一種含磷粗鎳鐵精煉脫磷的方法
2023-07-31 15:46:41
專利名稱：一種含磷粗鎳鐵精煉脫磷的方法
技術領域：
發明涉及一種含磷粗鎳鐵精煉脫磷的方法，屬於有色金屬冶金和鐵合金生產技術領域。
背景技術：
在工業上，鎳主要用來生產不鏽鋼、特殊合金鋼以及應用於鍍鎳、陶瓷製品、電池、 催化劑等領域。目前，世界上鎳產品60%以上是來自硫化礦，但世界鎳資源總量的60% 以上存在於紅土鎳礦中。隨著世界上硫化鎳礦資源的逐漸減少，開發利用紅土鎳礦對鎳 工業的發展具有極其重要的意義。
用高爐或電爐還原熔煉處理紅土鎳礦後得到的鎳鐵，經過精煉後即可用於生產不鏽 鋼。以鎳鐵作為電解鎳的替代品用於生產不鏽鋼，可以減少金屬鎳的消耗，增加鎳元素 的來源，降低不鏽鋼的冶煉成本，以獲得良好的經濟效益。
在高爐或電爐冶煉紅土鎳礦後產出的粗鎳鐵中，由於含有硫、磷、碳、矽等雜質， 若不進行精煉處理，將嚴重影響不鏽鋼的使用性能。其中，磷會導致不鏽鋼產生"冷脆" 現象，因此需要在精煉過程中將粗鎳鐵中的磷脫除，使精鎳鐵的含磷量符合不鏽鋼的冶 煉要求。在精煉脫磷的同時，可以同時將碳、矽脫除，以提高鎳鐵的品位。
目前，在粗鎳鐵精煉脫磷過程中， 一般以純鹼、石灰等作為脫磷劑，在平爐、轉爐 或卡爾多爐中進行脫磷。烏克蘭帕布希鎳廠將經過脫硫、矽處理後的鎳鐵水，裝入鹼性 氧氣頂吹轉爐中，通過頂吹氧氣，在1400 145(TC去除鎳鐵水中的碳、磷等雜質。為了 造鹼性爐渣和降溫，需向轉爐內加入石灰或石灰石。從鹼性氧氣頂吹轉爐中出來的鎳鐵 水中的雜質含量已經符合商品鎳鐵標準的要求，含鎳量提高到20%左右，可以作為商品 鎳鐵出售或在GOR轉爐中冶煉成不鏽鋼。專利CN101082095A將脫硫後的鎳鐵在轉爐 或吹煉爐內於165(TC通過吹氧脫碳、矽、磷，得到了合格的鎳鐵。專利CN101139642A 將粗鎳鐵在卡爾多爐內採用碳酸鈉、石灰等進行脫硫、脫磷和脫矽處理，使鎳鐵中硫、 磷、矽、碳等的含量均在0.02%以下，得到了符合不鏽鋼冶煉要求的精鎳鐵。轉爐脫磷 需將大量的鐵和矽氧化，因此渣量大、鎳隨渣的損失較大，降低了鎳的直收率。卡爾多 爐脫磷在溫度低於160(TC時需噴入低硫重油加溫，可能會造成回硫和增碳現象。
發明內容
本發明針對上述粗鎳鐵精煉脫磷方法中存在的不足，提供一種工藝簡單、流程短、 鎳鐵直收率高的含磷粗鎳鐵精煉脫磷方法。
本發明通過下列技術方案完成 一種含磷粗鎳鐵精煉脫磷的方法，其特徵在於經過 下列工藝步驟
A、 在中頻感應電爐內，向熔融的含磷粗鎳鐵中加入粗鎳鐵質量3~8%的脫磷劑石 灰或石灰石，以及粗鎳鐵質量0.5~3%的熔劑螢石，脫磷劑和熔劑在高溫下迅速熔化；
B、 向爐內熔體鼓入壓強為0.3 0.7MPa的氧氣或空氣，在溫度為1500 160(TC條件 下，進行頂吹精煉3 15分鐘，使其中的碳氧化、部分鐵與矽和磷氧化後造渣，扒除渣， 得精鎳鐵。
所述頂吹精煉時，噴槍槍口距熔體表面15 40rnrn。 所述含磷粗鎳鐵的精煉脫磷過程也適應於在工頻感應電爐內進行。 本發明所用的含磷粗鎳鐵，其主要化學成份為8.12~9.87%Ni、 80.23 84.78%Fe、 0.52~3.96%Si、 2.17~3.92%C、 0.11~0.15%P、 0.015~0.025%S、 0.52~0.67%Cr。
本發明的脫磷方法的反應式為
2[P] + 5(FeO) + 4(CaO) = (4CaO.P205) + 5(FeO) 在此過程中，還需要加入粗鎳鐵質量0.5~3%的螢石熔劑，同時通過頂吹鼓入壓強為 0.3~0.7MPa的工業氧氣或空氣，進行氧化精煉，氧槍槍口距熔體表面15~40mm,從而 使磷、碳、矽氧化後造渣而被除去。
本發明的最佳精煉時間為10分鐘，最佳精煉溫度為1560°C，脫磷劑石灰或石灰石 最佳用量為粗鎳鐵質量的4.5%，最佳鼓風壓強為0.4MPa。
本發明與現有技術相比具有下列優點和效果採用上述方案，即採用現有技術的中 頻感應電爐或工頻感應電爐進行無接觸加熱，可使金屬液保持潔淨，避免了熱源產生的 副作用，所用渣量少，金屬與渣的接觸面積小，鐵水在因電磁感應而產生強烈的電磁攪 拌的作用下，可以均勻金屬液的溫度，使金屬液中各元素很快分布均勻，不但可加快相 界面間物化反應速度，而且還有益於擴散脫氧和非金屬夾雜物上浮，從而改善物理化學 反應的動力學條件等。粗鎳鐵精煉後，可使其中的雜質磷、碳、矽均降低到0.015%以 下，精鎳鐵的品位提高到15%以上，鎳的直收率大於95%，使精鎳鐵的含磷量完全符合 不鏽鋼的冶煉要求。本發明工藝簡單，能耗低，生產規模能靈活調整，易於實現工業化 生產。
圖1為本發明工藝流程圖。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明做進一步描述。 實施例l
(1) 將主要化學成份為9.87%Ni、 80.23%Fe和0.11%P的含磷粗鎳鐵原料加入中頻 感應電爐內並加熱升溫至1500°C，向被電磁攪拌的熔融粗鎳鐵中加入粗鎳鐵質量3%的 石灰粉和0.5%的螢石粉，在高溫下石灰和螢石迅速熔化；
(2) 向爐內熔體鼓入壓強為0.3MPa的工業氧進行頂吹精煉，保持氧槍槍口距熔體 表面40mm，吹煉15分鐘後停止供氧，扒渣後出鐵，精煉鎳鐵中磷降至0.012%，碳、 矽均降低到0.015%以下，含鎳量為16.23%，鎳的直收率為95.34%。
實施例2
(1) 將主要化學成份為8.12%Ni、 84.78%Fe和0.15%P的含磷粗鎳鐵原料加入中頻 感應電爐內並加熱升溫至1600°C，向被電磁攪拌的熔融粗鎳鐵中加入粗鎳鐵質量8%的 石灰石粉和3%的螢石粉，在高溫下石灰和螢石迅速熔化；
(2) 向爐內熔體鼓入壓強為0.7MPa的工業氧進行頂吹精煉，保持氧槍槍口距熔體 表面15mm，吹煉3分鐘後停止供氧，扒渣後出鐵，精煉鎳鐵中磷降至0.009%，碳、矽 均降低到0.015%以下，含鎳量為15.88%，鎳的直收率為95.83%。
實施例3
(1) 將主要化學成份為8.74%Ni、 82.76WFe和0.14%P的含磷粗鎳鐵原料加入工頻 感應電爐內並加熱升溫至155(TC,向被電磁攪拌的熔融粗鎳鐵中加入粗鎳鐵質量4.5% 的石灰粉和1.0%的螢石粉，在高溫下石灰和螢石迅速熔化；
(2) 向爐內熔體鼓入壓強為0.5Mpa的高壓空氣進行頂吹精煉，保持氧槍槍口距熔 體表面30mm，吹煉10分鐘後停止供氧，扒渣後出鐵，精煉鎳鐵中磷降至0.009%，碳、 矽均降低到0.015%以下，含鎳量為15.19%,鎳的直收率為96.26%。
權利要求
1、一種含磷粗鎳鐵精煉脫磷的方法，其特徵在於經過下列工藝步驟A、在中頻感應爐內，向熔融的含磷粗鎳鐵中加入粗鎳鐵質量3～8％的脫磷劑石灰或石灰石以及粗鎳鐵質量0.5～3％的熔劑螢石，在高溫下脫磷劑和熔劑熔化；B、向爐內熔體鼓入壓強為0.3～0.7MPa的工業氧氣或高壓空氣，在溫度為1500～1600℃條件下進行頂吹精煉3～15分鐘，其中的碳氧化、部分鐵與矽和磷等雜質氧化後造渣，精煉完成後將渣扒除，得精鎳鐵。
2、 根據權利要求1所述的含磷粗鎳鐵精煉脫磷的方法，其特徵在於頂吹精煉時， 噴槍槍口距熔體表面15 40mrn。
3、 根據權利要求1所述的含磷粗鎳鐵精煉脫磷的方法，其特徵在於含磷粗鎳鐵的 主要化學成份為8.12~9.87%Ni、 80.23~84.78%Fe、 0.52 3.96%Si、 2.17~3.92%C、 0.11 0.15%P、 0.015~0.025%S、 0.52~0.67%Cr。
4、 根據權利要求1所述的含磷粗鎳鐵精煉脫磷的方法，其特徵在於含磷粗鎳鐵的 精煉脫磷也適應於在工頻感應電爐內進行。
全文摘要
本發明提供了一種含磷粗鎳鐵精煉脫磷的方法，在中頻感應爐內向熔融含磷粗鎳鐵中加入粗鎳鐵質量3～8％的脫磷劑石灰或石灰石和0.5～3％的熔劑螢石，在高溫下脫磷劑和熔劑熔化；向爐內熔體鼓入壓強為0.3～0.7MPa的工業氧氣或高壓空氣，在溫度為1500～1600℃條件下進行頂吹精煉3～15分鐘，使其中的碳氧化、部分鐵與矽、磷等雜質氧化後造渣，精煉完成後將渣扒除，得精鎳鐵，其中的磷、碳、矽降至0.015％以下，鎳的品位提高到15％以上，鎳的直收率大於95％。本發明的工藝簡單，能耗低，易於實現工業化生產。
文檔編號C21C7/064GK101338354SQ20081005879
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月8日 優先權日2008年8月8日
發明者伍賀東, 彭振坤, 戴永年, 駿 朱, 朱星榮, 李躍光, 殷國平, 陳為亮, 黃中省 申請人:昆明理工大學;紅河恆昊礦業股份有限公司