铁矿这三种物料制备201不锈钢基液时,三者是协同作用,互相影响,而无需额外添加任何熔剂和/或其他添加剂。由此,本实用新型中通过选用上述配比的红土镍矿、贫锰铁矿和铬铁矿不仅能进一步降低原料成本,还能减少后续冶炼环节的渣系调整和能量消耗,有助于节能减排。此外,本实用新型中通过加入上述配比的还原煤,还可以使后续还原处理过程中混合物料中全部的镍、大部分的铁、少量的锰和铬被还原到金属状态,进而能够大幅降低后续熔分处理的能耗并提高熔分处理的效率。

根据本实用新型的具体实施例,红土镍矿中镍的质量分数可以不低于1.6%,铁的质量分数可以为15-25%,二氧化硅的质量分数可以为35-45%,氧化镁的质量分数可以为15-25%。本实用新型中通过采用上述成分的红土镍矿,不仅可以使最终制备得到的201不锈钢基液中的镍含量合格,还可以省去铬铁冶炼过程中所需的熔剂,使混合物料可以在不外配熔剂的条件下实现201不锈钢基液的冶炼,进而降低原料成本。

根据本实用新型的具体实施例,贫锰铁矿中锰的质量分数可以为10-20%,铁的质量分数可以为25-35%。本实用新型中通过采用含有上述锰和铁含量的贫锰铁矿,不仅可以使最终制备得到的201不锈钢基液中的锰含量合格,还能进一步促进红土镍矿中镍的回收,进而可以进一步提高原料的利用率和201不锈钢基液的品质。

根据本实用新型的具体实施例,铬铁矿中铬的质量分数可以为35-50%,铁的质量分数可以为15-20%。本实用新型中通过采用上述成分的铬铁矿,可以使最终制备得到的201不锈钢基液中的铬含量合格。

根据本实用新型的具体实施例,还原煤中固定碳含量可以不低于75重量%。由此,可以进一步提高后续还原处理的效率和金属化球团的金属化率。

根据本实用新型的具体实施例,红土镍矿、贫锰铁矿和铬铁矿的粒径可以均不大于3mm。由此,在成型过程中,不仅可以使红土镍矿、贫锰铁矿、铬铁矿和还原煤能够充分接触,进而提高后续还原处理的效率和金属化球团的金属化率,还能有效利用廉价易得的贫锰铁矿和铬铁矿的粉料,并进一步降低原料成本。根据本实用新型的具体实施例,红土镍矿、贫锰铁矿和铬铁矿的粒径可以优选为均不大于1mm,由此,可以进一步提高后续还原处理的效率和金属化球团的金属化率,并有效利用贫锰铁矿和铬铁矿的粉料。

成型装置200

根据本实用新型的实施例,成型装置200具有混合物料入口210和混合球团出口220,混合物料入口210与混合物料出口150相连。成型装置200适于对混合物料进行成型处理,以便得到混合球团。

根据本实用新型的具体实施例,经过成型处理得到的混合球团的最大直径可以不大于30mm。由此,可以进一步提高后续还原处理的效率。

根据本实用新型的具体实施例,经过成型处理得到的混合球团的落下强度为能够耐受5次以上。由此,可以使混合球团具有一定的强度,进而有利于后续工艺的顺利进行。

需要说明的是,本实用新型中所提到的术语落下强度均定义为从半米高的半空自由下落到钢板上的耐受次数,例如第6次摔落时碎裂,则落下强度为5次。

根据本实用新型的具体实施例,成型装置200可以为对辊压球机。由此,可以进一步提高成型处理的效率。

烘干装置300

根据本实用新型的实施例,烘干装置300具有混合球团入口310和烘干球团出口320,混合球团入口310与混合球团出口220相连。烘干装置300适于对混合球团进行烘干处理,以便得到烘干球团。

根据本实用新型的具体实施例,在烘干装置300内对混合球团进行烘干处理的温度可以为180-220摄氏度,烘干时间不低于两小时,由此,可以进一步提高烘干处理的效率和烘干效果,并使烘干球团的水含量不高于2重量%,进而显著降低后续还原处理的能耗,并提高还原处理效率。根据本实用新型的具体实施例,烘干处理的温度可以优选在200摄氏度的温度条件下烘干2小时以上。

根据本实用新型的具体实施例,烘干装置300可以为链篦机。由此,可以进一步提高烘干处理的效率。

直接还原装置400

根据本实用新型的实施例,直接还原装置400具有烘干球团入口410和金属化球团出口420,烘干球团入口410与烘干球团出口320相连。直接还原装置400适于对烘干球团进行还原处理,以便得到金属化球团。

根据本实用新型的具体实施例,在直接还原装置400内对烘干球团进行还原处理的过程中,主要发生碳的气化反应、铁、锰以及镍的氧化物的还原反应和分解反应,如下所示:

CO2+C2CO

Fe2O3+C2FeO+CO

FeO+CFe+CO

FeO+COFe+CO2

NiO+CNi+CO

NiO+CONi+CO2

14Cr2O3+54C4Cr7C3+42CO

2MnO2+COMn2O3+CO2

3Mn2O3+CO2Mn3O4+CO2

Mn3O4+CO3MnO+CO2

由此,通过在直接还原装置400内对烘干球团进行还原处理,可以使烘干球团中全部的镍、大部分的铁、少量的锰和铬被还原到金属状态,提高金属化球团的金属化率,进而大幅降低后续熔分处理的能耗并提高熔分处理的效率。

根据本实用新型的具体实施例,还原处理可以在1350-1450℃的温度条件下进行30-50min完成。本实用新型中通过采用上述还原处理条件,可以使烘干球团中全部的镍、大部分的铁、少量的锰和铬被还原到金属状态,使金属化球团中铁的金属化率不低于80%,铬的金属化率不低于40%。由此,可以大幅降低后续熔分处理的能耗并进一步提高熔分处理的效率。

根据本实用新型的具体实施例,直接还原装置400可以为转底炉。由此,可以进一步提高还原处理的效率。

根据本实用新型的具体实施例,本实用新型中通过在熔炼装置500之前设置直接还原装置400,能够直接制备得到含镍、锰和铬的201不锈钢基液。本实用新型中通过采用上述设置可以有效避免分别将镍铁、铬铁、锰铁的热合金液冷却为合金块后再按比例混合加热的操作,使最终制备得到的201不锈钢基液能够直接进行吹炼生产不锈钢,进而能够进一步减少热量损失、降低生产能耗,并使得生产流程紧凑,有助于简化201不锈钢基液的生产线,避免因流程分散导致的设备管理、维护成本增加的问题。

熔炼装置500

根据本实用新型的实施例,熔炼装置500具有金属化球团入口510、焦炭入口520201不锈钢基液出口530和熔分渣出口540,金属化球团入口510与金属化球团出口420相连。熔炼装置500适于对金属化球团和焦炭进行熔分处理,以便得到201不锈钢基液。

根据本实用新型的具体实施例,在熔炼装置500内对金属化球团和焦炭进行熔分处理的过程中,主要进行对铁和锰的氧化物的深度还原,主要反应如下所示:

FeO+CFe+CO

2Cr2O3+6C4Cr+6CO

MnO+CMn+CO

由此,可以使金属化球团中未被还原的铁、锰和铬的氧化物在熔分处理过程被进一步深度还原,最终得到含镍、锰和铬元素含量合格的201不锈钢基液。

根据本实用新型的具体实施例,金属化球团和焦炭的质量比可以为100(5-10)。由此,可以使金属化球团中未被还原的铁、锰和铬的氧化物在熔分处理过程被充分还原,最终得到含镍、锰和铬元素含量合格的201不锈钢基液。

根据本实用新型的具体实施例,可以将还原处理得到的金属化球团直接热态送入熔炼装置500内进行熔分处理。由此,可以进一步降低后续熔分处理的能耗并提高熔分处理的效率。

根据本实用新型的具体实施例,通过采用本实用新型上述制备201不锈钢基液的系统和条件,可以使最终制备得到的201不锈钢基液中镍的含量达到3.5-4.5重量%,锰的含量达到6-10重量%,铬的含量达到15-19重量%,且制备得到的201不锈钢基液可以直接吹炼生产不锈钢。

根据本实用新型的具体实施例,熔炼装置500可以为电弧炉或矿热炉。由此,可以进一步提高熔分处理的效率。

根据本实用新型的具体实施例,如图2所示,制备201不锈钢基液的系统可以进一步包括:脱磷装置600

脱磷装置600

根据本实用新型的实施例,脱磷装置600具有201不锈钢基液入口610、氧气入口620、脱磷剂入口630、脱磷201不锈钢基液出口640和脱磷渣出口650201不锈钢基液入口610201不锈钢基液出口530相连。脱磷装置600适于在加入脱磷剂条件下和氧气气氛下对201不锈钢基液进行脱磷处理,以便得到脱磷201不锈钢基液。

根据本实用新型的具体实施例,当201不锈钢基液中含磷高于0.04重量%时,可以采用脱磷装置600并在氧气气氛下对201不锈钢基液进行脱磷处理,使201不锈钢基液中磷含量不高于0。04%。由此,可以进一步提高201不锈钢基液的品质。

为了方便理解本实用新型上述实施例的制备201不锈钢基液的系统,下面对利用上述制备201不锈钢基液的系统制备201不锈钢基液的方法进行详细描述。

根据本实用新型的具体实施例,利用上述制备201不锈钢基液的系统制备201不锈钢基液的方法,包括:

(1)将红土镍矿、贫锰铁矿、铬铁矿和还原煤供给至混合装置100内进行混合处理,以便得到混合物料;(2)将混合物料供给至成型装置200内进行成型处理,以便得到混合球团;(3)将混合球团供给至烘干装置300内进行烘干处理,以便得到烘干球团;(4)将烘干球团供给至直接还原装置400内进行还原处理,以便得到金属化球团;(5)将金属化球团和焦炭供给至熔炼装置500内进行熔分处理,以便得到201不锈钢基液。

根据本实用新型上述实施例的制备201不锈钢基液的方法,可以将镍铁合金、铬铁合金和锰铁合金的生产整合到一条生产线上。由此,不仅能够直接利用红土镍矿、贫锰铁矿和铬铁矿生产含镍、锰和铬元素的201不锈钢基液,达到简化工艺流程、降低熔剂的配入量、大幅降低冶炼能耗和生产成本的目的,还能进一步提高对201不锈钢基液的冶炼效率。

下面参考图3-4对本实用新型上述实施例的制备201不锈钢基液的方法进行详细描述。

S100:将红土镍矿、贫锰铁矿、铬铁矿和还原煤进行混合处理得到混合物料

根据本实用新型的实施例,将红土镍矿、贫锰铁矿、铬铁矿和还原煤供给至混合装置100内进行混合处理,以便得到混合物料。由此,不仅可以将镍铁合金、铬铁合金和锰铁合金的生产整合到一条生产线上,达到简化工艺流程、省去熔剂的配入、大幅降低冶炼能耗和生产成本的效果,还能进一步提高对201不锈钢基液的冶炼效率。

根据本实用新型的具体实施例,本实用新型提出的制备201不锈钢基液的方法中不添加任何熔剂和/或其他添加剂。

根据本实用新型的具体实施例,红土镍矿、贫锰铁矿、铬铁矿和还原煤的质量比可以为(60-70)(10-20)(12-16)(10-20)。本实用新型中通过加入上述配比的红土镍矿、贫锰铁矿和铬铁矿,不仅可以为201不锈钢基液提供足够的镍含量、锰含量和铬含量,还无需额外加入熔剂/或其他添加剂即可实现对201不锈钢基液的冶炼,发明人发现,红土镍矿中氧化镁和二氧化硅的含量很高,这两种成分均可替代传统铬铁矿熔炼过程中添加的硅石和白云石熔剂,同时,贫锰铁矿中的铁还能进一步促进红土镍矿中镍的回收,因此,在利用红土镍矿、贫锰铁矿和铬铁矿这三种物料制备201不锈钢基液时,三者是协同作用,互相影响,而无需额外添加任何熔剂和/或其他添加剂。由此,本实用新型中通过选用上述配比的红土镍矿、贫锰铁矿和铬铁矿不仅能进一步降低原料成本,还能减少后续冶炼环节的渣系调整和能量消耗,有助于节能减排。此外,本实用新型中通过加入上述配比的还原煤,还可以使后续还原处理过程中混合物料中全部的镍、大部分的铁、少量的锰和铬被还原到金属状态,进而能够大幅降低后续熔分处理的能耗并提高熔分处理的效率。

根据本实用新型的具体实施例,红土镍矿中镍的质量分数可以不低于1.6%,铁的质量分数可以为15-25%,二氧化硅的质量分数可以为35-45%,氧化镁的质量分数可以为15-25%。本实用新型中通过采用上述成分的红土镍矿,不仅可以使最终制备得到的201不锈钢基液中的镍含量合格,还可以省去铬铁冶炼过程中所需的熔剂,使混合物料可以在不外配熔剂的条件下实现201不锈钢基液的冶炼,进而降低原料成本。

根据本实用新型的具体实施例,贫锰铁矿中锰的质量分数可以为10-20%,铁的质量分数可以为25-35%。本实用新型中通过采用含有上述锰和铁含量的贫锰铁矿,不仅可以使最终制备得到的201不锈钢基液中的锰含量合格,还能进一步促进红土镍矿中镍的回收,进而可以进一步提高原料的利用率和201不锈钢基液的品质。

根据本实用新型的具体实施例,铬铁矿中铬的质量分数可以为35-50%,铁的质量分数可以为15-20%。本实用新型中通过采用上述成分的铬铁矿,可以使最终制备得到的201不锈钢基液中的铬含量合格。

根据本实用新型的具体实施例,还原煤中固定碳含量可以不低于75重量%。由此,可以进一步提高后续还原处理的效率和金属化球团的金属化率。

根据本实用新型的具体实施例,红土镍矿、贫锰铁矿和铬铁矿的粒径可以均不大于3mm。由此,在成型过程中,不仅可以使红土镍矿、贫锰铁矿、铬铁矿和还原煤能够充分接触,进而提高后续还原处理的效率和金属化球团的金属化率,还能有效利用廉价易得的贫锰铁矿和铬铁矿的粉料,并进一步降低原料成本。根据本实用新型的具体实施例,红土镍矿、贫锰铁矿和铬铁矿的粒径可以优选为均不大于1mm,由此,可以进一步提高后续还原处理的效率和金属化球团的金属化率,并有效利用贫锰铁矿和铬铁矿的粉料。

S200:将混合物料进行成型处理得到混合球团

根据本实用新型的实施例,将混合物料供给至成型装置200内进行成型处理,以便得到混合球团。

根据本实用新型的具体实施例,经过成型处理得到的混合球团的最大直径可以不大于30mm。由此,可以进一步提高后续还原处理的效率。

根据本实用新型的具体实施例,经过成型处理得到的混合球团的落下强度为能够耐受5次以上。由此,可以使混合球团具有一定的强度,进而有利于后续工艺的顺利进行。

根据本实用新型的具体实施例,成型装置200可以为对辊压球机。由此,可以进一步提高成型处理的效率。

S300:将混合球团进行烘干处理得到烘干球团

根据本实用新型的实施例,将混合球团供给至烘干装置300内进行烘干处理,以便得到烘干球团。

根据本实用新型的具体实施例,在烘干装置300内对混合球团进行烘干处理的温度可以为180-220摄氏度,烘干时间不低于两小时,由此,可以进一步提高烘干处理的效率和烘干效果,并使烘干球团的水含量不高于2重量%,进而显著降低后续还原处理的能耗,并提高还原处理效率。根据本实用新型的具体实施例,烘干处理的温度可以优选在200摄氏度的温度条件下烘干2小时以上。

根据本实用新型的具体实施例,烘干装置300可以为链篦机。由此,可以进一步提高烘干处理的效率。

S400:将烘干球团进行还原处理得到金属化球团

根据本实用新型的实施例,将烘干球团供给至直接还原装置400内进行还原处理,以便得到金属化球团。

根据本实用新型的具体实施例,在直接还原装置400内对烘干球团进行还原处理的过程中,主要发生碳的气化反应、铁、锰以及镍的氧化物的还原反应和分解反应,如下所示:

CO2+C2CO

Fe2O3+C2FeO+CO

FeO+CFe+CO

FeO+COFe+CO2

NiO+CNi+CO

NiO+CONi+CO2

14Cr2O3+54C4Cr7C3+42CO

2MnO2+COMn2O3+CO2

3Mn2O3+CO2Mn3O4+CO2

Mn3O4+CO3MnO+CO2

由此,通过在直接还原装置400内对烘干球团进行还原处理,可以使烘干球团中全部的镍、大部分的铁、少量的锰和铬被还原到金属状态,提高金属化球团的金属化率,进而大幅降低后续熔分处理的能耗并提高熔分处理的效率。

根据本实用新型的具体实施例,还原处理可以在1350-1450℃的温度条件下进行30-50min完成。本实用新型中通过采用上述还原处理条件,可以使烘干球团中全部的镍、大部分的铁、少量的锰和铬被还原到金属状态,使金属化球团中铁的金属化率不低于80%,铬的金属化率不低于40%。由此,可以大幅降低后续熔分处理的能耗并进一步提高熔分处理的效率。

根据本实用新型的具体实施例,直接还原装置400可以为转底炉。由此,可以进一步提高还原处理的效率。

根据本实用新型的具体实施例,本实用新型中通过在熔炼装置500之前设置直接还原装置400,能够直接制备得到含镍、锰和铬的201不锈钢基液。本实用新型中通过采用上述设置可以有效避免分别将镍铁、铬铁、锰铁的热合金液冷却为合金块后再按比例混合加热的操作,使最终制备得到的201不锈钢基液能够直接进行吹炼生产不锈钢,进而能够进一步减少热量损失、降低生产能耗,并使得生产流程紧凑,有助于简化201不锈钢基液的生产线,避免因流程分散导致的设备管理、维护成本增加的问题。

S500:将金属化球团和焦炭进行熔分处理得到201不锈钢基液

根据本实用新型的实施例,将金属化球团和焦炭供给至熔炼装置500内进行熔分处理,以便得到201不锈钢基液。

根据本实用新型的具体实施例,在熔炼装置500内对金属化球团和焦炭进行熔分处理的过程中,主要进行对铁和锰的氧化物的深度还原,主要反应如下所示:

FeO+CFe+CO

2Cr2O3+6C4Cr+6CO

MnO+CMn+CO

由此,可以使金属化球团中未被还原的铁、锰和铬的氧化物在熔分处理过程被进一步深度还原,最终得到含镍、锰和铬元素含量合格的201不锈钢基液。

根据本实用新型的具体实施例,金属化球团和焦炭的质量比可以为100(5-10)。由此,可以使金属化球团中未被还原的铁、锰和铬的氧化物在熔分处理过程被充分还原,最终得到含镍、锰和铬元素含量合格的201不锈钢基液。

根据本实用新型的具体实施例,可以将还原处理得到的金属化球团直接热态送入熔炼装置500内进行熔分处理。由此,可以进一步降低后续熔分处理的能耗并提高熔分处理的效率。

根据本实用新型的具体实施例,通过采用本实用新型上述制备201不锈钢基液的系统和条件,可以使最终制备得到的201不锈钢基液中镍的含量达到3.5-4.5重量%,锰的含量达到6-10重量%,铬的含量达到15-19重量%,且制备得到的201不锈钢基液可以直接吹炼生产不锈钢。

根据本实用新型的具体实施例,熔炼装置500可以为电弧炉或矿热炉。由此,可以进一步提高熔分处理的效率。

根据本实用新型的具体实施例,如图4所示,制备201不锈钢基液的方法可以进一步包括:将201不锈钢基液和脱磷剂供给至脱磷装置内并在氧气气氛下进行脱磷处理,以便得到脱磷201不锈钢基液。由此,可以进一步提高201不锈钢基液的品质。

根据本实用新型的具体实施例,当201不锈钢基液中含磷高于0。04重量%时,可以采用脱磷装置600并在氧气气氛下对201不锈钢基液进行脱磷处理,使201不锈钢基液中磷含量不高于0.04%。由此,可以进一步提高201不锈钢基液的品质。

实施例1

将粒径均为3mm的红土镍矿(Ni的质量分数为1.8%,Fe的质量分数为18%,MgO的质量分数为20%,SiO2的质量分数为36)、贫锰铁矿(Mn的质量分数为20%,Fe的质量分数为30)和铬铁矿(Cr的质量分数为40%,Fe的质量分数为18)与还原煤按质量比为68:18:14:15在混合装置内进行混合处理得到混合物料,将混合物料在对辊压球机上进行成型处理得到混合球团,将混合球团送入链篦机内烘干得到烘干球团(含水率小于2重量%),混合球团和烘干球团的半米落下强度均在10次以上。将烘干球团送入转底炉内进行还原处理,还原温度为1400℃,还原时间为40min,还原结束后得到热态金属化球团,测得铁的金属化率为85%,铬的金属化率为45%,将热态金属化球团与焦炭按照10:1的质量比配料后热送到电弧炉内进行熔分处理,熔分处理结束后渣铁分离得到含镍、锰、铬的201不锈钢基液和熔分渣,其中,201不锈钢基液经过分析得出Ni含量为4.2重量%,Mn含量为10重量%和Cr含量为16。5重量%,NiMnCr的回收率分别为95%、80%和90%,与现有技术相比,整条工艺节能40%。

实施例2

将粒径均为1mm的红土镍矿(Ni的质量分数为2.0%,Fe的质量分数为25%,MgO的质量分数为15%,SiO2的质量分数为40)、贫锰铁矿(Mn的质量分数为15%,Fe的质量分数为35)和铬铁矿(Cr的质量分数为45%,Fe的质量分数为16)与还原煤按质量比为60:20:15:15在混合装置内进行混合处理得到混合物料,将混合物料在对辊压球机上进行成型处理得到混合球团,将混合球团送入链篦机内烘干得到烘干球团(含水率小于2重量%),混合球团和烘干球团的半米落下强度均在10次以上。将烘干球团送入转底炉内进行还原处理,还原温度为1450℃,还原时间为35min,还原结束后得到热态金属化球团,测得铁的金属化率为82%,铬的金属化率为47%,将热态金属化球团与焦炭按照20:1的质量比配料后热送到电弧炉内进行熔分处理,熔分处理结束后渣铁分离得到含镍、锰、铬的201不锈钢基液和熔分渣,其中,201不锈钢基液经过分析得出Ni含量为4.0重量%,Mn含量为8.6%和Cr含量为16。8%,NiMnCr的回收率分别为96%、82%和92%,与现有技术相比,整条工艺节能36%。

实施例3

将粒径均为1mm的红土镍矿(Ni的质量分数为1。9%,Fe的质量分数为25%,MgO的质量分数为25%,SiO2的质量分数为38)、贫锰铁矿(Mn的质量分数为18%,Fe的质量分数为32)和铬铁矿(Cr的质量分数为38%,Fe的质量分数为15)与还原煤按质量比为70:16:14:12在混合装置内进行混合处理得到混合物料,将混合物料在对辊压球机上进行成型处理得到混合球团,将混合球团送入链篦机内烘干得到烘干球团(含水率小于2重量%),混合球团和烘干球团的半米落下强度均在10次以上。将烘干球团送入转底炉内进行还原处理,还原温度为1350℃,还原时间为50min,还原结束后得到热态金属化球团,测得铁的金属化率为84%,铬的金属化率为50%,将热态金属化球团与焦炭按照100:8的质量比配料后热送到电弧炉内进行进行熔分处理,熔分处理结束后渣铁分离得到含镍、锰、铬的201不锈钢基液和熔分渣,其中,201不锈钢基液经过分析得出Ni含量为4.5重量%,Mn含量为8.09重量%,Cr含量为17.2重量%,P含量为0.10重量%,将201不锈钢基液和脱磷剂加入脱磷装置内,通过氧枪向201不锈钢基液进行吹氧,动态监测201不锈钢基液中P的含量,当P含量低于0.04重量%时完成脱磷处理,最终NiMnCr的回收率分别为97%、83%和93%,与现有技术相比,整条工艺节能30%。

实施例4

将粒径均为1mm的红土镍矿(Ni的质量分数为1.6%,Fe的质量分数为16%,MgO的质量分数为15%,SiO2 45)、贫锰铁矿(Mn的质量分数为10%,Fe的质量分数为34)和铬铁矿(Cr的质量分数为35%,Fe的质量分数为15)与还原煤按质量比63:19:12:10在混合装置内进行混合处理得到混合物料,将混合物料在对辊压球机上进行成型处理得到混合球团,将混合球团送入链篦机内烘干得到烘干球团(含水率小于2重量%),混合球团和烘干球团的半米落下强度均在10次以上。将烘干球团送入转底炉内进行还原处理,还原温度为1450℃,还原时间为30min,还原结束后得到热态金属化球团,测得铁的金属化率为80%,铬的金属化率为40%,将热态金属化球团和焦炭按照100:9的质量比配料后后热送到电弧炉内进行熔分处理,熔分处理结束后渣铁分离得到含镍、锰、铬的201不锈钢基液和熔分渣,其中,201不锈钢基液经过分析得出Ni含量为4.03重量%,Mn含量为8.00重量%,Cr含量为16。5重量%,P含量为0。08重量%,将201不锈钢基液和脱磷剂加入脱磷装置内,通过氧枪向201不锈钢基液进行吹氧,动态监测201不锈钢基液中P的含量,当P含量低于0.04重量%时完成脱磷处理,NiMnCr的回收率分别为95%、80%和90%,与现有技术相比,整条工艺节能38%。

在本说明书的描述中,参考术语一个实施例一些实施例示例具体示例、或一些示例等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本实用新型的限制,本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

本文标签:201不锈钢 

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