专利名称：铁水脱磷剂及铁水脱硅、脱磷的方法
技术领域：
本发明涉及一种铁水脱磷剂及铁水脱硅、脱磷的方法。
背景技术：
随着人们生活水平的提高，不锈钢制品的使用量越来越大，促使钢铁工业中铁水预处理脱硅、脱磷工序成为炼钢生产不可或缺的环节。由于不锈钢成品所要求的含磷量都在0.020%以下，且在电炉以后所有工序都不具备脱磷功能，这就要求铁水预处理中脱磷后的铁水含磷量小于0.008% (低磷钢品种要求含磷量< 0. 006%)o相对而言，高炉或铁矿石熔融还原炼铁炉(以下简称COREX炉)含硅量一般在0. 2 % 0. 6 %且波动较大，而含磷量基本稳定在0. 080 % 0. 120 %，给铁水预处理脱硅和脱磷带来较大的压力。在当今的经济环境下，既保证不锈钢生产所要求的成分，又降低工序生产成本并尽可能少的产生废弃物是不锈钢生产的关键课题。铁水脱磷是氧化过程，在向铁液中吹氧或供氧过程中，硅和锰先于磷氧化，因此， 脱磷之前要先脱硅，只有铁水中硅降到一定水平之下以后，磷才能大幅度地氧化。碳和磷的氧化顺序取决于温度、活度及添加剂等条件。由于铁做为溶剂元素是大量的，它同时进行着氧化和还原两个相反方向的反应，扮演传输氧的角色。一般的脱硅剂和脱磷剂中只有!^OJe2O3及!^e3O4存在，而不锈钢各工序废弃的氧化物中含有佝0、Fe203> Fe3O4, Cr2O3> NiO, NiO · Cr2O3及FeO · Cr2O3，必然对脱硅/脱磷反应产生影响。从动力学分析，Cr2O3及其盐类化合物CaCr2O4的熔点都很高，前者高达2266°C， 后者也达2090°C，这些高熔点物质会使炉渣粘性增加，对铁水脱磷过程有严重的不利影响。发明专利申请公开说明书CN85101003A，公开了一种低磷高铬不锈钢及超低磷高铬不锈钢的脱磷工艺，该方法为低磷高铬不锈钢的脱磷工艺，以碱或碱土金属及其合金的粉剂作脱磷剂喷入钢包或钢包精炼炉内的高铬不锈钢液中进行脱磷。然而，该方法并不能不适用于铁水脱磷预处理。发明专利申请公开说明书CN1876857A，公开了一种以铁水为主原料冶炼不锈钢的方法，该方法包括(1)铁水预处理a铁水脱硅用以氧化铁为主的铁鳞粉剂喷吹法，用氮气为载气喷粉枪喷入铁水中；b铁水脱磷脱硫用粉剂吹喷法，将主要成分为石灰和萤石的脱磷剂用氮气为载气喷粉枪喷入铁水中，进行化学反应脱磷和脱硫；( 用顶底复吹转炉进行初步脱碳保铬和合金化。发明专利申请公开说明书CN1664127A，公开了一种铁水脱磷、脱硫的方法”涉及的主要是将熔剂以钠盐熔合物的形态加到铁水中。所述含钠盐熔剂为碳酸钠、硫酸钠，熔剂中还含有氯化钠、苛性碱等物质。发明专利申请公开说明书CN1372009A公开了一种铁水、钢水脱磷剂，涉及一种炼铁、炼钢生产中用于降低钢铁中磷含量的铁水、钢水脱磷剂。脱磷剂由氧化铁、活性石灰、氟任钙组成。
以上公开的现有技术所涉及的脱硅剂、脱磷剂及其制备、使用方法均存在一个共同的缺点，脱硅剂、脱磷剂的制备均需要额外购置原材料，例如，碱或碱土金属及其合金、石灰、萤石、碳酸钠、硫酸钠、氧化铁、氟任钙等。因此必然导致铁水脱硅、脱磷生产成本上升。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明旨在摸索出回收利用钢铁企业各不锈钢生产环节生产带出的含铬镍固体废弃物，通过再加工与合理配比形成的一项铁水脱磷剂及相应的脱磷方法。本发明所要解决的技术问题之一是提供一种铁水脱磷剂。本发明的铁水脱磷剂含一定量铬镍固体氧化物，回收利用了钢铁企业内各工序的含铬镍氧化物固体废弃物。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种铁水脱磷的方法。脱磷率达到90%以上，从而达到冶炼低磷不锈钢的目的。本发明所要解决的技术问题之三是提供一种铁水脱硅和脱磷的方法。脱硅率达到 70%以上、脱磷率达到90%以上。从而达到冶炼低磷不锈钢的目的。为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现一种铁水脱磷剂，由下述组分按重量份数组成混酸氧化铁粉 20 35份；抛丸除尘粉50 60份；不锈钢炼钢除尘灰 14 25份。优选的，上述铁水脱磷剂，由下述组分按重量份数组成混酸氧化铁粉20 30份；抛丸除尘粉53 57份；不锈钢炼钢除尘灰 15 25份。所述的混酸氧化铁粉，按重量百分比，含有下述组分FeO观 32% ；Fe20315 20% ;Cr2032. 0 2. 5% ;NiO 0. 1 0. 6 % ;Si02 彡 0. 05 % ;S 彡 0. 060 %。上述的混酸氧化铁粉除了含有所列举的组分外，余量为杂质。通常余量为CaO、MgO、MnO、H2O, Fe3O4等各化学元素的氧化物质及其复合氧化物。所述的抛丸除尘粉，按重量百分比，含有下述组分FeO 10 20% ；Fe20335 40% ;Cr20310 15% ;NiO 2. 0 3. 5 % ;Si02 彡 0. 05 % ;S 彡 0. 060 %。上述的抛丸除尘粉除了含有所列举的组分外，余量为杂质。通常余量为CaO、MgO、MnO、H2O, Fe3O4等各化学元素的氧化物质及其复合氧化物。所述的不锈钢炼钢除尘灰，按重量百分比，含有下述组分FeO 6 12 % ； F%0318 27% ;Cr2038 12% ;Ni0 1. 0 1. 5 % ;Si02 彡 0. 04% ;S 彡 0. 060 %。上述的不锈钢炼钢除尘灰除了含有所列举的组分外，余量为杂质。通常余量为CaO、MgO、MnO、H20、 Fe3O4等各化学元素的氧化物质及其复合氧化物。本发明还公开了一种铁水脱磷的方法，采用铁水脱磷剂进行脱磷，其中所述的脱磷剂采用前述的铁水脱磷剂。所述的铁水脱磷方法为鱼雷型铁水运输罐喷吹脱磷法或铁水罐喷吹脱磷法。本发明进一步的公开了一种铁水脱硅和脱磷的方法，包括铁水脱硅步骤和铁水脱磷步骤，所述的铁水脱硅步骤，采用铁水脱硅剂进行脱硅，该铁水脱硅剂由下述组分按重量份数组成混酸氧化铁粉10 20份；抛丸除尘粉15 25份；不锈钢炼钢除尘灰10 20份；热轧氧化铁鳞40 60份。优选的，所述的铁水脱硅剂由下述组分按重量份数组成混酸氧化铁粉14 16 份；抛丸除尘粉18 22份；不锈钢炼钢除尘灰14 16份；热轧氧化铁鳞48 52份。铁水脱磷步骤，采用铁水脱磷剂进行脱磷，该脱磷剂采用前述的铁水脱磷剂。优选的，所述的铁水脱硅方法为铁水倒罐混冲脱硅法或脱磷站喷吹脱硅法；所述的铁水脱磷方法为鱼雷型铁水运输罐喷吹脱磷法或铁水罐喷吹脱磷法。具体的，在上述技术方案中所述的混酸氧化铁粉，为冷轧厂钢卷在酸洗过程中在板卷表面酸洗下的表面铁氧化物与酸洗后的废酸混合着进入混酸再生站处理，其中废酸经处理后成为再生酸用于钢卷预酸洗，而沉淀出的固体氧化物就形成混酸氧化铁粉。其常规的产出流程具体参见
图1。简而言之，即冷轧厂钢卷生产过程中，从混酸再生站中收集到的固体废弃物，即为本发明所需要使用的原料之一混酸氧化铁粉。所述的抛丸除尘粉，为冷轧厂钢卷在完成轧制并经退火后，在进行钢卷表面破鳞及抛丸处理过程中产生的钢卷表面处理下的表面氧化铁粉尘和表面氧化铁粒尘；其中氧化铁粉尘是破鳞工序在破鳞处理过程中除尘系统收集的粉尘、氧化铁粒尘是抛丸工序在抛丸处理过程中除尘系统收集的较大颗粒的粒尘，此二种除尘产物经一个回收系统回收，所回收的固体氧化物统称抛丸除尘粉。其常规的产出流程具体参见图1。简而言之，即冷轧厂钢卷生产过程中，从抛丸工序、破鳞工序中分别收集到的固体废弃物氧化铁粉尘，即为本发明所需要使用的原料之一抛丸除尘粉。所述的不锈钢炼钢除尘灰，为不锈钢炼钢厂各冶炼工序的除尘产物。不锈钢冶炼工序主要包括超高功率交流电弧炉(以下简称EAF)不锈钢母液熔炼电炉、顶侧吹氩氧脱碳炉(以下简称A0D)顶侧吹氩氧脱碳炉、真空吹氧脱碳精炼装置(以下简称V0D)真空精炼装置等工序；也适用于顶底吹氩氧脱碳炉(以下简称K0BMS)顶底吹氩氧脱碳炉、钢包精炼炉(以下简称LF)钢包精炼炉、真空脱碳精炼装置(以下简称VD)精炼装置等不锈钢冶炼工序。其除尘产物Σ 达30% 35%，且除尘灰中氧化性物质多以!^e2O3的形式存在(含 Fe2O3 ^20%)；且这些不锈钢工序的除尘产物含有0. 8% 1. 4%的镍，制备成本发明的铁水脱硅剂后可在铁水中微量增镍，对于不锈钢用脱磷铁水有一定的回收利用价值。其常规的产出流程具体参见图2。所述的热轧氧化铁鳞，为热轧厂在板坯粗轧前除鳞处理工序和精轧前除鳞处理工序在对钢坯进行轧前表面处理过程中产出的固体废弃氧化物，由粗轧前的热轧粗轧机组表面除鳞装置(以下简称HSB)除鳞站和精轧前的热轧精轧机组表面除鳞装置(以下简称 FSB)除鳞站产出并经沉淀池沉淀后回收；本发明中所述的热轧氧化铁鳞原料可采用不锈钢钢卷热轧氧化铁鳞、碳钢钢卷热轧氧化铁鳞、碳钢与不锈钢混轧的热轧氧化铁鳞，也适用于采用连铸沉淀池回收的不锈钢连铸板坯表面产生的氧化铁皮、碳钢连铸板坯表面产生的氧化铁皮。其常规的产出流程具体参见图3。由于热轧氧化铁鳞产生于沉淀池，水份很高，一般在5% 20%、颗粒度分布范围很广且夹带有一定杂物，故应用氧化铁鳞时，最好先前进干燥或烘烤处理和颗粒筛选。本发明采用混酸氧化铁粉、抛丸除尘粉、不锈钢炼钢厂炼钢除尘灰、热轧厂氧化铁鳞这4项不锈钢各工序废弃的含铬、镍固体氧化物作为脱硅剂、脱磷剂的原材料，其理论依据如下表1所示为不锈钢各工序废弃的含铬、镍固体氧化物主要成分，其主要由Σ Fe (含 FeO, Fe2O3)、SiO2, Cr203、NiO组成；从图4的曲线中，可清楚的判断，NiO, FeO及Cr2O3可先后氧化铁水中的Si，因此从热力学的观点分析，含铬镍的固体氧化物可用于铁水脱硅，并可回收镍及少量的铬。表1 不锈钢各工序废弃物成分(单位质量百分含量)
权利要求
1.一种铁水脱磷剂，其特征在于，由下述组分按重量份数组成 混酸氧化铁粉20 35份；抛丸除尘粉50 60份；不锈钢炼钢除尘灰 14 25份。
2.如权利要求1所述的铁水脱磷剂，其特征在于，由下述组分按重量份数组成 混酸氧化铁粉20 30份；抛丸除尘粉53 57份；不锈钢炼钢除尘灰 15 25份。
3.如权利要求1或2所述的铁水脱磷剂，其特征在于，所述的混酸氧化铁粉，按重量百分比，含有下述组分28 32% ； 15 20% ； 2. 0 2. 5% ； NiO0. 1 0. 6% ；SiO2彡 0. 05% ；S彡 0.060%。
4.如权利要求1或2所述的铁水脱磷剂，其特征在于，所述的抛丸除尘粉，按重量百分比，含有下述组分10 20% ； 35 40% ； 10 15% ； 2. 0 3. 5% ； 彡 0. 05% ； 彡 0. 060%。
5.如权利要求1或2所述的铁水脱磷剂，其特征在于，所述的不锈钢炼钢除尘灰，按重量百分比，含有下述组分FeO6 12% ；18 27% ； 8 12% ； NiO1. 0 1. 5% ；SiO2彡 0. 04% ；S彡 0.060%。
6.一种铁水脱磷的方法，采用铁水脱磷剂进行脱磷，其特征在于，所述的脱磷剂为权利要求1 5中任一项所述的铁水脱磷剂。
7.如权利要求6所述的铁水脱磷的方法，其特征在于，所述的铁水脱磷方法为鱼雷型铁水运输罐喷吹脱磷法或铁水罐喷吹脱磷法。
8.一种铁水脱硅和脱磷的方法，包括铁水脱硅步骤和铁水脱磷步骤，其特征在于，所述的铁水脱硅步骤，采用铁水脱硅剂进行脱硅，所述的铁水脱硅剂由下述组分按重量份数组成混酸氧化铁粉10 --20份抛丸除尘粉15 --25份不锈钢炼钢除尘灰10 --20份热轧氧化铁鳞40 --60份所述的铁水脱磷步骤，采用铁水脱磷剂进行脱磷，所述的脱磷剂为权利要求1 5中任一项所述的铁水脱磷剂。
9.如权利要求8所述的铁水脱硅和脱磷的方法，其特征在于所述的铁水脱硅剂由下述组分按重量份数组成混酸氧化铁粉14 16份抛丸除尘粉18 22份不锈钢炼钢除尘灰 14 16份热轧氧化铁鳞48 52份。
10.如权利要求8所述的铁水脱硅和脱磷的方法，其特征在于 所述的铁水脱硅方法为铁水倒罐混冲脱硅法或脱磷站喷吹脱硅法； 所述的铁水脱磷方法为鱼雷型铁水运输罐喷吹脱磷法或铁水罐喷吹脱磷法t
全文摘要
本发明公开了一种铁水脱磷剂及铁水脱硅、脱磷的方法。所述的铁水脱磷剂由下述组分按重量份数组成混酸氧化铁粉20～35份；抛丸除尘粉50～60份；不锈钢炼钢除尘灰14～25份。本发明的铁水脱磷剂可应用于所有铁水预处理工序，具有很强的脱磷功能；同时配方中使用含铬镍固体氧化物，可使脱磷终点铁水含镍量在原有镍含量的基础上小幅增加5％～8％，对于冶炼不锈钢，可相应减少后工序冶炼过程中的镍配入量，降低生产成本；且该配方所有原料均为使用钢铁企业各不锈钢生产环节生产带出的含铬镍固体废弃物，通过对废弃物进行了回收再加工利用进行铁水脱磷，既节约成本又减少废弃物的排放量。
文档编号C21C7/064GK102199686SQ201010131649
公开日2011年9月28日 申请日期2010年3月24日 优先权日2010年3月24日
发明者徐文杰, 李安东, 蒋兴元, 郑皓宇 申请人:宝山钢铁股份有限公司