本發明涉及一種硅鉻鐵合金，尤其涉及了一種硅鉻鐵合金的制備方法，屬于鐵合金制備領域。

背景技術：

硅鉻鐵合金在鋼鐵冶煉和使用中具有重要作用。它主要用作電硅熱法生產中、低、微碳鉻鐵的中間合金。煉鋼中用作脫氧劑和鉻添加劑?，F有冶煉工藝中，硅鉻鐵合金的生產原料為鉻塊礦、硅石、鋼屑、焦炭等，將以上原料混勻后加入礦熱爐內冶煉，生產硅鉻鐵合金。

鉻礦塊礦、鋼屑、硅石的價格比較貴，導致生產工藝的成本高。銅渣是銅冶煉過程中產生的工業固體廢棄物，中國每年產生約1000萬t銅冶煉渣。銅渣主要成分是氧化亞鐵和二氧化硅，是冶煉硅鐵的原料。目前，世界鉻鐵礦開采量約為2000萬t/a，其中粉礦(粒徑小于8mm)約占80％，而且鉻鐵礦的粉礦價格低于塊礦，如將這類資源應用于冶煉硅鉻鐵合金，不僅能夠實現固體廢棄物有價成分的綜合利用，而且可以降低生產成本，變廢為寶，避免了環境污染。

因此，如何開發一種將銅渣、鉻鐵礦粉礦等資源用于冶煉硅鉻鐵合金的方法成為亟需解決的技術問題。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種硅鉻鐵合金的制備方法，該方法不僅充分利用銅渣中的鐵和二氧化硅以及鉻鐵礦中的鐵和氧化鉻，生產出高附加值的鐵合金，降低了生產成本，還變廢為寶，避免環境污染。

為解決上述技術問題，本發明采取的技術方案為：

本發明首先提供了一種硅鉻鐵合金的制備方法，包括以下步驟：

(1)將銅渣、鉻鐵礦粉和碳質還原劑分別破碎處理后配入粘結劑混合均勻，得到混合料；(2)混合料造球成型得到濕球團，烘干得到干球團；(3)干球團焙燒得到預還原球團；(4)預還原球團熔煉，得到硅鉻鐵合金。

本發明利用銅渣和硅石為主要原料，配以碳質還原劑和粘結劑，通過合理調整比例來優化硅鉻鐵合金的生產，最終確定了將步驟(1)中銅渣、鉻鐵礦粉、粘結劑、碳質還原劑按照100：(80-150)：(1-6)：(40-80)的質量比例進行混合。

優選的，將銅渣、鉻鐵礦粉或碳質還原劑破碎處理后所得到的顆粒粒度控制在0.1mm以下；其中，所述銅渣為銅冶煉的尾渣；所述鉻鐵礦粉為鉻鐵礦開采產生的粉礦；所述碳質還原劑為冶金焦、蘭炭、石油焦、煤或半焦中的任意一種或一種以上按照任意比例組成的混合物；所述粘結劑為膨潤土。

為了節約成本，更合理的利用銅渣中的鐵和二氧化硅以及鉻鐵礦中的鐵和氧化鉻，有效的制備硅鉻鐵合金，對以下條件進行了合理的優化，其中：

步驟(2)中所得到的干燥球團的水分含量在2％以下。

步驟(3)中所述的焙燒溫度為1000-1400℃。

步驟(4)中所述熔煉溫度≥1800℃。

本發明采用銅冶煉尾渣和鉻鐵礦粉為原料，配以碳質還原劑冶煉硅鉻鐵合金。銅渣是銅冶煉的副產品，主要成分是氧化亞鐵和二氧化硅；鉻鐵礦主要成分是鐵氧化物和三氧化二鉻，將銅渣、鉻鐵礦、還原劑及粘結劑制成球團進入還原爐冶煉。銅渣和鉻鐵礦中鐵氧化物被還原成金屬鐵，同時一部分鉻鐵礦中三氧化二鉻被固定碳還原成碳化鉻，由于鉻鐵礦的加入，混合料熔化溫度提高，還原焙燒溫度可以隨之提高，鉻和鐵的金屬化率得到提升，含碳球團經預還原焙燒后得到具有一定強度的預還原球團。

預還原球團進入高溫爐進行熔煉，未還原的氧化亞鐵可替代鋼屑直接生產硅鐵合金，可以降低生產成本，而二氧化硅能夠被金屬化球團中的剩碳還原成金屬硅，是硅鐵合金的主要成分，還原出來的硅作為強還原劑，可以還原置換鉻氧化物中的氧和鉻碳化物中的碳，生成硅鉻鐵合金。本發明充分利用銅渣中的鐵和二氧化硅以及鉻鐵礦中的鐵和氧化鉻，不僅實現了固體廢棄物有價成分的綜合利用，而且降低了生產成本，變廢為寶，避免了環境污染。

本發明進一步提供了通過上述的制備方法制備得到的硅鉻鐵合金。

本發明技術方案與現有技術相比，具有如下有益效果：

1、本發明充分利用銅渣中的鐵和二氧化硅等有價組分，不僅實現了固體廢棄物有價成分的綜合利用，而且降低了生產成本，變廢為寶，避免了環境污染。

2、本發明利用了鉻鐵礦開采時產生的大量廉價粉礦，解決了粉礦無法直接入爐的問題，降低合金生產成本。

3、本發明先將混合料球團進行預還原，使鐵和鉻有一定的金屬化率，有效降低電爐熔煉的能耗。

4、本發明利用銅渣與鉻鐵礦生產硅鉻鐵合金，克服了單獨一種原料成分的局限性，硅鐵既是中間產品，又是中間反應物，降低硅鉻鐵合金碳含量。

具體實施方式

下面結合具體實施例來進一步描述本發明，本發明的優點和特點將會隨著描述而更為清楚。但這些實施例僅是范例性的，并不對本發明的范圍構成任何限制。本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本發明的精神和范圍下可以對本發明的細節和形式進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發明的保護范圍內。

實施例1

(1)將銅渣、鉻鐵礦、煤破碎至0.1mm以下，按照銅渣：鉻鐵礦：煤：膨潤土＝40:40：20：5的質量比混合均勻，制成濕球團，烘干，干球團含水量1.2％；

(2)將干球團放入還原爐中，還原爐溫度1200℃，時間45分鐘，得到預還原球團；

(3)將預還原球團放入電爐中進行熔煉，溫度1800℃，每隔時間90分鐘放出，靜置除渣后得到硅鉻鐵合金。

本發明生產的硅鉻鐵合金的主要成分重量百分比為：鉻含量28％、硅含量31％、鐵含量38％、其余為雜質。

實施例2

(1)將銅渣、鉻鐵礦、半焦破碎至0.1mm以下，按照銅渣：鉻鐵礦：半焦：膨潤土＝42:40：18：2的質量比混合均勻，制成濕球團，烘干，干球團含水量0.7％；

(2)將干球放入還原爐中，還原爐溫度1230℃，時間50分鐘，得到預還原球團；

(3)將預還原球團放入電爐中進行熔煉，溫度1850℃，每隔時間80分鐘放出，靜置除渣后得到硅鉻鐵合金。

本發明生產的硅鉻鐵合金的主要成分重量百分比為：鉻含量26％、硅含量32％、鐵含量38％、其余為雜質。

實施例3

(1)將銅渣、鉻鐵礦、焦粉破碎至0.1mm以下，按照銅渣：鉻鐵礦：焦粉：膨潤土＝45:35：24：5的質量比混合均勻，制成濕球團，烘干，干球團含水量1.6％；所述焦粉為冶金焦、蘭炭、石油焦、煤、半焦的混合物。

(2)將干球放入還原爐中，還原爐溫度1100℃，時間60分鐘，得到預還原球團；

(3)將預還原球團放入電爐中進行熔煉，溫度1900℃，每隔時間60分鐘放出，靜置除渣后得到硅鉻鐵合金。

本發明生產的硅鉻鐵合金的主要成分重量百分比為：鉻含量23％、硅含量36％、鐵含量37％、其余為雜質。

實施例4

(1)將銅渣、鉻鐵礦、冶金焦破碎至0.1mm以下，按照銅渣：鉻鐵礦：冶金焦：膨潤土＝100：80：50：1的質量比混合均勻，制成濕球團，烘干，干球團含水量1.2％；

(2)將干球團放入還原爐中，還原爐溫度1000℃，時間70分鐘，得到預還原球團；

(3)將預還原球團放入電爐中進行熔煉，溫度2000℃，每隔時間60分鐘放出，靜置除渣后得到硅鉻鐵合金。

本發明生產的硅鉻鐵合金的主要成分重量百分比為：鉻含量23％、硅含量34％、鐵含量41％、其余為雜質。

實施例5

(1)將銅渣、鉻鐵礦、蘭炭破碎至0.1mm以下，按照銅渣：鉻鐵礦：蘭炭：膨潤土＝50：75：25：3的質量比混合均勻，制成濕球團，烘干，干球團含水量1.9％；

(2)將干球團放入還原爐中，還原爐溫度1400℃，時間30分鐘，得到預還原球團；

(3)將預還原球團放入電爐中進行熔煉，溫度1800℃，每隔時間90分鐘放出，靜置除渣后得到硅鉻鐵合金。

本發明生產的硅鉻鐵合金的主要成分重量百分比為：鉻含量33％、硅含量28％、鐵含量36、其余為雜質。

實施例6

(1)將銅渣、鉻鐵礦、石油焦破碎至0.1mm以下，按照銅渣：鉻鐵礦：石油焦：膨潤土＝100：120：80：3的質量比混合均勻，制成濕球團，烘干，干球團含水量1.0％；

(2)將干球團放入還原爐中，還原爐溫度1200℃，時間45分鐘，得到預還原球團；

(3)將預還原球團放入電爐中進行熔煉，溫度1900℃，每隔時間75分鐘放出，靜置除渣后得到硅鉻鐵合金。

本發明生產的硅鉻鐵合金的主要成分重量百分比為：鉻含量31％、硅含量29％、鐵含量37％、其余為雜質。