利用直接还原法结合电炉双渣法冶炼高磷铁精矿的工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种利用直接还原法结合电炉双渣法冶炼高磷铁精矿的工艺。本申请提出的方法是以P≤0.3％、TFe≥60％的高磷铁精矿为原料，通过直接还原耦合电炉双渣法冶炼技术，直接获得合格钢水。本方法所涉及的单元技术及装备工业化实施容易，通过系统科学耦合可获得合格钢水，工业应用前景好，对于促进我们高磷矿的规模化利用具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
利用直接还原法结合电炉双渣法冶炼高磷铁精矿的工艺
本专利技术涉及金属冶炼
，特别是涉及一种利用直接还原法结合电炉双渣法冶炼高磷铁精矿的工艺。
技术介绍
高磷铁矿是我国的特色资源，总储量约100亿吨。采用传统高炉炼铁方法，矿石中P几乎全部进入铁水，铁水中P含量高达1％以上，传统炼钢方法难以冶炼如此高P含量的铁水。虽然经过湿磨/细磨、酸浸、磁选等常规工艺后，可获得P≤0.3％、TFe≥60％的高磷铁精矿，然而该高磷铁精矿经高炉炼铁工序后，铁水中P依然高达0.5％以上，转炉依然无法经济冶炼含P量为0.5％左右的铁水。以上种种导致我国储量巨大的高磷铁矿至今仍是“呆矿”。因此，开发高磷铁矿、亦或高磷铁精矿的冶炼技术，对于我国钢铁工业的发展、乃至国家资源安全，意义重大。针对高磷矿的综合利用，前人做了较多的研究工作。可查阅的文献及专利显示，所有研究工作均把高磷铁矿作为炼铁工序的原料使用，无论是研究涉及的直接还原(气基或煤基还原)、熔融还原、还是还原+熔分的工艺思路，均以得到合格铁水为目标。然而，所有研究均表明还原条件下Fe/P分离极为困难。还原条件下，只要温度超过1100℃，P必然会以极快的速度进入铁相，除非将渣金分离时间控制在极短的时间(如120秒)以内。但工业规模上很难实现如此短的渣金分离时间，因此，迄今高磷铁矿依然无法在钢铁工业应用。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的是提供一种利用直接还原法结合电炉双渣法冶炼高磷铁精矿、获得合格钢水的工艺。本专利技术是以P≤0.3％、TFe≥60％的高磷铁精矿为原料，通过直接还原耦合电炉双渣法冶炼技术，直接获得合格钢水。本方法所涉及的单元技术及装备工业化实施容易，通过系统科学耦合可获得合格钢水，工业应用前景好，对于促进我们高磷矿的规模化利用具有重要意义。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种利用直接还原法结合电炉双渣法冶炼高磷铁精矿的工艺，S1、将P含量≤0.3％且TFe含量≥60％的高磷铁精矿在还原气氛下进行还原，获得高磷DRI；S2、将高磷DRI加入到电炉内，加入5-30％的废钢或普通DRI；S3、电炉内通电升温，下氧枪吹氧，底部吹氩，加入造渣剂进行深度脱磷；S4、脱磷结束后拔掉脱磷渣；S5、拔渣后，降低氧枪高度，加大吹氧和底吹氩强度，同时加入造渣剂，实现深脱碳；S6、控制电炉终点C、P的浓度以及温度，出钢，获得合格钢水，所述钢水中P的浓度≤0.03％。具体而言，在一些实施例中，本专利技术所述高磷铁精矿中成分含量如下：TFe60-63％，Al2O31-5％，SiO23-10％，CaO4-9％，MgO1-2％，MnO0.1-0.5％，P0.1％-0.3％，其余为不可避免的杂质。具体而言，在一些实施例中，步骤S1中所述的还原气氛为H2和CO的混合气体。优选的，步骤S1中所述的还原气氛中H2和CO的体积比为1:1-2。具体而言，在一些实施例中步骤S3中采用软吹氧、底吹氩弱搅拌，并加入5％-15％造渣剂。具体而言，在一些实施例中步骤S3和S5中，造渣剂为石灰、白云石中的一种。具体而言，在一些实施例中步骤S3中，各类造渣剂的加入量以控制脱磷渣成分达到以下含量为目标：R＝1.2-2.2、Al2O3％＝5％-15％、Na2O％＝0-2％、FeO％＝20％-40％。具体而言，在一些实施例中步骤S4中，脱磷渣要拔除掉70％以上。具体而言，在一些实施例中步骤S5中采用强吹氧、强底吹氩搅拌，并加入3％-10％造渣剂。具体而言，在一些实施例中步骤S5中，各类造渣剂的加入量以控制终渣成分达到以下含量为目标：R＝2.5-3.0、Al2O3％＝5％-10％、Na2O％＝0-1％、FeO％＝15％-25％。与现有技术相比，本专利技术公开了以下技术效果：本申请提出的方法是以P≤0.2％、TFe≥60％的高磷铁精矿为原料，通过直接还原耦合电炉双渣法冶炼技术，直接获得合格钢水。本方法所涉及的单元技术及装备工业化实施容易，通过系统科学耦合可获得合格钢水，工业应用前景好，对于促进我们高磷矿的规模化利用具有重要意义。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图；图2为本专利技术冶炼过程中钢水中[C]、[P]变化图。具体实施方式下面将结合具体实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种利用直接还原法结合电炉双渣法冶炼高磷铁精矿的工艺。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。一、试验原料及步骤以成分如下表1所示的高磷铁精矿为原料，基于本专利技术技术路线进行了试验。分别在硅钼棒炉、10kg感应炉(带顶吹氧装置)内实现了气基直接还原和脱磷脱碳，并得到了合格钢水。表1高磷铁矿主要成分(％)TFeAl2O3SiO2CaOMgOMnOP实施例162％3％3％4％1％0.2％0.1％实施例263％5％10％9％2％0.5％0.2％其中一个试验工艺，步骤如下：1)将该高磷矿置于硅钼棒炉内，升温至1000℃，通入H2与CO的混合气体,二者的体积比为1:1，还原30分钟后，样品取出冷却，破碎后得到直接还原铁。多次重复该直接还原试验，以获得后续10Kg感应炉模拟电炉双渣法炼钢所需的足够的直接还原铁原料；2)将以上直接还原铁原料分别配加10％的废钢后，加入到10kg感应炉内；3)感应炉内下氧枪吹氧，两次试验中氧枪距离钢水面均约200mm-250mm，软吹氧，底部弱吹氩搅拌。同时加入12％石灰造渣剂，试验中吹氧15min-20min后，拔出脱磷渣，脱磷后渣成分为：R＝1.8、(Al2O3％)＝6％、(Na2O％)＝1.0％、(FeO％)＝40％；4)拔出脱磷渣后，氧枪下降至距离钢水面均约100mm-150mm，同时加到氧气流量，加到底吹氩气强度，进行深脱碳操作，同时加8％石灰造渣剂。脱碳后渣成分分别为：R＝2.8、(Al2O3％)＝10％、(Na2O％)＝1.0％、(FeO％)＝21％；5)控制感应炉II内终点[C]、[P]、温度，出钢，获得合格钢水。第二个试验工艺与第一个试验工艺基本相同，改变步骤2)中废钢的加入量为20％。二、试验结果两次试验过程中，分别对所用的直接还原铁、感应炉内熔化后的初始金属液、前期吹氧脱磷后(扒渣前)的金属液，以及后期深本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用直接还原法结合电炉双渣法冶炼高磷铁精矿的工艺，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、将P含量≤0.3％且TFe含量≥60％的高磷铁精矿在还原气氛下进行还原，获得高磷DRI；/nS2、将高磷DRI加入到电炉内，加入5-30％的废钢或普通DRI；/nS3、电炉内通电升温，下氧枪吹氧，底部吹氩，加入造渣剂进行深度脱磷；/nS4、脱磷结束后拔掉脱磷渣；/nS5、拔渣后，降低氧枪高度，加大吹氧和底吹氩强度，同时加入造渣剂，实现深脱碳；/nS6、控制电炉终点C、P的浓度以及温度，出钢，获得合格钢水，所述钢水中P的浓度≤0.03％。/n

【技术特征摘要】
1.利用直接还原法结合电炉双渣法冶炼高磷铁精矿的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将P含量≤0.3％且TFe含量≥60％的高磷铁精矿在还原气氛下进行还原，获得高磷DRI；
S2、将高磷DRI加入到电炉内，加入5-30％的废钢或普通DRI；
S3、电炉内通电升温，下氧枪吹氧，底部吹氩，加入造渣剂进行深度脱磷；
S4、脱磷结束后拔掉脱磷渣；
S5、拔渣后，降低氧枪高度，加大吹氧和底吹氩强度，同时加入造渣剂，实现深脱碳；
S6、控制电炉终点C、P的浓度以及温度，出钢，获得合格钢水，所述钢水中P的浓度≤0.03％。


2.根据权利要求1所述的利用直接还原法结合电炉双渣法冶炼高磷铁精矿的工艺，其特征在于，所述高磷铁精矿中成分含量如下：
TFe60-63％，Al2O31-5％，SiO23-10％，CaO4-9％，MgO1-2％，MnO0.1-0.5％，P0.1％-0.3％，其余为不可避免的杂质。


3.根据权利要求1所述的利用直接还原法结合电炉双渣法冶炼高磷铁精矿的工艺，其特征在于，步骤S1中所述的还原气氛为H2和CO的混合气体。


4.根据权利要求3所述的利用直接还原法结合电炉双渣法冶炼高磷铁精矿的工艺，其特征在于，步骤S1中所述的还原气氛中H2和CO的体积比为1:1-2。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张延玲，赵峥，余阚，张威风，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11