专利名称：氧化铁皮冶炼硅铁合金的方法
技术领域：
本发明涉及黑色冶金技术领域，特别是一种硅铁合金的冶炼方法。
背景技术：
铁合金是钢铁工业的重要原材料之一，铁合金的产量、质量、品种直接关系到钢铁及其产品的品质，在一定意义上讲没有铁合金就没有钢铁及其产品。
我国的铁合金工业随着钢铁工业的发展而发展。我国在建国初期的钢产量15.8万吨发展到现在的2亿吨。铁合金的总产量自1949年的年产量约900吨，发展到现在的600万吨，约占世界总产量的22-25％，出口100多万吨，创汇8亿多美元。目前我国已经成为世界第一铁合金生产和出口大国。如此之大的铁合金产量，每年将消耗近200万吨钢屑及相关的材料。
从“七五”以来，我国铁合金工业的发展速度已经超过了钢铁工业的发展速度，铁合金产量除去国内消耗和出口之外还有不少数量的富裕，并且年年积压库存、出口量降低、成本太高，品质达不到国际要求，成份不合乎质量标准，企业之间的无序竞争等等，都不利于铁合金行业降低消耗，优化工艺提高质量、降低成本、提高效益，扩大市场之目的。
根据铁合金生产和现状，我国每年用于加工铁合金的钢屑用量在200万吨左右，目前我国每年产出的钢屑量约180万吨，每年钢屑缺口20万吨。
我国钢铁生产行业每年废弃的氧化铁皮(氧化铁鳞)约300万吨，除少量氧化铁鳞加工陶瓷材料、复盖剂、氧化剂等产品之外，其余全部作为废弃物被填沟或者埋掉。一些铁合金企业相继开展用氧化铁皮作为冶炼铁合金的主要金属原材料的研究应用，有关用氧化铁皮生产铁合金产品的工艺技术也有报道。但生产出的硅铁质量不稳定，表面氧化、粉化、掉粉严重，使硅铁的品质降低，达不到国家标准和出口产品的质量要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种氧化铁皮冶炼硅铁合金的方法，该方法生产的硅铁合金产品质量稳定，品质好，该冶炼方法能降低硅铁合金的生产成本、降低能耗、提高熔炉的使用寿命。
本发明的一种氧化铁皮冶炼硅铁合金的方法，包括如下步骤1、筛选原料硅石、兰碳或焦碳、氧化铁皮；将硅石破碎、清洗备用；将兰碳筛粉备用或将焦碳破碎、筛粉备用；2、根据原料的成分含量与所要生产的硅铁合金品种，按照硅石200kg、兰碳或焦碳120～130kg、氧化皮38～65kg的比例配料、混料；3、按照步骤2所述的比例连续配料、混料搅拌均匀后入矿热炉、按常规冶炼条件和操作进行冶炼；加料操作时，使氧化铁皮位于电炉的三角部位或者炉料的上部；4、出炉浇注；制得硅铁合金。
上述步骤可用如下工艺流程表示 或者 本发明的一种氧化铁皮冶炼硅铁合金的方法，所用原料的质量标准如下硅石SiO2≥98％、AL2O3≤0.5％、Fe2O3≤0.5％、CaO≤0.3％、粒度50-120mm；兰碳灰份≤10％、挥发份≤7％、固定碳≥80％、水份≤8％、粒度5-15mm；氧化铁皮FeO≥65％、Fe2O3≥37％、S≤0.23％、P≤0.04％、C≤0.5％、Fe≥72％。
本发明的反应机理1)T开＝1726℃2)T开＝1771℃3)T开＝810℃4)通过上述反应来看，利用超过6000℃以上的热力条件，定量加入过量Fe元素，必然能够将炉内粘料积渣和需2545℃以上方能融化分解SiC降低到810℃即可分解还原。从另一方面看移出钢屑这是取消0-1700℃区域料层中的导体，这时增大炉料电阻，I电极＝I料+I焙，实际上I料电阻减少，增大了I焙有利于电极深插而消除炉底上涨。反应过程增加了炉料的透气性。在炉料中移出了Fe元素生成FeSi的反应过程，取消炉料达到1500-1700℃的燃结层中心初生硅铁，这无疑是减少了此温度带粘料料层的压力，增加炉内上升气流逸出炉外的性能，减少坩埚区的压力，增加了料面焖烧性能。同时根据具体炉况，制度合理的供电制度，结合相电压表的应用指导用电，合理的运用弧光2000～6000℃差距温度，结合炉内合金产生大量的物理热走一条降耗之路，相电压表一致时工作电流向炉内输送才能一致，这样不但避免了电极偏行带来不利后果，而且可以保持三相电极周围的坩埚一致，有利于增加产量，降低能耗，进一步破坏炉底产生SiC。
本发明生产硅铁是在常规冶炼条件下，利用硅石、兰碳或焦碳、氧化铁三种原料生产硅铁。是利用氧化铁皮与炉口逸出含90％CO气体进行有机结合，将FeO变成Fe元素直接进入炉内熔池底部依靠7600℃弧光的过热的热力条件，促使SiC进行剧烈的还原反应。增加了炉料的透气性，消除熔池底部SiC和SiO2以及难溶物质而扩大坩埚冶炼的气态化反应空间，为电极的深插、扩大坩埚创造了有利条件。
本发明经过在1800KVA、6300KVA和12500KVA矿热炉3年多的生产实践验证，生产各种牌号的硅铁合金，质量稳定，完全符合国家标准要求并达到出口标准；硅铁合金产品已经在不同冶金企业应用；与现有技术相比具有如下有益效果1.降低生产成本本发明采用氧化铁皮替代钢屑冶炼铁合金硅铁产品，简化了工序，取消了钢屑破碎工序，直接混合配料入炉冶炼，减轻了工人的劳动强度，可降低生产成本4-5％；每吨硅铁的生产成本下降了120元人民币；2.遏制炉底上涨提高炉膛使用寿命传统工艺采用加入CaO来解决炉底上涨，破坏炉底SiC的形成，但这种技术的缺点是由Ca元素的活泼性，易于破坏炉墙，击穿炉壁，且产品杂质含量较高，容易使硅铁产生粉化现象；本发明省去了传统方法直接加入CaO的工序，有效地防止炉壁容易击穿的缺陷；直接阻止炉底SiC的形成，扩大坩埚冶炼区域，有利于电极的深插，抑制电极上扬，防止炉底上涨，保护了矿热炉炉底，从而提高了矿热炉的使用寿命，本发明可使矿热炉炉膛的使用寿命提高5-10年；3.可提高产量2-3％；4.解决了钢屑供给矛盾弥补钢屑缺口，使氧化铁皮废物利用；保证各种牌号硅铁产品的正常生产；5.用氧化铁皮代替钢屑能生产出高质量的65#FeSi、68#FeSi、72#FeSi、75#FeSi等多种牌号的硅铁合金产品，产品质量稳定，达到国家标准和国际标准要求。
具体实施例方式
实施例1 65#FeSi将硅石破碎、清洗备用；将兰碳筛粉备用；氧化铁皮备用；按照硅石200Kg、兰碳123Kg、氧化铁皮50Kg的比例配料，混料；24小时投硅石10.8吨、兰碳6.65吨、氧化铁皮2.75吨；连续投料、混料搅拌均匀后入1800KVA矿热炉、按常规冶炼条件和操作进行冶炼；投料操作时，使氧化铁皮位于电炉的三角部位或者炉料的上部；出炉浇注；制得65#FeSi5.5吨。对所制出的65#FeSi产品分析，Si66％，Al1.85％，C0.18％，P0.038％，S0.02％，Ca0.42％；符合国标GB2272-87；单耗7950度/吨。
实施例2 68#FeSi将硅石破碎、清洗备用；将焦碳破碎、筛粉备用；氧化铁皮备用；按照硅石200Kg、兰碳130Kg、氧化铁皮45Kg的比例配料，混料；24小时投硅石37.86吨、兰碳23.96吨、氧化铁皮9.2吨；连续投料、混料搅拌均匀后入6300KVA矿热炉；制得68#FeSi20.48吨。对所制出的68#FeSi产品分析；Si68.8％，Al1.8％，C0.19％，P0.036％，S0.018％，Ca0.49％；符合国标GB2272-87；单耗8155度/吨。其余同于实施例1。
实施例3 72#FeSi将硅石破碎、清洗备用；将兰碳筛粉备用；氧化铁皮备用；
按照硅石200Kg、兰碳128Kg、氧化铁皮39Kg的比例配料、混料；24小时投硅石39吨、兰碳23.2吨、氧化铁皮7.7吨；连续投料、混料搅拌均匀后入6300KVA矿热炉；制得72#FeSi19.8吨。对所制出的72#FeSi产品分析；Si72.8％，Al1.66％，C0.18％，P0.035％，S0.019％，Ca0.48％；符合国标GB2272-87；单耗8658度/吨。其余同于实施例1。
实施例4 75#FeSi将硅石破碎、清洗备用；将焦碳破碎、筛粉备用；氧化铁皮备用；按照硅石200Kg、焦碳125Kg、氧化铁皮35Kg的比例配料、混料；24小时投硅石38吨、兰碳22.8吨、氧化铁皮6.72吨；连续投料混料搅拌均匀后入6300KVA矿热炉；制得75#FeSi19.2吨。对所制出的75#FeSi产品分析；Si76.1％，Al1.16％，C0.16％，P0.033％，S0.016％，Ca0.46％；符合国标GB2272-87。单耗8865度/吨。其余同于实施例1。
实施例5 68#FeSi将硅石破碎、清洗备用；将兰碳筛粉备用；氧化铁皮备用；按照硅石200Kg、兰碳126Kg、氧化铁皮49Kg的比例配料、混料；24小时投硅石64吨、兰碳40.7吨、氧化铁皮16.9吨；连续投料混料搅拌均匀后入12500KVA矿热炉；制得68#FeSi34.5吨。对所制出的68#FeSi产品分析；Si68.5％，Al1.45％，C0.16％，P0.035％，S0.019％，Ca0.38％；符合国标GB2272-87。单耗8454度/吨。其余同于实施例1。
实施例6 75#FeSi将硅石破碎、清洗备用；将兰碳筛粉备用；氧化铁皮备用；按照硅石200Kg、兰碳123Kg、氧化铁皮35Kg的比例配料连续投料混料搅拌均匀，24小时投硅石65吨、兰碳39.2吨、氧化铁皮11.62吨；投入12500KVA矿热炉；制得75#FeSi33.2吨。对所制出的75#FeSi产品分析；Si75.6％，Al1.38％，C0.145％，P0.030％，S0.017％，Ca0.45％；符合国标GB227-87。单耗8780度/吨。其余同于实施例1。
权利要求
1.一种氧化铁皮冶炼硅铁合金的方法，其特征是包括如下步骤(1)筛选原料硅石、兰碳或焦碳、氧化铁皮；将硅石破碎、清洗备用；将兰碳或焦碳破碎、筛粉备用；(2)根据原料的成分含量与所要生产的硅铁合金品种，按照硅石200kg、兰碳或焦碳120～130kg、氧化皮38～65kg的比例配料、混料；(3)按照步骤(2)所述的比例连续配料、混料搅拌均匀后入矿热炉、按常规冶炼条件和操作进行冶炼；加料操作时，使氧化铁皮位于电炉的三角部位或者炉料的上部；(4)出炉浇注制得硅铁合金。
2.如权利要求1所述的一种氧化铁皮冶炼硅铁合金的方法，其特征是所述硅铁合金是65#FeSi、68# FeSi、72# FeSi、75#FeSi。
3.如权利要求1所述的一种氧化铁皮冶炼硅铁合金的方法，其特征是所述的硅石质量标准是SiO2≥98％、AL2O3≤0.5％、Fe2O3≤0.5％、CaO≤0.3％、粒度50-120mm；所述的兰碳质量标准是灰份≤10％、挥发份≤7％、固定碳≥80％、水份≤8％、粒度5-15mm；所述的氧化铁皮质量标准是FeO≥65％、Fe2O3≥37％、S≤0.23％、P≤0.04％、C≤0.5％、Fe≥72％。
4.如权利要求1至3所述的一种氧化铁皮冶炼硅铁合金的方法，其特征是所述的矿热炉是1800KVA矿热炉、6300KVA矿热炉和12500KVA矿热炉。
全文摘要
本发明涉及一种氧化铁皮冶炼硅铁合金的方法，包括如下步骤1.筛选原料硅石、兰碳或焦碳、氧化铁皮；将硅石破碎、清洗备用；将兰碳筛粉备用或焦碳破碎、筛粉备用；2.根据原料的成分含量与所要生产的硅铁合金品种，按照硅石200kg、兰碳或焦碳120～130kg、氧化皮38～65kg的比例配料、混料；3.按照步骤2所述的比例连续配料、混料搅拌均匀后入矿热炉、按常规冶炼条件和操作进行冶炼；加料操作时，使氧化铁皮位于电炉的三角部位或者炉料的上部；4.出炉浇注制得硅铁合金。本发明可冶炼65#FeSi、68#FeSi、72#FeSi、75#FeSi。本发明生产的硅铁合金产品质量稳定，品质好，本发明能减轻工人的劳动强度，可降低生产成本4－5％；降低能耗、提高熔炉的使用寿命。
文档编号C22C29/00GK1814833SQ20051005229
公开日2006年8月9日 申请日期2005年2月4日 优先权日2005年2月4日
发明者王维东, 高富荣, 景俊林, 何芳兰, 李爱琴 申请人:甘肃省电力工业局白银供电局