CN108977608A - 磷生铁稳固剂、磷生铁稳固剂的制备方法及磷生铁增碳脱硫方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属熔炼技术领域，尤其是涉及一种磷生铁稳固剂、磷生铁稳固剂的制备方法及磷生铁增碳脱硫方法；包括如下重量份数的组分：碳粉：10份‑30份，氧化钙：40份‑70份，碳酸钠：1份‑3份，硅酸钠：5份‑8份，氧化铁：5份‑8份,偏铝酸钠：5份‑8份，氧化锌：1份‑3份，镁粉：1份‑3份。本发明的目的在于提供一种磷生铁稳固剂、磷生铁稳固剂的制备方法及磷生铁增碳脱硫方法，通过磷生铁稳固剂的制备以解决现有技术中存在的制备得到的磷生铁中碳元素偏低，硫元素超标的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及金属熔炼技术领域，尤其是涉及一种磷生铁稳固剂、磷生 铁稳固剂的制备方法及磷生铁增碳脱硫方法。
背景技术
预焙阳极是铝电解生产所需要的原材料之一，预焙阳极的质量直接影 响着电解槽生产的稳定和经济技术指标的好坏，预焙阳极在铝电解生产中 被称为电解槽的“心脏”，因此各铝厂对预焙阳极生产、组装、浇注、工 艺技术以及原材料质量各方面等非常重视。
在铝电解槽阳极组装过程中，钢爪和碳块之间的结合物均采用磷生铁， 磷生铁起着连接和导电的作用，其配比关系到钢爪与碳块的连接性能，如 果生产的磷生铁没有良好的流动性和冷脆性，则容易脱落磷铁环，所以， 磷生铁的质量直接影响到电解槽生产过程中的导电率，Fe-C压降的高低是 节电降耗的关键所在。
熔炼过程中，硫少量溶于铁素体和渗碳体中，大部分以各种硫化夹杂 物形式(MnS、FeS)存在，这种硫化夹杂物均为高熔点物质，增大了铁水粘 度，从而恶化了铁水的流动性。在凝固过程中，FeS以网状薄膜的形态分 布在γ-Fe的晶界上，从而大大降低铸铁的力学性能。硫强烈促使铸铁白 口化，磷生铁中的硫含量增加，使磷铁环产生热脆性和降低铁液的流动性， 出现热裂现象，影响浇注质量并增大电阻。硫是强反碳粉球化元素，含 硫较高的磷生铁中，随锰含量的增加，铁水的流动性下降，铁液中含硫 量的高低严重影响碳粉的球化，造成气孔收缩缺陷，增加Fe-C压降。它 严重影响导电率，因此必须严格控制磷生铁中的硫含量。
目前我国电解铝企业中磷生铁成分配比与行业标准仍存在很大的偏 差，碳元素偏低，硫元素超标一直困扰生产的难题，为保证生产的正常运 行，必须添加新原料铁减缓水成分恶化，最终会报废，更换大量废旧磷铁 环，增加企业生产成本。
因此，针对上述问题本发明急需提供一种磷生铁稳固剂、磷生铁稳固 剂的制备方法及磷生铁增碳脱硫方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磷生铁稳固剂、磷生铁稳固剂的制备方法 及磷生铁增碳脱硫方法，通过磷生铁稳固剂的制备以解决现有技术中存在 的制备得到的磷生铁中碳元素偏低，硫元素超标的技术问题。
本发明提供的一种磷生铁稳固剂，包括如下重量份数的组分：碳粉： 10份-30份，氧化钙：40份-70份，碳酸钠：1份-3份，硅酸钠：5份-8 份，氧化铁：5份-8份，偏铝酸钠：5份-8份，氧化锌：1份-3份，镁粉： 1份-3份。
优选地，包括如下重量份数的组分：碳粉：15份-25份，氧化钙：50 份-60份，碳酸钠：1份-3份，硅酸钠：6份-7份，氧化铁：5份-8份， 偏铝酸钠：6份-7份，氧化锌：1份-3份，镁粉：1份-3份。
优选地，包括如下重量份数的组分：碳粉：20份，氧化钙：55份， 碳酸钠：2份，硅酸钠：6份，氧化铁：7份，偏铝酸钠：7份，氧化锌： 3份，镁粉：3份。
优选地，氧化钙为纳米级氧化钙。
优选地，镁粉的粒径为50目-150目。
本发明还提供一种基于如上述中任一所述的磷生铁稳固剂的制备方 法，将碳粉、碳酸钠、硅酸钠、氧化铁、偏铝酸钠、氧化锌按照比例混合 加入研磨机中研磨，过50-100目筛，得到混合粉末，加入氧化钙和镁粉。
本发明还提供一种磷生铁增碳脱硫方法，将如上述中任一项所述的磷 生铁稳固剂加入到熔炼的磷生铁中。
优选地，磷生铁稳固剂与磷生铁原料的重量比为：1-3:100。
优选地，在磷生铁熔炼过程中，熔炼温度为1400℃-1500℃时，加入 磷生铁稳固剂。
优选地，在磷生铁熔炼过程中，采用氮气将磷生铁稳固剂喷吹到熔炼 的磷生铁中。
本发明提供的一种磷生铁稳固剂、磷生铁稳固剂的制备方法及磷生铁 增碳脱硫方法与现有技术相比具有以下进步：
1、在磷生铁制备过程中，通过磷生铁稳固剂的加入，碳元素含量显 著增加，有效提高了磷生铁的导电性。
2、在磷生铁制备过程中，通过磷生铁稳固剂的加入，硫元素百分含 量显著下降，避免了铁水发粘，导致铁水流动性降低，保证磷生铁的制备。
3、在磷生铁制备过程中，通过磷生铁稳固剂的加入，对硅元素含量、 对锰元素、磷元素含量影响不大，保证铁水的流动性，从而提高磷生 铁的产率，保证高的铁水的流动性，浇铸饱满平整，制备磷铁环的冷脆性， 好处理，便于回收。
4、本发明通过添加磷生铁稳定剂，可以保证磷生铁的产出质量，保 证阳极炭块浇铸的稳定性，降低工人劳动强度。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发 明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得 的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种磷生铁稳固剂，包括如下重量份数的组分：碳粉： 10份-30份，氧化钙：40份-70份，碳酸钠：1份-3份，硅酸钠：5份-8 份，氧化铁：5份-8份，偏铝酸钠：5份-8份，氧化锌：1份-3份，镁粉： 1份-3份。
包括如下重量份数的组分：碳粉：15份-25份，氧化钙：50份-60份， 碳酸钠：1份-3份，硅酸钠：6份-7份，氧化铁：5份-8份，偏铝酸钠： 6份-7份，氧化锌：1份-3份，镁粉：1份-3份。
包括如下重量份数的组分：碳粉：20份，氧化钙：55份，碳酸钠：2 份，硅酸钠：6份，氧化铁：7份，偏铝酸钠：7份，氧化锌：3份，镁粉： 3份。
氧化钙为纳米级氧化钙。
镁粉的粒径为50目-150目。
本发明还提供一种基于如上述中任一所述的磷生铁稳固剂的制备方 法，将碳粉、碳酸钠、硅酸钠、氧化铁、偏铝酸钠、氧化锌按照比例混合 加入研磨机中研磨，过50-100目筛，得到混合粉末，加入氧化钙和镁粉。
本发明还提供一种磷生铁增碳脱硫方法，将如上述中任一项所述的磷 生铁稳固剂加入到熔炼的磷生铁中。
磷生铁稳固剂与磷生铁原料的重量比为：1-3:100。
在磷生铁熔炼过程中，熔炼温度为1400℃-1500℃时，加入磷生铁稳 固剂。
在磷生铁熔炼过程中，采用氮气将磷生铁稳固剂喷吹到熔炼的磷生铁 中。
磷生铁稳固剂作用机理：
碳粉的加入可以有效的补充在冶炼磷生铁过程中缺碳的现象，有效提 高了磷生铁的导电性；氧化钙、碳酸钠、硅酸钠、氧化铁、偏铝酸钠、氧 化锌、电石粉及镁粉的加入可以有效的降低冶炼磷生铁过程中S的含量。
实施例1
将10千克碳粉、1千克碳酸钠、5千克硅酸钠、5千克氧化铁、5千 克偏铝酸钠、1千克氧化锌加入研磨机中研磨，过100目筛，得到混合粉 末，加入40千克氧化钙和1千克镁粉，按照磷生铁稳固剂与磷生铁原料 重量比为1:100，当熔炼磷生铁的温度达到1400℃时，采用氮气喷入到熔 炼的磷生铁中。
其中，氧化钙为纳米氧化钙，镁粉的目数为50目。
其中，纳米氧化钙进行前处理：将纳米氧化钙加入到聚乙二醇溶液中， 搅拌，浸泡24小时候，烘干，避免氧化钙吸水。
制备得到的磷生铁的碳元素、硅元素、锰元素、磷元素及硫元素的百 分含量见表1。
本发明通过磷生铁稳定剂的制备及加入，有效的提高磷生铁中碳元素 含量，降低硫元素的含量，碳元素含量及硫元素含量接近目标量，从而提 高磷生铁的稳定性；减少不可用的磷生铁的产出，有效的降低工人劳动强 度。
实施例2
将30千克碳粉、3千克碳酸钠、8千克硅酸钠、8千克氧化铁、8千 克偏铝酸钠、3千克氧化锌加入研磨机中研磨，过100目筛，得到混合粉 末，加入70千克氧化钙和3千克镁粉，按照磷生铁稳固剂与磷生铁原料 重量比为2:100，当熔炼磷生铁的温度达到1500℃时，采用氮气喷入到熔 炼的磷生铁中。
其中，氧化钙为纳米氧化钙，镁粉的目数为100目。
其中，纳米氧化钙进行前处理：将纳米氧化钙加入到聚乙二醇溶液中， 搅拌，浸泡24小时候，烘干，避免氧化钙吸水。
制备得到的磷生铁的碳元素、硅元素、锰元素、磷元素及硫元素的百 分含量见表1。
实施例3
将20千克碳粉、2千克碳酸钠、6千克硅酸钠、7千克氧化铁、7千 克偏铝酸钠、3千克氧化锌加入研磨机中研磨，过100目筛，得到混合粉 末，加入55千克氧化钙和3千克镁粉，按照磷生铁稳固剂与磷生铁原料 重量比为2:100，当熔炼磷生铁的温度达到1500℃时，采用氮气喷入到熔 炼的磷生铁中。
其中，氧化钙为纳米氧化钙，镁粉的目数为150目。
其中，纳米氧化钙进行前处理：将纳米氧化钙加入到聚乙二醇溶液中， 搅拌，浸泡24小时候，烘干，避免氧化钙吸水。
制备得到的磷生铁的碳元素、硅元素、锰元素、磷元素及硫元素的百 分含量见表1。
实施例4
将20千克碳粉、2千克碳酸钠、6千克硅酸钠、7千克氧化铁、7千 克偏铝酸钠、3千克氧化锌加入研磨机中研磨，过100目筛，得到混合粉 末，加入55千克氧化钙和3千克镁粉，按照磷生铁稳固剂与磷生铁原料 重量比为3:100，当熔炼磷生铁的温度达到1500℃时，采用氮气喷入到熔 炼的磷生铁中。
其中，纳米氧化钙进行前处理：将纳米氧化钙加入到聚乙二醇溶液中， 搅拌，浸泡24小时候，烘干，避免氧化钙吸水。
其中氧化钙为纳米氧化钙，镁粉的目数为50目。
制备得到的磷生铁的碳元素、硅元素、锰元素、磷元素及硫元素的百 分含量见表1。
实施例5
将20千克碳粉、2千克碳酸钠、6千克硅酸钠、7千克氧化铁、7千 克偏铝酸钠、3千克氧化锌加入研磨机中研磨，过100目筛，得到混合粉 末，加入55千克氧化钙和3千克镁粉，按照磷生铁稳固剂与磷生铁原料 重量比为3:100，当熔炼磷生铁的温度达到1400℃时，采用氮气喷入到熔 炼的磷生铁中。
其中氧化钙为纳米氧化钙，镁粉的目数为50目。
其中，纳米氧化钙进行前处理：将纳米氧化钙加入到聚乙二醇溶液中， 搅拌，浸泡24小时候，烘干，避免氧化钙吸水。
制备得到的磷生铁的碳元素、硅元素、锰元素、磷元素及硫元素的百 分含量见表1。
表1磷生铁中元素含量(％)
由表1发现，在磷生铁制备过程中，通过磷生铁稳固剂的加入，碳元 素含量从3.07％增加到3.4％-3.8％，有效提高了磷生铁的导电性。
在磷生铁制备过程中，通过磷生铁稳固剂的加入，对硅元素含量影响 不大，保证磷生铁的收缩性，防止形成坚硬而脆的磷生铁。
在磷生铁制备过程中，通过磷生铁稳固剂的加入，对锰元素影响不大， 保证铁水的流动性，从而提高磷生铁的产率。
磷元素含量都在目标值范围内，磷生铁稳固剂的加入，没有对磷元素 含量产生影响，保证高的铁水的流动性，浇铸饱满平整，制备磷铁环的冷 脆性，好处理，便于回收。
在磷生铁制备过程中，通过磷生铁稳固剂的加入，硫元素百分含量显 著下降，避免了铁水发粘，导致铁水流动性降低，保证磷生铁的制备。
本发明中通过添加磷生铁稳定剂，可以保证磷生铁的产出质量，保证 阳极炭块浇铸的稳定性，降低工人劳动强度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非 对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的 普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进 行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或 者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范 围。
Claims (10)
1.一种磷生铁稳固剂，其特征在于：包括如下重量份数的组分：碳粉：10份-30份，氧化钙：40份-70份，碳酸钠：1份-3份，硅酸钠：5份-8份，氧化铁：5份-8份,偏铝酸钠：5份-8份，氧化锌：1份-3份，镁粉：1份-3份。
2.根据权利要求1所述的磷生铁稳固剂，其特征在于：包括如下重量份数的组分：碳粉：15份-25份，氧化钙：50份-60份，碳酸钠：1份-3份，硅酸钠：6份-7份，氧化铁：5份-8份,偏铝酸钠：6份-7份，氧化锌：1份-3份，镁粉：1份-3份。
3.根据权利要求2所述的磷生铁稳固剂，其特征在于：包括如下重量份数的组分：碳粉：20份，氧化钙：55份，碳酸钠：2份，硅酸钠：6份，氧化铁：7份，偏铝酸钠：7份，氧化锌：3份，镁粉：3份。
4.根据权利要求3所述的磷生铁稳固剂，其特征在于：氧化钙为纳米级氧化钙。
5.根据权利要求4所述的磷生铁稳固剂，其特征在于：镁粉的粒径为50目-150目。
6.一种基于如权利要求1-5中任一所述的磷生铁稳固剂的制备方法，其特征在于：将碳粉、碳酸钠、硅酸钠、氧化铁、偏铝酸钠、氧化锌按照比例混合研磨，得到混合粉末，加入氧化钙和镁粉。
7.一种磷生铁增碳脱硫方法，其特征在于：将如权利要求1-5中任一项所述的磷生铁稳固剂加入到熔炼的磷生铁中。
8.根据权利要求7中所述的磷生铁增碳脱硫方法，其特征在于：磷生铁稳固剂与磷生铁原料的重量比为：1-3:100。
9.根据权利要求8中所述的磷生铁增碳脱硫方法，其特征在于：在磷生铁熔炼过程中，熔炼温度为1400℃-1500℃时，加入磷生铁稳固剂。
10.根据权利要求9中所述的磷生铁增碳脱硫方法，其特征在于：在磷生铁熔炼过程中，采用氮气将磷生铁稳固剂喷吹到熔炼的磷生铁中。
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