一种高磷高硫铁粉制备易切削钢及钢渣磷肥的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钢铁冶金领域，特别涉及到一种高磷高硫铁粉制备易切削钢及钢渣磷肥的方法。
【背景技术】
[0002]在我国复杂难选铁矿石中，高磷鮞状赤铁矿储量最大，目前已探明储量达37.2亿吨，预测远景储量达100亿吨以上。由于该类矿石具有矿石结构复杂，有用矿物嵌布粒度微细，有害杂质磷含量高的特点，采用磁选、重选、浮选和磁化焙烧等传统选别工艺及其联合工艺处理高磷鮞状赤铁矿，获得的铁精矿存在磷和A1203含量超标的问题，不能直接作为高炉冶炼的原料，致使该矿至今未实现大规模的开发利用。
[0003]东北大学突破传统的选矿-烧结(球团)-冶炼工艺，创新性地采用深度还原-磁选技术处理高磷鮞状赤铁矿，获得了铁品位、铁回收率均大于多90%的还原铁粉。通过控制还原条件，使得矿石中70~80%的磷在深度还原过程中进入铁相，经磁选获得的还原铁粉中磷含量为1.7-1.8%。此外，铁粉中硫含量为0.2-0.25%，并含一定量的Fe0、Si0jP A1 203等杂质氧化物。深度还原-磁选技术为高磷鮞状赤铁矿的开发利用奠定了基础，同时为该矿石中磷、铁资源的综合利用创造了条件。然而，面对磷、硫等杂质含量如此之高的铁粉，如何实现其有效利用，成为了亟需破解的技术难题。
【发明内容】
[0004]针对尚憐尚硫铁粉的利用难题，本发明提出一种尚憐尚硫铁粉制备易切削钢及钢渣磷肥的方法，目的是在充分利用铁粉中氧化物杂质的基础上，配制专用造渣剂，采用熔融分离技术，实现磷由铁相向渣相中的迀移，硫保留在铁相中，经过双渣法脱磷，同时获得符合易切削钢要求的钢液和富磷渣，富磷渣经磁选后可直接作为钢渣磷肥，最终实现了高磷尚硫铁粉的综合利用。
[0005]实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行:
(1)将高磷高硫铁粉与一次脱磷造渣剂混合混匀，一次脱磷造渣剂按照质量百分比，由60~70%Ca0和30~40%Fe203组成，一次脱磷造渣剂的加入量占铁粉重量的12%~15%，混合均匀后放入反应罐中，在室温条件下，将反应罐放入反应炉内进行一次脱磷，扒渣后得到铁水和一次脱磷渣；
(2)向铁水中加入二次脱磷造渣剂，二次脱磷造渣剂按质量百分比，由28~33%Ca0、55~60%Fe203、6~10%Si0# 4~5%A1 203组成，二次脱磷造渣剂的加入量占铁水重量的9%~11%，进行二次脱磷，进行二次扒渣，得到合格钢液和二次脱磷渣，所述的钢液按重量百分比含P0.05-0.08%，S 0.26-0.31%，C、Si 含量 <0.01% ；
(3)将一次脱磷渣和二次脱磷渣破碎至粒度<2mm并混匀，加水配制成质量浓度为70-75%的矿浆，采用球磨机磨细后采用鼓形湿式弱磁选机对矿浆进行弱磁选，获得磁选精矿和富磷渣，所述的富磷渣按重量百分比含P205 15-18%,富磷渣中P205的枸溶率>90%，直接作为钢渣磷肥使用。
[0006]其中，所述的将反应罐放入反应炉内进行一次脱磷的具体条件是反应炉升温至1580~1600°C，保温 10~12min。
[0007]所述的二次脱磷的具体条件是加入二次脱磷造渣剂后待铁水温度回升至1580~1600°C 保温 10~12min。
[0008]所述的采用球磨机磨细的具体条件是磨细至矿浆中粒度为-0.074mm的固体物料占矿浆中全部固体物料重量的80~85%。
[0009]所述的弱磁选过程中磁选机的电流为3~4A。
[0010]与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是:
(1)本发明针对铁粉中氧化物杂质含量高的特点，充分利用铁粉中的氧化物杂质，在此基础上发了适用于高硫高磷高氧化物杂质铁粉的专用造渣剂。其中一次脱磷造渣剂，即60~70%Ca0和30~40%Fe203与铁粉中的杂质成分FeO、S1 2和A1 203能够形成低共熔点化合物，有利于快速形成液态渣，一次脱磷造渣剂中的Fe203和铁粉中的FeO充当了铁水中[P]的氧化剂，发生反应:5[0]+2[P]= P205;—次脱磷造渣剂中的CaO充当了 P 205的固定剂，发生反应4CaO+ P205= 4Ca0.P205或3Ca0+ P 205= 3Ca0.P205，从而实现了铁水的高效脱磷。
[0011](2)本发明还针对该铁粉中超高的磷含量、一次脱磷无法达到要求的情况，开发了二次脱磷造渣剂。二次脱磷造渣剂能够直接形成低共熔点化合物，并快速形成液态渣，和一次脱磷原理一样，造渣剂中的Fe203充当了铁水中[P]的氧化剂，即5[0]+2[P]= P205，Ca0充当了 P205的固定剂，即 4CaO+ P 205= 4Ca0.P205或 3Ca0+ P 205= 3Ca0.P205。
[0012](3)本发明针对铁粉中硫含量高的特点，没有采用传统的脱硫工艺，而是充分利用该特点，并通过控制脱磷终点的钢液中磷的含量，使最终得到的钢液符合国标中易切削钢的要求，本发明方法节省了高硫高磷类铁粉的冶炼成本，同时提高了钢材的价值。
[0013](4)本发明还获得了富磷渣，本发明得到的富磷渣中P205的含量远高于普通脱磷渣中P205的含量，能够直接作为钢渣磷肥使用，大大增加了产品附加值，创造了可观的经济效益。
[0014]本发明实现了深度还原铁粉的有效利用，同时与深度还原-磁选技术一起为高磷鮞状赤铁矿的综合利用提供了新的途径。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的高磷高硫铁粉制备易切削钢及钢渣磷肥的方法工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0016]本发明实施例中采用的高磷高硫铁粉由鄂西高磷鮞状赤铁矿经深度还原-磁选制得，按重量百分比含 MFe 84-85%, P 1.7-1.8%, S 0.2-0.25%, C 0.15-0.25%, Si02
2.0-2.5%，A1203 1.0-1.5%，FeO 9~11%。
[0017]本发明实施例中配制专用造渣剂所采用的CaO、Fe203、S1jP A1 203为市购粉末试剂。
[0018]本发明实施例中采用的反应炉为中频感应炉或真空加热炉。
[0019]本发明实施例中采用的反应罐为氧化镁坩祸或刚玉坩祸。
[0020]本发明实施例中米用的球磨机为Φ 180mm X 200mm筒形球磨机。
[0021]本发明实施例中采用的磁选机为Φ 400mm X 300mm鼓形湿式弱磁选机实施例1
本实施例采用的高磷高硫铁粉中按重量百分比含MFe 84.17%, P 1.74%，S 0.22%，C
0.19%，Si02 2.15%，A1203 1.21%，FeO 10.32%，采用其制备易切削钢及钢渣磷肥的方法按照以下步骤进行:
(1)将高磷高硫铁粉与一次脱磷造渣剂混合混匀，一次脱磷造渣剂按照质量百分比，由60%Ca0和40%Fe203组成，一次脱磷造渣剂的加入量占铁粉重量的13%，混合均匀后放入反应罐中，在室温条件下，将反应罐放入反应炉内，控制反