高磷硅锰合金还原脱磷的优化研究

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我国锰矿资源丰富,但贫矿众多,高品位的锰矿资源基本依靠进口,导致锰系合金生产成本一直居高不下。重庆城口、秀山等地,锰矿品位低,P、S等杂质元素含量高,生产的硅锰合金磷含量严重超标,产品价值低,制约着当地锰合金产业的高效发展。  硅锰合金产量大、应用范围广,是炼钢常用的脱氧及合金添加剂,其产品质量在一定程度上决定着钢材的质量水平。硅锰合金中的P会污染钢液,引起钢的“冷脆”,降低钢材质量。因此,控制硅锰合金中的磷含量,使其国标化,是铁合金领域的重要课题。  本课题探索了重庆城口地区所生产的高磷硅锰合金的磷含量脱除问题,基于共存理论建立了合金熔体及熔渣的热力学模型;采用“感应炉+硅钼炉”进行还原脱磷的实验研究,借助ICP、XRD等检测手段,探讨了熔渣组分及工艺条件对脱磷的影响;采用感应炉,进行了吨级硅锰合金还原脱磷的工业化试验。得到以下几点结论:  ① 基于所建立的熔渣的热力学模型,分析得出:对于三元 CaO-SiO2-Al2O3渣系,熔渣脱磷能力随渣中 CaO 含量的增加而增加;对于四元CaO-SiO2-Al2O3-MgO渣系,熔渣脱磷能力随渣中CaO含量的降低,MgO含量的增加而增加。  ② 对于高氟CaO-CaF2脱磷渣,CaO含量为25%,脱磷效果最好,脱磷率达到75%;对于低氟CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2脱磷渣,在渣系成分为42:6:35:2:15时,脱磷效果最优,脱磷率达到 85%;对于无氟 CaO-SiO2-Al2O3脱磷渣,添加Na2O不利于脱磷,三元熔渣成分在1400℃的低SiO2含量的低熔点区域中时,脱磷效果更好,初渣成分为 58%CaO-4%SiO2-36%Al2O3-2%Na2O 时,脱磷率最高,达到71%。  ③ 体系氛围对还原脱磷有一定的影响,在分别采用硅钙合金及铝基脱磷剂进行脱磷时,结果均显示与大气氛围相比,氩气氛围下的脱磷效果更好。不同脱磷剂的最佳脱磷温度存在差异,采用硅钙合金时,脱磷最佳温度为1420℃;采用铝基脱磷剂时,脱磷最佳温度为 1400℃。混装+冲兑的脱磷剂加入方式,能减少脱磷剂的氧化损失,提高脱磷效率。  ④ 采用铝基脱磷剂,CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2脱磷渣进行工业化试验,脱磷率可达到70%。
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