矿热炉冶炼高品位硅钙钡合金工艺制造技术

本发明专利技术矿热炉冶炼高品位硅钙钡合金工艺，为铁合金冶炼工艺。以硅石、石灰、钡矿为原料，焦炭为还原剂，配比为１００∶（２０～３０）∶（２０～３０），焦炭按硅、钙、钡还原的理论值９５％配入。采用硅石和焦炭，石灰和焦炭、钡矿分层加入矿热炉，利用熔池内的硅和焦炭还原金属钡、钙元素。利用ＳｉＯ↓［２］.焦炭.ＢａＯ，可以破坏各种碳化物，分解硅酸盐，防止炉底上涨。本发明专利技术工艺简单、稳定、硅、钙、钡回收率达５５～７５％，电耗较低，经济效益高。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铁合金生产工艺。钡元素是炼钢过程中的强的脱氧剂和脱硫剂，能控制钢中夹杂物形态，减少钢中的夹杂物，并能改善浇注和铸造工艺条件，提高钢材的机械性能;因此，钡在冶金工业应用及其含钡合金生产，愈来愈引起人们的重视。70年代西欧，美国、苏联相继生产了Si-Ca-Ba合金，其规格含硅余量～62%，含钙13～20%，含钡10～18%，铝小于1.25～2.5%，铁小于10～15%。Si-Ca-Ba合金生产方法，美、英等国采用重熔法，苏联采用矿热法的混料法，我国重庆铁合金厂采用矿热炉混合法生产含钡7～9%的硅钙钡合金，南京特种合金厂采用重熔法生产含钡5～7%的硅钙钡合金。目前，生产硅钙钡合金方法中，重熔法是应用硅钙及硅钡合金重熔冶炼，其原料成本高，元素烧损大，且能源耗费较大。矿热炉混料法生产硅钙钡合金，生产过程中易于形成高熔点的硅酸钡、硅酸钙及SiC、CaC2、BaC2等各种碳化物，形成炉渣，且沉积炉底造成炉底上涨，电极上抬，影响正常生产，甚至被迫停炉。本专利技术目的是依据矿热炉混料法生产Si-Ca-Ba合金易形成高熔点的硅酸钡及碳化物造成炉底上涨、电极上抬而破坏其稳定的生产的缺点，采用硅石和焦炭、石灰和焦炭及钡矿，以分层加入的方法，利用焦炭，以及还原出来的硅作为还原剂，提高钡的还原率，并以适当地选择(CaO+BaO)/SiO2的配比，合理的供电制度，可以生产高品位的硅i-Ca、Ba合金。本专利技术的主要内容，选择原料硅石、钡矿、石灰和焦炭，其中硅石含SiO2≥95%，钡矿含有BaSO4(或BaCO3)≥90%，焦炭为冶金用焦，固定碳≥80%，石灰中含CaO≥90%，其它杂质愈少愈好;原料配比硅石∶石灰∶钡矿为100∶(20～30)∶(20～30)，焦炭为还原剂按理论值的95%加入。将原料放入矿热炉内进行熔炼。本专利技术冶炼方法的特点是采用分层法，将按比例混合均匀的硅石和焦炭;石灰和焦炭;首先将硅石与焦炭的混合物及石灰与焦炭的混合物，分层地加入矿热炉内熔炼，再分批地加入钡矿。如此循环地加料和定时地熔炼，定期放出冶炼的Si-Ca°Ba合金。冶炼过程中，形成的炉渣成分，主要通过严格控制原料加入的配比，以控制石灰与钡矿配比为0.5～1.0，石灰和钡矿与硅石之比为0.4～1.0，来实现炉渣成分控制CaO/BaO为0.5～1.0，(CaO+BaO)/SiO2为0.4～1.0，还原剂焦炭，以还原Si、Ca、Ba所需炭量的95%的量加入。本专利技术是以硅石与焦炭及石炭与焦炭的分层加入为基础，再加入钡矿;这样，可利用焦炭可分解高熔点的硅酸盐，SiO2可破坏碳化物SiC、CaC2、BaC2等;并且利用上述反应产物在熔池中形成的〔Si〕和少量焦炭中的碳还原钡，利用硅石破坏碳化钙(CaC2)和碳化钡(BaC2)及炉内其它的还原反应，还原硅、钙、钡合金。其主要反应1.冶炼前期主要是提高炉温，修整坩埚，干灼炉底，使已形成的高熔点的硅酸盐、各种碳化物SiC、CaC2、BaC2的分解2.冶炼中期生成CaC2和利用熔池中的硅和加入的焦炭为还原剂，还原Ba元素还有加入石灰和C生成CaC23.冶炼后期利用硅石破坏碳化物CaC2、BaC2等，以生成Si、Ca、Ba合金因BaO与CaO有共同的特性，进行各种反应都非常相似。本专利技术为分层法操作，利用氧化钡与碳化物和硅酸盐的反应和稀释，以减少或消除硅酸盐物质造成炉底上涨，且可控制和处理炉底上涨。本专利技术选择560KVA，1000KVA，1800KVA，3200KVA矿热炉，以560，1000KVA为好，其操作方便，技术可靠，其炉子和电气参数，以560KVA，1000KVA为例 本专利技术的工艺制度，能够保证电极插入深度，供电和工艺稳定;供电制度为低电压，大电流，其使用功率为560-530KWh，及1000-850KWh，功率因数CO2θ＝0.82～0.85，电压55～65伏特，电流大于3000安培，电极插入深度为1.6m，比硅钙分层冶炼法的电极插入深度增加200～300mm，560KVA的变压器，生产率为1.0～1.2吨/昼夜，1000KVA的为1.3～1.5吨/昼夜，电耗15000～15200KWh/吨合金。本专利技术生产高品位Si-Ca·Ba合金成分元素 Si Ca Ba Al Fe% 45/50 17/20 17/20 ≤2.0 余量该合金成分中钡和钙的成分均已达到西欧各国的标准的上限，超过采用矿热炉混料法生产的钡和钙的成分。因此，本专利技术是高品位Si-Ca·Ba合金生产的好方法。本专利技术元素回收率，硅、钙、钡的回收率分别达到ηSi＝75%，ηCa＝55-60%，ηBa＝60-70%。且同炉的炉渣，可以根据炉子生产状况，返回利用，以便进一步提高元素回收率。本专利技术钡矿选择，可以采用BaSO4，BaCO3形式的钡矿，以含钡的化合物大于90%为好，该法也可以适用于含钡的化合物较低的钡矿，根据钡矿中所含SiO2，CaO等成分，适当地调整原料配比，生产Si-Ca-Ba合金以达到较好的生产指标。本专利技术，炉衬材料为炭砖，出铁口材质为碳化硅和镁砂混合物或者是镁砂、三氧化二铝、炭质材料。炉龄使用寿命较长，一般为7～9个月，可以采用Si-Ca·Ba合金及Si-Ca合金两种合金交替冶炼，可以延长炉龄周期。本专利技术设备结构和工艺操作简便易行，生产率高，合金中钙、钡含量高为高品位的Si-Ca·Ba合金，生产成本低，经济效益高，与Si-Ca合金相比较，每吨合金可以多盈利500-1000元/吨。权利要求1.矿热炉冶炼高品位硅钙钡合金的工艺，以钡矿、硅石、石灰、焦炭为主要原料，本专利技术的特征在于采用分层法，硅石和焦炭、石灰和焦炭，钡矿等分层加入；原料配比硅石∶石灰∶钡矿为100∶(20～30)∶(20～30)，焦炭为还原剂以理论值的95%配入；Ba元素以硅热法还原为主。2.根据权利要求1所述高品位硅钙钡合金工艺，其特征在于原料配比中控制石灰与钡矿之比为0.5～1.0，石灰和钡矿与硅石之比为0.4～1.0以控制合金成分和渣型。3.根据权利要求1，2所述，利用氧化钡的特性，氧化钡与碳化物，氧化钡与硅酸盐的稀释作用，能处理炉底和抑制炉底上涨，延长炉龄。全文摘要本专利技术矿热炉冶炼高品位硅钙钡合金工艺，为铁合金冶炼工艺。以硅石、石灰、钡矿为原料，焦炭为还原剂，配比为100∶(20～30)∶(20～30)，焦炭按硅、钙、钡还原的理论值95％配入。采用硅石和焦炭，石灰和焦炭、钡矿分层加入矿热炉，利用熔池内的硅和焦炭还原金属钡、钙元素。利用SiO本专利技术工艺简单、稳定、硅、钙、钡回收率达55～75％，电耗较低，经济效益高。文档编号C22B4/06GK1064707SQ9110136公开日1992年9月23日 申请日期1991年3月9日 优先权日1991年3月9日专利技术者肖清安, 许文发 申请人:北京科技大学, 山西省忻州地区铁合金厂本文档来自技高网...

【技术保护点】
矿热炉冶炼高品位硅钙钡合金的工艺，以钡矿、硅石、石灰、焦炭为主要原料，本专利技术的特征在于采用分层法，硅石和焦炭、石灰和焦炭，钡矿等分层加入；原料配比硅石：石灰：钡矿为１００：（２０～３０）：（２０～３０），焦炭为还原剂以理论值的９５％配入；Ｂａ元素以硅热法还原为主。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖清安，许文发，
申请(专利权)人：北京科技大学，山西省忻州地区铁合金厂，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]