一種用鎳廢料生產水淬鎳豆的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用鎳廢料生產水淬鎳豆的方法，屬于合金技術領域。
【背景技術】
[0002]水淬鎳豆是一種銀白色顆粒狀鎳鐵合金，直徑小于50mm，由于它具有良好的機械強度和延展性，難熔耐高溫，并具有很高的化學穩(wěn)定性，在空氣中不氧化等特征，是一種十分重要的有色金屬原料，被用來制造不銹鋼、高鎳合金鋼和合金結構鋼，廣泛用于飛機、雷達、導彈、坦克、艦艇、宇宙飛船、原子反應堆等各種軍工制造業(yè)，在民用工業(yè)中，是生產結構鋼、耐酸鋼、耐熱鋼等的重要原料。
[0003]現(xiàn)有的生產水淬鎳豆工藝都存在工藝復雜、流程長、設備復雜、產生廢水、污染較大、加工費用較高、鎳豆純度低的缺點，且在機械加工和冶金行業(yè)會產生的很多鎳廢料，如處理不當，不僅會造成資源的浪費，也會污染環(huán)境。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題，在于提供一種金屬回收率高、不產生廢水和廢渣、流程短、設備簡單、污染較小、加工費用低、經濟效益好、有較好的發(fā)展前景的用鎳廢料生產水淬鎳豆的方法。
[0005]本發(fā)明通過下述方案實現(xiàn):一種用鎳廢料生產水淬鎳豆的方法，其工藝流程包括熔煉爐熔煉、電弧爐精煉和水淬過程，熔煉爐熔煉是鎳的初步富集過程，其操作包括加料、氧化、放渣、放粗鎳等作業(yè)，下列步驟中步驟一到步驟五屬于熔煉爐熔煉過程，電弧爐精煉的目的降低熔煉爐產出的粗鎳雜質含量，提高鎳含量，其操作過程包括加料、氧化還原、脫氧等作業(yè)，下列步驟中步驟六到步驟七屬于電弧爐精煉過程，水淬過程是冷卻電弧爐產出的精鎳，并形成水淬鎳豆，步驟八屬于水淬過程:
步驟一:在鎳廢料加入熔煉爐內之前，在熔煉爐內加入木炭進行點火烘爐，待爐溫升至400°C_600°C，改用10L-20L柴油和lt-1.5t焦炭繼續(xù)升溫，待爐溫逐漸升溫至800°C_1000°C時停止加焦炭，加入磷鐵和鎳廢料，磷鐵和鎳廢料的質量配比為0.5-0.8:1,在鎳廢料燃燒過程中，不斷鼓入空氣，使磷鐵充分燃燒；
步驟二:在熔煉爐內加入造渣劑，造渣劑加入量與鎳廢料加入量的質量配比為0.20-0.30:1；
步驟三:排出熔煉爐的爐渣，爐渣經水淬得到水淬渣，然后進行后續(xù)處理，可外售作為鈣鎂磷肥生產企業(yè)的原料，實現(xiàn)了廢物的循環(huán)利用，具有良好的經濟效益和環(huán)境效益，粗鎳留在爐中，繼續(xù)按步驟一的比例添加磷鐵和鎳廢料，不斷鼓入空氣，使磷鐵充分燃燒，該過程大部分Fe3P被氧化成2Fe0.Si02，并進一步生成磷酸三鐵進入爐渣，即鐵以氧化物或者磷酸鹽的形式從物料中去除，磷以磷酸鹽的形式與鎳金屬分離;在通空氣的過程中，金屬鎳亦發(fā)生氧化反應，但生成的鎳氧化物在爐體內合金熔體中遇到Fe和P時，又被還原成金屬，這樣使鎳得到富集； 步驟四:重復步驟三的工作，直到熔煉爐的粗鎳達到預定液位高度，進行最后一次排渣后接著出粗銀；
步驟五:將粗鎳直接澆鑄在模中鑄成塊狀，待自然冷卻后清除砂灰；
步驟六:將步驟五得到的鑄成塊狀的粗鎳分次放入電弧爐中，在粗鎳熔煉爐中，大量的Fe被氧化并與Si02生成渣而被除去，在無外來熱源的條件下，熔煉便難以繼續(xù)進行，而采用電弧爐，可使熔煉繼續(xù)進行，進一步提高鎳的含量，降低磷硫等雜質的含量，每個電弧爐每次加入粗鎳3t-5t，并加入200kg-250kg的氧化鐵皮和100kg-200kg的石灰進行造渣，在造渣前鼓入空氣，進行吹風氧化，并持續(xù)lh-1.5h;
步驟七:在步驟六的氧化結束后加50kg-60kg的碳化娃進行脫硫，反應0.5h-lh，使產品斷面結晶致密；
步驟八:待電弧爐的爐溫升至1400°C-1600°C，將步驟七得到的精鎳直接倒入鋼包中，再由鋼包倒入水淬槽中制成水淬鎳豆，水淬鎳豆的直徑小于50mm，將步驟七得到的電爐渣返回熔煉爐重復以上步驟。
[0006]所述熔煉爐設有三個開口，分別為原料入口、熔煉渣排口和粗鎳出口，木炭、柴油、焦炭、磷鐵和鎳廢料均從原料入口進入所述熔煉爐，爐渣從熔煉渣排口排出，粗鎳從粗鎳出口排出。
[0007]所述原料入口距離所述熔煉爐的爐底1.8m-2.2m，所述熔煉渣排口距離所述熔煉爐的爐底0.3m-0.4m，所述粗鎳排口距離所述熔煉爐的爐底0.1m-0.2m，空氣從設置在所述熔煉爐上的爐膛風管鼓入所述熔煉爐內，所述爐膛風管和所述原料入口均設置在于所述熔煉爐相連接的密閉空間內，所述原料入口水平設置，所述爐膛風管從所述熔煉爐側面密閉空間的頂部接入，使原料入口呈負壓狀態(tài)可防止爐膛煙氣外逸、減少無組織排放，熔煉時原料和燃料在爐內靠自重作用下下行，發(fā)生氧化還原反應，直至完成冶煉全過程。
[0008]由于原料中的鐵主要以磷化物形式存在，在高溫下磷鐵氧化放熱自燃，其放出的熱量足以維持爐內正常爐溫，因此不需要再外部供熱，在熔煉粗鎳時始終保持熔煉爐內的溫度為1350°C-1400°C，爐內溫度由溫度控制器測試顯示，可通過添加磷鐵與鎳廢料的方法來調節(jié)熔煉爐內的溫度，當熔煉爐內的溫度過高時加入鎳廢料，當熔煉爐內的溫度過低時加入磷鐵。
[0009]所述造渣劑采用主要成分為二氧化硅的河砂，使鐵以硅酸鹽的形式從爐體中排出，硅酸鹽粘度少，流動性好，易于分離并控制爐渣中的二氧化硅量為20wt%-25wt%。
[0010]所述河砂的添加量與鎳廢料的磷含量成反比，即鎳廢料的磷含量高，河砂可少加；鎳廢料的磷含量低，河砂應多加，以控制最終粗鎳中的磷含量在I.0wt%-l.50wt%o
[0011]出粗鎳周期平均為5-6天一次，每臺熔煉爐每次出粗鎳量13t-18t，粗鎳中鎳含量為60wt%_65wt%。
[0012]所述步驟六后磷的含量可降到0.01wt%-0.05wt%，所述步驟七后硫的含量可降至
0.lwt%-0.4wt%。
[0013]所述步驟八得到的水淬鎳豆各成分含量如下:Ni: 70wt%_75wt%，F(xiàn)e: 20wt%_25wt%，S:0.lwt%-0.4wt%?P:0.01wt%-0.05wt%?Sn:0.01wt%-0.05wt%?C:0.10wt%-0.15wt%，Si02:0.2wt%-0.4wt%，Cu:lwt%-2wt%0
[0014]所述熔煉爐、電弧爐的原料入口設置于密閉空間內，出渣口及出料口均設置環(huán)境集煙裝置內，收集的煙氣與熔煉爐、電弧爐等混合煙氣一并經廊道水冷降溫，然后經沉降室+布袋除塵+兩級串聯(lián)雙堿液濕法脫硫塔處理達標高空排放，雙堿液分別為5%NaOH溶液和氧化鈣。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:
1、本發(fā)明一種用鎳廢料生產水淬鎳豆的方法包括熔煉爐熔煉和電弧爐精煉后水淬的工藝流程，把含鎳較低的鎳廢料提純到含鎳70%以上的水淬鎳豆，熔煉爐渣中鎳金屬含量大大減少，小于0.20wt%，鎳金屬回收率大于93wt%，充分實現(xiàn)了鎳的回收，使資源得到充分利用，減少了資源浪費；
2、本發(fā)明一種用鎳廢料生產水淬鎳豆的方法的生產中利用磷鐵與氧氣反應釋放熱量為能源，熔煉過程中不加煤、柴油、電能等外來料，既減少了能量消耗，又減少了 SO2的產生量，符合節(jié)能減排的要求；
3、發(fā)明一種用鎳廢料生產水淬鎳豆的方法在熔煉爐熔煉過程中使用磷鐵，具有三個優(yōu)點:一是充分利用磷鐵燃燒過程產生的熱量，使其在粗鎳冶煉過程中不需要外部加熱，其二是鐵作