[发明专利]一种红土镍矿冶炼含铬高磷金属液的去磷保铬二重工艺

说明书

本发明公开一种红土镍矿冶炼含铬高磷金属液的去磷保铬二重工艺，属于钢铁冶金的技术领域。所述去磷保铬二重工艺方法为：在红土镍矿冶炼含铬高磷金属液的内部与表面同时分别添加能够使得Psubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;的生成自由能低于Crsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;生成自由能的添加剂，即脱磷包芯线和顶渣，使得红土镍矿冶炼含铬高磷金属液的内部与表面的铬与磷被选择性氧化；其中：铬在金属液中保留，金属液中生成的磷氧化物上浮至顶渣中，金属液表层生成的磷氧化物直接留在顶渣中。本发明具有红土镍矿综合利用价值高、不锈钢和合金钢品质高、工艺操作简便、节奏匹配性好、多环节脱磷、且渣系资源丰富和无毒害、以及磷含量能够降低到0.05％以下、保铬率在84％以上的有益效果。

技术领域

本发明属于钢铁冶金的技术领域，涉及一种红土镍矿冶炼含铬高磷金属液的去磷保铬二重工艺。

背景技术

目前，在氧化气氛的铁水条件下进行常规方式脱磷，必然会导致铁水中铬的同时脱除，造成了铬元素的浪费。

这是由于磷与铬在铁水的氧化还原热力学条件具有相似性，即在1350-1500℃的条件下，磷与铬的氧化还原热力学条件相近，脱磷必然带来铬的较大损失，反之亦然；在金属液的还原状态下，铬进入金属液的同时磷也伴随进入金属液，这会导致金属液质量严重恶化。特别是红土镍矿冶炼含铬高磷铁水中更是如此。

红土镍矿是一种存量极大的铁、镍、铬、钴金属资源，随着镍的需求越来越多，红土镍矿中的镍虽然可以得到较好的利用，但是红土镍矿中含有的较高含量的铬和磷并不能够得到有效应用。

其中，在通过红土镍矿获得镍时，为了获得较高的镍纯度，需要脱除红土镍矿的铬、铁；由于这是氧化条件下完成的，磷与铁、铬会一起进入渣相，故而红土镍矿中的磷也随着铬和铁的脱除而脱除。但对于获得合金钢和不锈钢原料的冶炼过程来说，镍、铬、铁都是合金钢和不锈钢的主要成分，铬的价值也很大，如果是为了脱磷而将铬脱掉并使之进入渣相，那就非常可惜。

现有红土镍矿的综合利用方法中，采用矿热炉冶炼时，为了去除磷或者富集镍，只有降低铁的收得率、不考虑铬的收得率，从而获得低磷含量的金属液(铁水和钢液)。而在高炉冶炼时，铁、铬、镍会完全收得，同时将有害元素磷也收得，这导致后续炼钢过程的难题：保铬与去磷的矛盾。

自上世纪七八十年代，脱磷工艺就在广泛研究。例如，我国及日本均开展了还原条件下的脱磷研究。虽然采用还原脱磷具有很好的脱磷效果，但是生成的Ca₃P₂与水汽接触生成剧毒的PH₃，所以研究最终不具有实用性。

同时期，日本钢铁企业寻求采用碱金属氧化物进行造渣氧化脱磷。如采用Li₂CO₃10％、CaO 14％、CaF₂ 47％、FeO 29％的渣系，对含碳2.5％-6.0％、含铬11-25％、含镍8％以下的不锈钢原料铁水，在1400-1500℃温度下，每吨铁水加入脱磷渣70kg，进行脱磷预处理，脱磷率可以达到60％。

CN 112375974 A中的脱碳、脱磷、保铬是通过对高铬铁水的铁水冶炼、顶底复吹转炉吹炼、恒氧压变枪位操作等复杂操作来实现，不适合大规模工业生产。

这些方法在大炼钢流程中，由于节奏的匹配性差，或渣系资源的稀缺性、毒害性不能得到工业规模的广泛使用。

采用红土镍矿资源进行不锈钢冶炼的企业，当前保铬降磷的方法是向含磷、含铬高的金属液中加入含磷很低的预制铁或钢，而这会导致工艺成本的增加。

故而鉴于现有的红土镍矿资源的存量巨大和保铬降磷的技术问题，寻求一种可以实现在大炼钢流程中去磷保铬的工艺节奏的匹配性好、且渣系资源丰富和无毒害、以及磷含量能够降低到0.05％以下、保铬率在84％以上的工艺，达到保证生产顺行、降低成本，是十分必要的。

发明内容