CN101338354A - 一种含磷粗镍铁精炼脱磷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种含磷粗镍铁精炼脱磷的方法，在中频感应炉内向熔融含磷粗镍铁中加入粗镍铁质量3～8％的脱磷剂石灰或石灰石和0.5～3％的熔剂萤石，在高温下脱磷剂和熔剂熔化；向炉内熔体鼓入压强为0.3～0.7MPa的工业氧气或高压空气，在温度为1500～1600℃条件下进行顶吹精炼3～15分钟，使其中的碳氧化、部分铁与硅、磷等杂质氧化后造渣，精炼完成后将渣扒除，得精镍铁，其中的磷、碳、硅降至0.015％以下，镍的品位提高到15％以上，镍的直收率大于95％。本发明的工艺简单，能耗低，易于实现工业化生产。
Description
技术领域
发明涉及一种含磷粗镍铁精炼脱磷的方法，属于有色金属冶金和铁合金生产技术领域。
技术背景
在工业上，镍主要用来生产不锈钢、特殊合金钢以及应用于镀镍、陶瓷制品、电池、催化剂等领域。目前，世界上镍产品60％以上是来自硫化矿，但世界镍资源总量的60％以上存在于红土镍矿中。随着世界上硫化镍矿资源的逐渐减少，开发利用红土镍矿对镍工业的发展具有极其重要的意义。
用高炉或电炉还原熔炼处理红土镍矿后得到的镍铁，经过精炼后即可用于生产不锈钢。以镍铁作为电解镍的替代品用于生产不锈钢，可以减少金属镍的消耗，增加镍元素的来源，降低不锈钢的冶炼成本，以获得良好的经济效益。
在高炉或电炉冶炼红土镍矿后产出的粗镍铁中，由于含有硫、磷、碳、硅等杂质，若不进行精炼处理，将严重影响不锈钢的使用性能。其中，磷会导致不锈钢产生“冷脆”现象，因此需要在精炼过程中将粗镍铁中的磷脱除，使精镍铁的含磷量符合不锈钢的冶炼要求。在精炼脱磷的同时，可以同时将碳、硅脱除，以提高镍铁的品位。
目前，在粗镍铁精炼脱磷过程中，一般以纯碱、石灰等作为脱磷剂，在平炉、转炉或卡尔多炉中进行脱磷。乌克兰帕布什镍厂将经过脱硫、硅处理后的镍铁水，装入碱性氧气顶吹转炉中，通过顶吹氧气，在1400～1450℃去除镍铁水中的碳、磷等杂质。为了造碱性炉渣和降温，需向转炉内加入石灰或石灰石。从碱性氧气顶吹转炉中出来的镍铁水中的杂质含量已经符合商品镍铁标准的要求，含镍量提高到20％左右，可以作为商品镍铁出售或在GOR转炉中冶炼成不锈钢。专利CN101082095A将脱硫后的镍铁在转炉或吹炼炉内于1650℃通过吹氧脱碳、硅、磷，得到了合格的镍铁。专利CN101139642A将粗镍铁在卡尔多炉内采用碳酸钠、石灰等进行脱硫、脱磷和脱硅处理，使镍铁中硫、磷、硅、碳等的含量均在0.02％以下，得到了符合不锈钢冶炼要求的精镍铁。转炉脱磷需将大量的铁和硅氧化，因此渣量大、镍随渣的损失较大，降低了镍的直收率。卡尔多炉脱磷在温度低于1600℃时需喷入低硫重油加温，可能会造成回硫和增碳现象。
发明内容
本发明针对上述粗镍铁精炼脱磷方法中存在的不足，提供一种工艺简单、流程短、镍铁直收率高的含磷粗镍铁精炼脱磷方法。
本发明通过下列技术方案完成：一种含磷粗镍铁精炼脱磷的方法，其特征在于经过下列工艺步骤：
A、在中频感应电炉内，向熔融的含磷粗镍铁中加入粗镍铁质量3～8％的脱磷剂石灰或石灰石，以及粗镍铁质量0.5～3％的熔剂萤石，脱磷剂和熔剂在高温下迅速熔化；
B、向炉内熔体鼓入压强为0.3～0.7MPa的氧气或空气，在温度为1500～1600℃条件下，进行顶吹精炼3～15分钟，使其中的碳氧化、部分铁与硅和磷氧化后造渣，扒除渣，得精镍铁。
所述顶吹精炼时，喷枪枪口距熔体表面15～40mm。
所述含磷粗镍铁的精炼脱磷过程也适应于在工频感应电炉内进行。
本发明所用的含磷粗镍铁，其主要化学成份为：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。
本发明的脱磷方法的反应式为：
2[P]+5(FeO)+4(CaO)＝(4CaO·P2O5)+5(FeO)
在此过程中，还需要加入粗镍铁质量0.5～3％的萤石熔剂，同时通过顶吹鼓入压强为0.3～0.7MPa的工业氧气或空气，进行氧化精炼，氧枪枪口距熔体表面15～40mm，从而使磷、碳、硅氧化后造渣而被除去。
本发明的最佳精炼时间为10分钟，最佳精炼温度为1560℃，脱磷剂石灰或石灰石最佳用量为粗镍铁质量的4.5％，最佳鼓风压强为0.4MPa。
本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：采用上述方案，即采用现有技术的中频感应电炉或工频感应电炉进行无接触加热，可使金属液保持洁净，避免了热源产生的副作用，所用渣量少，金属与渣的接触面积小，铁水在因电磁感应而产生强烈的电磁搅拌的作用下，可以均匀金属液的温度，使金属液中各元素很快分布均匀，不但可加快相界面间物化反应速度，而且还有益于扩散脱氧和非金属夹杂物上浮，从而改善物理化学反应的动力学条件等。粗镍铁精炼后，可使其中的杂质磷、碳、硅均降低到0.015％以下，精镍铁的品位提高到15％以上，镍的直收率大于95％，使精镍铁的含磷量完全符合不锈钢的冶炼要求。本发明工艺简单，能耗低，生产规模能灵活调整，易于实现工业化生产。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
(1)将主要化学成份为9.87％Ni、80.23％Fe和0.11％P的含磷粗镍铁原料加入中频感应电炉内并加热升温至1500℃，向被电磁搅拌的熔融粗镍铁中加入粗镍铁质量3％的石灰粉和0.5％的萤石粉，在高温下石灰和萤石迅速熔化；
(2)向炉内熔体鼓入压强为0.3MPa的工业氧进行顶吹精炼，保持氧枪枪口距熔体表面40mm，吹炼15分钟后停止供氧，扒渣后出铁，精炼镍铁中磷降至0.012％，碳、硅均降低到0.015％以下，含镍量为16.23％，镍的直收率为95.34％。
实施例2
(1)将主要化学成份为8.12％Ni、84.78％Fe和0.15％P的含磷粗镍铁原料加入中频感应电炉内并加热升温至1600℃，向被电磁搅拌的熔融粗镍铁中加入粗镍铁质量8％的石灰石粉和3％的萤石粉，在高温下石灰和萤石迅速熔化；
(2)向炉内熔体鼓入压强为0.7MPa的工业氧进行顶吹精炼，保持氧枪枪口距熔体表面15mm，吹炼3分钟后停止供氧，扒渣后出铁，精炼镍铁中磷降至0.009％，碳、硅均降低到0.015％以下，含镍量为15.88％，镍的直收率为95.83％。
实施例3
(1)将主要化学成份为8.74％Ni、82.76％Fe和0.14％P的含磷粗镍铁原料加入工频感应电炉内并加热升温至1550℃，向被电磁搅拌的熔融粗镍铁中加入粗镍铁质量4.5％的石灰粉和1.0％的萤石粉，在高温下石灰和萤石迅速熔化；
(2)向炉内熔体鼓入压强为0.5Mpa的高压空气进行顶吹精炼，保持氧枪枪口距熔体表面30mm，吹炼10分钟后停止供氧，扒渣后出铁，精炼镍铁中磷降至0.009％，碳、硅均降低到0.015％以下，含镍量为15.19％，镍的直收率为96.26％。
Claims (4)
1、一种含磷粗镍铁精炼脱磷的方法，其特征在于经过下列工艺步骤：
A、在中频感应炉内，向熔融的含磷粗镍铁中加入粗镍铁质量3～8％的脱磷剂石灰或石灰石以及粗镍铁质量0.5～3％的熔剂萤石，在高温下脱磷剂和熔剂熔化；
B、向炉内熔体鼓入压强为0.3～0.7MPa的工业氧气或高压空气，在温度为1500～1600℃条件下进行顶吹精炼3～15分钟，其中的碳氧化、部分铁与硅和磷等杂质氧化后造渣，精炼完成后将渣扒除，得精镍铁。
2、根据权利要求1所述的含磷粗镍铁精炼脱磷的方法，其特征在于顶吹精炼时，喷枪枪口距熔体表面15～40mm。
3、根据权利要求1所述的含磷粗镍铁精炼脱磷的方法，其特征在于含磷粗镍铁的主要化学成份为：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、根据权利要求1所述的含磷粗镍铁精炼脱磷的方法，其特征在于含磷粗镍铁的精炼脱磷也适应于在工频感应电炉内进行。
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