一种含磷粗镍铁精炼脱磷的方法技术

本发明专利技术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％。本发明专利技术的工艺简单，能耗低，易于实现工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

专利技术涉及，属于有色金属冶金和铁合金生产

技术介绍
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 145(TC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165(TC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160(TC时需喷入低硫重油加温，可能会造成回硫和增碳现象。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术通过下列技术方案完成 ，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 160(TC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 40rnrn。 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。 本专利技术所用的含磷粗镍铁，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。本专利技术的脱磷方法的反应式为2 + 5(FeO) + 4(CaO) = (4CaO.P205) + 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。本专利技术的最佳精炼时间为10分钟，最佳精炼温度为1560°C，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。本专利技术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。本专利技术工艺简单，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为本专利技术工艺流程图。 具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术做进一步描述。 实施例l(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°C，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°C，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、 82.76WFe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155(TC,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%。权利要求1、，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 40mrn。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈为亮，朱星荣，殷国平，伍贺东，李跃光，黄中省，彭振坤，朱骏，戴永年，
申请(专利权)人：昆明理工大学，红河恒昊矿业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]