專利名稱：一種低成本生產硅鐵的方法
技術領域：
本發明涉及鐵合金生產方法，特別涉及一種利用碳化稻殼生產硅鐵的方法，屬于冶金技術領域。
背景技術：
硅鐵是煉鋼的脫氧劑，也是冶煉硅鋼時的合金劑，冶煉彈簧鋼、耐熱鋼時，也要加入一定量的硅鐵作為合金劑。為了獲得化學成分合格和保證鋼的質量，在煉鋼過程的出鋼階段，必須對鋼水進行脫氧，硅和氧之間的化學親和力很大，因而硅鐵是煉鋼工業中不可缺少的脫氧劑。此外，在鋼中添加一定量的硅，能顯著提高鋼的強度、硬度和彈性，所以在冶煉結構鋼、工具鋼、彈簧鋼等鋼種時，必須添加一定量的硅鐵作合金劑使用。鋼中含有一定量的硅，能提高鋼的導磁率、降低磁滯損耗、減少渦流損失。故在冶煉電工鋼，如冶煉馬達用低硅鋼(含Si 0. 80%-2· 80%)和變壓器用硅鋼(含Si 2. 81%-4· 8%)時，硅鐵也是重要的合金劑。在硅鐵生產中，硅石(SiO2質量百分比約98%)、鋼屑或氧化鐵料及焦炭都是冶煉硅鐵時常用的重要原料，鋼屑或氧化鐵料可以稱之為鐵的供體。生產上為了把氧從S^2中除去，采用在礦熱爐內高溫條件下，用焦炭中的碳奪取SiO2中的氧，用碳還原二氧化硅的基本反應可以寫成
SiO7 2C = S + 2CO(s)
鐵有促進二氧化硅還原的作用，在有鐵存在的條件下，上式還原出來的硅與鐵發生下式反應生成硅鐵
Fs+ SS = FeSt
通常硅石中伴生有一定量的TiO2，硅石中的TiA在冶煉硅鐵的反應過程中，將被焦炭還原，造成最終生成的硅鐵中含有少量的Ti，進而在鋼水脫氧和合金化過程中這部分鈦進入鋼中。進入鋼中的Ti會形成非常細小且穩定的TiC、TiN及Ti (CN)粒子，這些粒子會強烈阻礙鋼的晶粒長大，特別是對高牌號硅鋼的鐵損有很壞的影響；并且存在于鋼水的TiA 夾雜在精煉過程中也難以去除，對彈簧鋼、軸承鋼、簾線鋼等產品性能危害較大。所以在生產電工鋼等對鋼中的鈦含量有嚴格限制的鋼種時，含鈦的硅鐵就不再適合做脫氧劑和合金劑使用。另外，焦炭作為重要的冶金原料，近幾年價格一路攀升，也使得硅鐵價格不斷上漲，所以如何控制硅鐵生產成本是一個不得不考慮的問題。

發明內容
針對現有硅鐵生產技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種新的硅鐵生產方法，本方法得到的硅鐵幾乎不含鈦，且生產成本低。
本發明的技術方案為一種低成本生產硅鐵的方法，先根據最后得到的硅鐵中硅的含量來準備碳化稻殼和鐵的供體，然后將兩者混合均勻后加入礦熱爐冶煉即可得到硅鐵，冶煉溫度控制在1700-1750°C。所述碳化稻殼由灰分和固定碳組成，其中灰分質量比為65-70%，固定碳質量百分比為30-；35%，且灰分中SiR的質量百分比彡90%。所述鐵的供體為鋼屑，鋼屑中鐵含量>95%，碳化稻殼與鋼屑兩者的質量比為 90-95 5-10。此種方案得到75硅鐵。 所述鐵的供體為氧化鐵料，氧化鐵料中鐵含量> 75%，碳化稻殼與氧化鐵料兩者的質量比為50-55 45-50。此種方案得到45硅鐵。本發明利用碳化稻殼含S^2和碳含量高且來源廣泛的特點，用碳化稻殼取代傳統的硅石及焦炭作為生產硅鐵的主要原料。用此方法生產的硅鐵中幾乎不含鈦，在電工鋼生產中作為脫氧劑和合金劑時不會引起鋼水增鈦。同時本方法充分利用碳化稻殼中的碳取代傳統制取硅鐵方法中采用的焦炭，故其生產成本大幅度降低。
具體實施例方式本發明利用碳化稻殼為原材料取代硅石和焦碳實現硅鐵的生產，先根據最終要得到的硅鐵中硅的含量來準備碳化稻殼和鐵的供體的量，然后將兩者混合均勻后加入礦熱爐冶煉即可得到硅鐵，冶煉溫度控制在1700-1750°C。碳化稻殼是指稻殼經過加熱至其著火點溫度以下，使其不充分燃燒而形成的木炭化物質。其具有體輕，導熱性低的特性。在工業生產上可作為鋼液的保溫劑，被廣泛應用于鋼水連鑄中間罐保溫和模鑄冒口保溫，此外碳化稻殼也可用于制造碳化硅。在農業上可用于蔬菜、花卉、苗木、果樹及其他作物栽培、改良土壤，在生活上可作清潔能源以供生火、 取暖等。碳化稻殼由灰分和固定碳組成，目前國內各廠生產的碳化稻殼固定碳含量為30%-35%;灰分含量為65%-70%，其中灰分所含基本成分的質量百分數為Si02:90%; MgO:2% ；P2O5:1. 5%-2% ；K20:1. 5%-2% ；Na20:1% ；CaO: 1%及一些微量的氧化鋁和氧化鐵。從以上碳化稻殼的成分情況可以看出，碳化稻殼是由S^2為主體的無機礦物質組成，同時又幾乎不含Ti的化合物，并且碳化稻殼具有蜂窩狀的組織結構，可以加強與鋼屑等反應時的動力學條件，是生產無鈦硅鐵的理想原料。另一方面，由于碳化稻殼含有很高的固定碳，所以用碳化稻殼可以完全或大部分取代傳統制取硅鐵工藝中所用的焦炭。焦炭作為重要的冶金原料，近幾年價格一路攀升，充分利用碳化稻殼中大量的固定碳取代焦炭來制取硅鐵，可節約大量成本。本方法要求灰分中SiO2的質量百分比不小于90%即可，基本所有的碳化稻殼都滿足此條件。所述鐵的供體為鋼屑，鋼屑中鐵含量>95%，碳化稻殼與鋼屑兩者的質量比為 90-95 5-10。此種方案可得到75%硅鐵。所述鐵的供體為氧化鐵料，氧化鐵料中鐵含量>75%，碳化稻殼與氧化鐵料兩者的質量比為50-55 45-50。此種方案可得到45%硅鐵。以下給出幾個實例以幫助理解本發明。
實例1 某鐵合金生產廠，采用本發明的方法，選擇灰分含量為65%，碳含量為35% 且其灰分中SiO2質量百分數為90%的碳化稻殼，鐵含量為95%的鋼屑為原料，各原材料的質量百分比為碳化稻殼90%、鋼屑10%。在礦熱爐中生產了 75%硅鐵，并供應到鋼廠作為鋼水脫氧劑使用，結果表明硅鐵合金成分完全達到要求，同時使用過程中未發生對鋼水增鈦。實例2 某鐵合金生產廠，采用本發明的方法，選擇灰分含量為65%，碳含量為35% 且灰分中SW2質量百分數為90%的碳化稻殼，鐵含量為95%的鋼屑為原料，各原材料的質量百分比為碳化稻殼95%、鋼屑5%。在礦熱爐中生產了 75%硅鐵，并供應到鋼廠作為鋼水脫氧劑使用，結果表明硅鐵合金成分完全達到要求，同時使用過程中未發生對鋼水增鈦。實例3 某鐵合金生產廠，采用本發明的方法，選擇灰分含量為70%，碳含量為30% 且灰分中SW2質量百分數為90%的碳化稻殼，鐵含量為95%的鋼屑為原料，各原材料的質量百分比為碳化稻殼93%、鋼屑7%。在礦熱爐中生產了 75%硅鐵，并供應到鋼廠作為鋼水脫氧劑使用，結果表明硅鐵合金成分完全達到要求，同時使用過程中未發生對鋼水增鈦。實例4 某鐵合金生產廠，采用本發明的方法，選擇灰分含量為68%，碳含量為3 且其灰分中SiO2質量百分數為90%的碳化稻殼，鐵含量為80%的氧化鐵為原料，各原材料的質量百分比為碳化稻殼50%、氧化鐵料50%。在礦熱爐中生產了 45%硅鐵，并供應到鋼廠作為脫氧劑使用，結果表明硅鐵合金成分完全達到要求，同時使用過程中未發生對鋼水增鈦。實例5 某鐵合金生產廠，采用本發明的方法，選擇灰分含量為67%，碳含量為33% 且其灰分中SiO2質量百分數為90%的碳化稻殼，鐵含量為75%的氧化鐵為原料，各原材料的質量百分比為碳化稻殼55%、氧化鐵料45%。在礦熱爐中生產了 45%硅鐵，并供應到鋼廠作為脫氧劑使用，結果表明硅鐵合金成分完全達到要求，同時使用過程中未發生對鋼水增鈦。
權利要求
1.一種低成本生產硅鐵的方法，其特征在于先根據最后得到的硅鐵中硅的含量來準備碳化稻殼和鐵的供體，然后將兩者混合均勻后加入礦熱爐冶煉即可得到硅鐵，冶煉溫度控制在 1700-1750°Co
2.根據權利要求1所述的生產硅鐵的方法，其特征在于所述碳化稻殼由灰分和固定碳組成，其中灰分質量比為65-70%，固定碳質量百分比為30-35%，且灰分中SW2的質量百分比彡90%ο
3.根據權利要求2所述的生產硅鐵的方法，其特征在于所述鐵的供體為鋼屑，鋼屑中鐵含量彡95%，碳化稻殼與鋼屑兩者的質量比為90-95 5-10。
4.根據權利要求2所述的生產硅鐵的方法，其特征在于所述鐵的供體為氧化鐵料，氧化鐵料中鐵含量>75%，碳化稻殼與氧化鐵料兩者的質量比為50-55 45-50。
全文摘要
本發明涉及一種低成本生產硅鐵的方法，先根據最后得到的硅鐵中硅的含量來準備碳化稻殼和鐵的供體，然后將兩者混合均勻后加入礦熱爐冶煉即可得到硅鐵，冶煉溫度控制在1700-1750℃。本發明利用碳化稻殼和鐵的供體(如鋼屑或氧化鐵料)作為制取硅鐵的原料，取消了傳統方法中的硅石及焦炭，使硅鐵制取成本大幅度降低；同時此方法制取的硅鐵中幾乎不含鈦，避免了在利用硅鐵對鈦限制嚴格的鋼種進行脫氧處理和合金化過程中向鋼水增鈦的問題。
文檔編號C22B4/06GK102517446SQ20121000882
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者何生平, 楊穎 , 王謙, 魯永劍 申請人:重慶大學