CN101875996A - 无氟铁水脱磷剂 - Google Patents

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吴杰
毕学工
黄治成
岑明进
文志军
周进东
李永波
杨福
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Wuhan University of Science and Engineering WUSE
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Wuhan University of Science and Engineering WUSE
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Abstract

本发明公开了一种无氟铁水脱磷剂，解决了现有氧化钙基的铁水脱磷剂中含氟或氯，对环境造成严重污染，不利于资源的综合利用的问题。本发明含有以下组分(wt％)：铁的氧化物：42-55、CaO：39-50、B2O3：3-12、MgO：0-9。该无氟铁水脱磷剂完全不含氟或氯，脱磷效果好、对环境污染小。

Description

无氟铁水脱磷剂
技术领域
本发明涉及一种铁水脱磷剂，具体的说是一种氧化钙基的无氟铁水脱磷剂。
背景技术
铁水脱磷预处理的反应温度比转炉炼钢温度低，对于常用的氧化钙基脱磷剂，除固化剂和氧化剂外，为了保证熔渣有良好的流动性和减少脱磷后渣中带铁，需要加入一定数量的助熔剂。常用的助熔剂有氟化钙(CaF2)、氯化钙(CaCl2)，并且CaF2与CaCl2联合使用助熔效果最好。但氯化钙容易潮解，潮解后不仅失去助熔能力，而且释放出有毒的氯气，限制了其在实际生产中的应用。因此工业生产中一般采用氟化钙作为钙基脱磷剂的助熔剂，加入的氟化钙除了发挥助熔作用以外，还因为能够生成氟磷灰石Ca10F2(PO5)6而直接参与脱磷。但使用氟化钙助熔会造成环境问题，主要是因为含氟废渣用于铺路或填埋会污染水源，与炉渣中的酸性组元形成多种含氟气体，损害现场人员的健康，对环境带来严重影响。此外，氟会使磷渣的枸溶率急剧降低而影响肥效，不利于资源的综合利用。因此，迫切需要研究氟化钙以外的助熔剂以减少其用量，制备少氟、甚至无氟的脱磷剂。
对于低磷铁水，采用CaO-SiO2-FeO渣系脱磷可以不用氟化钙助熔，但渣中FeO含量太高造成大量铁元素损失，而对于磷含量较高的铁水，因为CaO加入量大，熔渣的CaO/SiO2二元碱度高达6～11，使得熔点太高而流动性太差，影响正常的脱磷作业。
发明内容
本发明目的是为了解决上述技术问题，提供一种脱磷效果好、对环境污染小、用量少的无氟铁水脱磷剂。
本发明脱磷剂包括含有以下组分(wt％)：铁的氧化物：42-55、CaO：39-50、B2O3：3-12、MgO：0-9。
铁的氧化物是提供将高炉铁水中的磷、硅元素分别氧化为P2O5和SiO2所需要的氧，所述铁的氧化物最好为Fe3O4，或者是等氧量的FeO或Fe2O3，可以选用轧钢皮、脉石含量≤6％质量和磷含量≤0.05％质量的高品位铁矿石或含硼铁精矿中的至少一种，优选使用含硼铁精矿。
氧化钙的作用是与P2O5结合生成磷酸钙，与SiO2结合生成硅酸钙。所述氧化钙主要选用活性石灰，作为固定剂的氧化钙选用活性石灰有利于化渣，另外还可以同时加入少量石灰石，加入石灰石的目的是利用石灰石受热分解时释放的CO2气体加强熔池的搅拌，提高脱磷反应速度。活性石灰和石灰石两者质量比优选为5∶1。
由于氧化硼与氧化钙的共晶温度比氟化钙与氧化钙、氧化铁与氧化钙的共晶温度都低，加入氧化硼作为助熔剂可以使脱磷渣的粘度降低，因此可以用氧化硼替代氟化钙或氯化钙助熔。所述氧化硼可以选用硼酸、硬硼钙石或含硼铁精矿中的至少一种。
根据需要还可以添加少量氧化镁，加入氧化镁的作用是替代部分氧化钙作为固定剂，并改善熔渣的流动性，加快脱磷反应。由于含硼铁精矿中含有部分氧化镁，当铁的氧化物选用含硼铁精矿时，氧化镁可以同时全部或部分用含硼铁精矿提供。
本发明的脱磷剂既适用于0.10％左右的普通低磷铁水的脱磷，也适用于磷含量为0.35％-0.85％的中、高磷铁水的脱磷。脱磷前铁水应先脱硅，将硅含量降到0.10％-0.15％，控制铁水温度在1350℃-1400℃。
有益效果：
1、本发明无氟铁水脱磷剂利用氧化硼完全替代氟化钙或氯化钙作为助熔剂，彻底消除了目前铁水脱磷剂中含氯或氟对环境造成的污染，并且铁水脱磷效果与采用氯化钙或氟化钙作助熔剂的铁水脱磷剂的脱磷效果相当。
2、本发明铁水脱磷剂对于低、中、高磷铁水的脱磷均适用。
3、含硼铁精矿中同时含有氧化铁、氧化镁和氧化硼，可同时提供氧化剂、助熔剂和部分固定剂，由于该类含硼铁精矿的自然资源丰富且价格较为低廉，有利于降低成本和充分利用资源。
附图说明
图1为X-光粉末衍射图。
具体实施方式
实施例1
脱磷剂组分(百分比为质量百分比)：
Fe3O4：55％、CaO：42％、B2O3：3％、MgO：0％
在高温碳管炉中进行脱磷试验，铁水试样重量500g，铁水成分[P]＝0.319％，[Si]＝0.15％，反应温度1350℃，以上部投入的方法将上述脱磷剂60g加入铁水中，同时喷吹压缩空气进行搅拌，压缩空气的流量0.5L/min。脱磷10min时铁水[P]降至0.101％，脱磷率为68.44％。
应用热力学平衡技术测定了实施例1无氟铁水脱磷剂的脱磷能力，表1列出了脱磷终渣的成分及测定的磷容量，该熔渣与碳饱和铁水间的磷分配比为156.12。
表1无氟铁水脱磷剂熔渣的平衡成分与磷容量
对表1所列无氟铁水脱磷剂熔渣进行了X-光粉末衍射、扫描电子显微镜和能谱分析，发现有硼硅酸钙复盐物相(Ca11Si4B2O22)存在(参见图1)。
实施例2
脱磷剂组分(百分比为质量百分比)：
Fe3O4：48％、CaO：40％、B2O3：12％、MgO：0％
在高温碳管炉中进行脱磷试验，铁水试样重量500g，铁水成分[P]＝0.562％，[Si]＝0.15％，反应温度1350℃，以上部投入的方法将上述脱磷剂60g加入铁水中，同时喷吹压缩空气进行搅拌，压缩空气的流量0.5L/min。脱磷15min时铁水[P]降至0.160％，脱磷率为71.62％。
实施例3
脱磷剂组分(百分比为质量百分比)：
Fe3O4：42％、CaO：50％、B2O3：8％、MgO：0％
在高温碳管炉中进行脱磷试验，铁水试样重量500g，铁水成分[P]＝0.854％，[Si]＝0.15％，反应温度1350℃，以上部投入的方法将上述脱磷剂60g加入铁水中，同时喷吹压缩空气进行搅拌，压缩空气的流量0.5L/min。脱磷10min时铁水[P]降至0.138％，脱磷率为83.89％。
实施例4
脱磷剂组分(百分比为质量百分比)：
Fe3O4：47％、CaO：39％、B2O3：5％、MgO：9％
在高温碳管炉中进行脱磷试验，铁水试样重量500g，铁水成分[P]＝0.331％，[Si]＝0.15％，反应温度1350℃，以上部投入的方法将上述脱磷剂60g加入铁水中，同时喷吹压缩空气进行搅拌，压缩空气的流量0.5L/min。脱磷10min时铁水[P]降至0.098％，脱磷率为70.52％。

Claims (5)

1.一种无氟铁水脱磷剂，其特征在于，含有以下组分(wt％)：铁的氧化物：42-55、CaO：39-50、B2O3：3-12、MgO：0-9。
2.如权利要求1所述的无氟铁水脱磷剂，其特征在于，所述的B2O3选用硼酸、硬硼钙石或含硼铁精矿中的至少一种。
3.如权利要求1所述的一种以无氟铁水脱磷剂，其特征在于，所述的铁的氧化物为Fe3O4或FeO或Fe2O3。
4.如权利要求1或3所述的一种无氟铁水脱磷剂，其特征在于，所述铁的氧化物选用轧钢皮、或脉石含量≤6％和磷含量≤0.05％的高品位铁矿石、或含硼铁精矿中的至少一种。
5.如权利要求1所述的一种无氟铁水脱磷剂，其特征在于，所述的CaO选用活性石灰，或者同时加入少量石灰石。
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