CN114000039B - 一种耐磨合金材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种耐磨合金材料的制备方法，方法包括：将锰渣置于有氧环境中进行加热，得到富含二氧化锰的固体渣；向富含二氧化锰的固体渣中加入碳粉或硅铁合金，经高温还原熔炼后，得到富锰合金；将锰合金与钨铁合金按设定配比混合后得到预混合料，将预混合料经高温熔炼得到钨铁锰合金；将钨铁锰合金浇筑于模具中形成毛坯，将毛坯经过热处理工艺后，得到耐磨合金材料。上述耐磨合金材料的制备方法，通过向在有氧环境中进行加热锰渣得到的二氧化锰中，加入碳粉或硅铁合金，经高温还原熔炼后，得到锰合金的方法，代替了传统的湿法回收粗碳酸锰的工艺方案，解决现有技术中湿法提取锰，导致制作耐磨合金材料的制作工艺流程长，物料消耗大的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及火法冶金技术领域，特别涉及一种耐磨合金材料的制备方法。
背景技术
随着矿产资源的逐渐减少，而在日常生活中的需求任然在，使得在矿物渣中提取矿物金属的意义越来越大。
冶炼企业中，通常会产生钨渣和锰渣，多年来我国累积堆存的钨渣达100 万吨，且每年以近8万吨的速度增加。钨渣中含有W、Fe等有价金属，回收钨渣中的有价金属可以创造较大的经济价值，经济效益显著，意义重大。
现有技术当中，一般先采用湿法回收粗碳酸锰的方法，具体的，采用浸出后除杂，制备工业级碳酸锰等产品，而后通过湿法回收到的锰合金，制作耐磨合金材料，因湿法回收粗碳酸锰的工艺流程长，物料消耗大，导致制作耐磨合金材料，导致工艺流程长，物料消耗大。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种耐磨合金材料的制备方法，用于解决现有技术中湿法提取锰，导致制作耐磨合金材料的制作工艺流程长，物料消耗大的技术问题。
本申请提供一种耐磨合金材料的制备方法，所述方法包括：
将锰渣置于有氧环境中进行加热，得到富含二氧化锰的固体渣；
向所述富含二氧化锰的固体渣中加入碳粉或硅铁合金，经高温还原熔炼后，得到锰合金；
将所述锰合金与钨铁合金按设定配比混合后得到预混合料，将所述预混合料经高温熔炼得到钨铁锰合金；
将所述钨铁锰合金浇筑于模具中形成毛坯，将所述毛坯经过热处理工艺后，得到耐磨合金材料。
上述耐磨合金材料的制备方法，通过向在有氧环境中进行加热锰渣得到的二氧化锰中，加入碳粉或硅铁合金，经高温还原后，得到锰合金的方法，代替了传统的湿法回收粗碳酸锰的工艺方案，本申请的技术方案可以将钴镍冶炼厂产生的锰渣回收再利用，且工艺流程简单，无废水产生，对环境友好，使得减小了制作耐磨合金材料的工艺流程，以及降低了物料消耗，同时，制备的合金产品符合工业上耐磨合金材料的使用标准，解决现有技术中湿法提取锰，导致制作耐磨合金材料的制作工艺流程长，物料消耗大的技术问题。
优选地，在所述将锰渣置于有氧环境中进行加热的步骤中：
所述有氧环境的温度为300-500℃，加热时间2-4h。
优选地，在所述高温还原熔炼过程中，温度为1550-1770℃，时间为0.5-1h。
优选地，所述钨铁合金与所述锰合金的混合配比为：5-6：1。
优选地，所述高温熔炼的工艺参数为：温度为1450-1500℃。
优选地，所述热处理工艺包括：
将所述毛坯放置于1000-1200℃的高温炉中高温煅烧1-2h，然后经过淬火处理可得出所述耐磨材料。
优选地，所述钨铁合金中的钨含量为：6.34％-9.21％；铁含量为： 89.45％-92.45％。
附图说明
图1为本发明实施例中耐磨合金材料的制备方法的流程图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明实施例针对目前湿法提取锰，导致制作耐磨合金材料的制作工艺流程长，物料消耗大的技术问题，具体提供了一种耐磨合金材料的制备方法，其中，所述方法包括：
将锰渣置于有氧环境中进行加热，得到富含二氧化锰的固体渣；
向所述富含二氧化锰的固体渣中加入碳粉或硅铁合金，经高温还原熔炼后，得到锰合金；
将所述锰合金与钨铁合金按设定配比混合后得到预混合料，将所述预混合料经高温熔炼得到钨铁锰合金；
将所述钨铁锰合金浇筑于模具中形成毛坯，将所述毛坯经过热处理工艺后，得到耐磨合金材料。
在本发明一些实施例当中，除可以加入碳粉或硅铁合金作为还原剂外，还可以加入碳颗粒或硅铁合金颗粒作为还原剂。
在本发明一些实施例当中，在所述将锰渣置于有氧环境中进行加热的步骤中：
所述有氧环境的温度为300-500℃，加热时间2-4h。
在本发明一些实施例当中，在所述高温还原熔炼过程中，温度为 1550-1770℃，时间为0.5-1h。
在本发明一些实施例当中，所述钨铁合金与所述锰合金的混合配比为：5-6： 1。
在本发明一些实施例当中，所述高温熔炼的工艺参数为：温度为 1450-1500℃。
在本发明一些实施例当中，所述热处理工艺包括：
将所述毛坯放置于1000-1200℃的高温炉中高温煅烧1-2h，然后经过淬火处理可得出所述耐磨材料。
在本发明一些实施例当中，所述钨铁合金中的钨含量为：6.34％-9.21％；铁含量为：89.45％-92.45％。
为了便于理解本发明，下面将给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
实施例1
本实施例当中耐磨合金材料的制备方法，包括如下步骤：
钨铁合金成分中钨含量8.34％、铁91.45％。锰渣通过富氧焙烧得到富含二氧化锰的固体渣，采用1650℃碳热还原制备出锰合金。将分别得到的钨铁合金和锰合金按5：1比例配料二次熔炼得到钨铁锰合金，熔炼温度1450℃，将该钨铁锰合金浇筑于模具中形成毛坯。该毛坯经过1100℃高温煅烧1h，经过淬火可制备得出耐磨衬板。所得的球磨机衬板材料硬度高，耐磨性能好，材料表面达到582布氏硬度。
实施例2
本实施例当中耐磨合金材料的制备方法，包括如下步骤：
钨铁合金成分中钨含量9.21％、铁89.45％。锰渣通过富氧焙烧得到富含二氧化锰的固体渣，采用1600℃碳热还原制备出锰合金。将分别得到的钨铁合金和锰合金按6：1比例配料二次熔炼得到钨铁锰合金，熔炼温度1500℃，将该钨铁锰合金浇筑于模具中形成毛坯。该毛坯经过1150℃高温煅烧2h，经过淬火可制备得出耐磨衬板。所得的球磨机衬板材料硬度高，耐磨性能好，材料表面达到593布氏硬度。
实施例3
本实施例当中耐磨合金材料的制备方法，包括如下步骤：
钨铁合金成分中钨含量9.21％、铁89.45％。锰渣通过富氧焙烧得到富含二氧化锰的固体渣，采用1600℃碳热还原制备出锰合金。将分别得到的钨铁合金和锰合金按5.5：1比例配料二次熔炼得到钨铁锰合金，熔炼温度1550℃，将该钨铁锰合金浇筑于模具中形成毛坯。该毛坯经过1150℃高温煅烧1.5h，经过淬火可制备得出耐磨衬板。所得的球磨机衬板材料硬度高，耐磨性能好，材料表面达到587布氏硬度。
实施例4
本实施例当中耐磨合金材料的制备方法，包括如下步骤：
钨铁合金成分中钨含量6.34％、铁90.12％。锰渣通过富氧焙烧得到富含二氧化锰的固体渣，采用1560℃硅铁合金还原制备出锰合金。将分别得到的钨铁合金和锰合金按5.1：1比例配料二次熔炼得到钨铁锰合金，熔炼温度1400℃，将该钨铁锰合金浇筑于模具中形成毛坯。该毛坯经过1100℃高温煅烧2h，经过淬火可制备得出耐磨衬板。所得的球磨机衬板材料硬度高，耐磨性能好，材料表面达到567布氏硬度。
实施例5
本实施例当中耐磨合金材料的制备方法，包括如下步骤：
钨铁合金成分中钨含量7.23％、铁91.23％。锰渣通过富氧焙烧得到富含二氧化锰的固体渣，采用1580℃硅铁合金还原制备出锰合金。将分别得到的钨铁合金和锰合金按5.8：1比例配料二次熔炼得到钨铁锰合金，熔炼温度1470℃，将该钨铁锰合金浇筑于模具中形成毛坯。该毛坯经过1120℃高温煅烧1.5h，经过淬火可制备得出耐磨衬板。所得的球磨机衬板材料硬度高，耐磨性能好，材料表面达到559布氏硬度。
实施例6
本实施例当中耐磨合金材料的制备方法，包括如下步骤：
钨铁合金成分中钨含量7.39％、铁90.15％。锰渣通过富氧焙烧得到富含二氧化锰的固体渣，采用1560℃硅铁合金还原制备出锰合金。将分别得到的钨铁合金和锰合金按5.3：1比例配料二次熔炼得到钨铁锰合金，熔炼温度1530℃，将该钨铁锰合金浇筑于模具中形成毛坯。该毛坯经过1180℃高温煅烧1h，经过淬火可制备得出耐磨衬板。所得的球磨机衬板材料硬度高，耐磨性能好，材料表面达到572布氏硬度。
请参阅下表1，所示为本发明上述实施例1-6对应的参数，检测结果如下表所示：
表1：
结合上述表1的数据可以明显看出，本发明实施例中的耐磨合金材料的制备方法，通过向在有氧环境中进行加热锰渣得到的二氧化锰中，加入碳粉或硅铁合金，经高温还原后，得到锰合金的方法，代替了传统的湿法回收粗碳酸锰的工艺方案，本申请的技术方案可以将钴镍冶炼厂产生的锰渣回收再利用，且工艺流程简单，无废水产生，对环境友好，使得减小了制作耐磨合金材料的工艺流程，以及降低了物料消耗，同时，制备的合金产品符合工业上耐磨合金材料的使用标准，解决现有技术中湿法提取锰，导致制作耐磨合金材料的制作工艺流程长，物料消耗大的技术问题。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种耐磨合金材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将锰渣置于有氧环境中进行加热，得到富含二氧化锰的固体渣；
向所述富含二氧化锰的固体渣中加入碳粉或硅铁合金，经高温还原熔炼后，得到锰合金；
将所述锰合金与钨铁合金按设定配比混合后得到预混合料，将所述预混合料经高温熔炼得到钨铁锰合金；
将所述钨铁锰合金浇筑于模具中形成毛坯，将所述毛坯经过热处理工艺后，得到耐磨合金材料。
2.根据权利要求1所述的耐磨合金材料的制备方法，其特征在于，在所述将锰渣置于有氧环境中进行加热的步骤中：
所述有氧环境的温度为300-500℃，加热时间2-4h。
3.根据权利要求1所述的耐磨合金材料的制备方法，其特征在于，在所述高温还原熔炼过程中，温度为1550-1770℃，时间为0.5-1h。
4.根据权利要求1所述的耐磨合金材料的制备方法，其特征在于，所述钨铁合金与所述锰合金的混合配比为：5-6：1。
5.根据权利要求1所述的耐磨合金材料的制备方法，其特征在于，所述高温熔炼的工艺参数为：温度为1450-1500℃。
6.根据权利要求1所述的耐磨合金材料的制备方法，其特征在于，
所述热处理工艺包括：
将所述毛坯放置于1000-1200℃的高温炉中高温煅烧1-2h，然后经过淬火处理可得出所述耐磨合金 材料。
7.根据权利要求1所述的耐磨合金材料的制备方法，其特征在于，所述钨铁合金中的钨含量为：6.34％-9.21％；铁含量为：89.45％-92.45％。
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