一種預(yù)熔型鐵酸鈣脫磷劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到鋼鐵冶煉領(lǐng)域中用到的脫磷劑，具體的說是一種預(yù)熔型鐵酸鈣脫磷劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磷在鋼中的偏析比較嚴(yán)重，使鋼的韌性變壞，產(chǎn)生“冷脆”現(xiàn)象，尤其在低溫條件下，更容易發(fā)生“冷脆”，磷的偏析還會(huì)造成鋼的各項(xiàng)異性，降低焊接性能，引起不銹鋼的腐蝕疲勞，因此應(yīng)嚴(yán)格控制鋼中磷的量。近10年來，近海石油開采、大型高層建筑、汽車工業(yè)發(fā)展、航海、航天以及軍工都對(duì)鋼材的性能要求越來越高，低磷鋼(Wp〈0.01%)和超低磷鋼(Wp<0.005%)生產(chǎn)已成為趨勢(shì)，所以對(duì)脫磷劑的要求也越來越高。
[0003]目前主要有兩種脫磷劑，分別為固體合成脫磷劑和預(yù)熔脫磷劑。固體合成脫磷劑存在脫磷速率低、使鐵水溫降加劇、容易吸水、不易儲(chǔ)存和運(yùn)輸、粉劑使用時(shí)污染環(huán)境等一系列問題，這使得預(yù)熔型鐵酸鈣質(zhì)脫磷劑的脫磷效果逐步得到大家的認(rèn)可。但目前市場(chǎng)上的脫磷劑大多存在熔點(diǎn)高、含有氟等污染物和性能不穩(wěn)定的缺陷，此外目前這些脫磷劑大多采用較純的原料制備，導(dǎo)致產(chǎn)品生產(chǎn)成本高，且造成了資源的浪費(fèi)。
[0004]申請(qǐng)?zhí)枮?01210226364.2的專利公開了一種利用富含氧化鈣和氧化鐵的工業(yè)廢棄物制備煉鋼脫磷劑的方法，但該法要求所用固體廢棄物中Fe203、CaO含量較高，這在一定程度上仍限制了固體廢棄物的循環(huán)再利用。申請(qǐng)?zhí)枮?01310036195.0的專利公開了一種利用鍍鋅污泥代替鐵礦粉等與生石灰組合制備鐵酸鈣質(zhì)煉鋼造渣劑的方法，該方法只是使用固體廢棄物代替部分原料，故仍存在成本高的問題，并且所用固體廢棄物為高鐵鍍鋅污泥，而非一般的鍍鋅污泥，故在一定程度上還是限制了原料的循環(huán)再利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種預(yù)熔型鐵酸鈣脫磷劑的制備方法，全部采用固體廢棄物來制作，不僅充分的利用了工業(yè)生產(chǎn)中的鐵渣、鈣渣和鋁灰，而且可通過調(diào)整鋁灰的加入量來改變脫磷劑的熔點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為:一種預(yù)熔型鐵酸鈣脫磷劑的制備方法，采用鉻鹽生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物鐵渣、鈣渣和電解鋁產(chǎn)生的廢棄物鋁灰為原料，經(jīng)過預(yù)處理后得到混合原料粉，經(jīng)冶煉、冷卻結(jié)晶后制得產(chǎn)品，所述混合原料粉中氧化鐵的含量不低于50%、氧化鈣的含量不低于30%、氧化鋁的含量為5-12%、其余雜質(zhì)的含量不超過8% ;所述鐵渣、鈣渣和鋁灰的預(yù)處理包括以下步驟:
1)將鋁灰浸泡在90-100°C的熱水中12-24h，備用；
2)將鐵渣加入到質(zhì)量濃度不低于35%的氫氧化鈉溶液中，待反應(yīng)完全后向過濾其中的沉淀，晾干備用；
3)配制溴酸鉀的乙醇溶液，而后將鈣渣加入到配制好的溴酸鉀的乙醇溶液中，靜置12-24h，過濾其中的固體粉末，晾干備用； 4)將步驟I)中浸泡后的鋁灰過濾出來并用清水漂洗后晾干，而后與步驟2)中處理好的鐵渣、步驟3)中處理好的鈣渣混合，并向其中加入混合物總重7-8%的氫氧化鈉粉末，然后在800-1000°C的溫度下加熱20-40min，自然冷卻后粉碎至150目以下即得到混合原料粉。
[0007]所述混合原料粉中還加入有其重量0.1-0.2%的外加劑，該外加劑為氧化硼、氧化錫和氯化鋇按照重量比1: 2:4的比例混合而成。
[0008]所述冶煉、冷卻結(jié)晶的具體工藝為:在溫度為1500-1700°C的條件下冶煉6_8h，然后以3-5°C /min的降溫速率將溫度降至1320°C，保持該溫度l_3h后再以1_2°C /min的降溫速率將溫度降至1170°C，最后自然冷卻至室溫即得到產(chǎn)品。
[0009]所述冶煉時(shí)，向其中加入混合原料粉重量0.02%的氧化鋅。
[0010]本發(fā)明所用原料中的鐵渣和鈣渣是鉻鹽生產(chǎn)中的兩種廢棄物，一種含鈣高的渣稱之為鈣渣，一種鐵含量相對(duì)較高基本不含氧化鈣的稱之為鐵渣，以河南省三門峽市義馬市的義馬鉻鹽廠為例，鈣渣中有效成分的含量為:氧化鐵12.08%、氧化鋁14.57%、氧化鈣30.43%、氧化錳0.15%、氧化鎂3.03%、氧化鈦0.32%、氧化鉀0.57%和氧化鈉0.05%,雜質(zhì)主要為氧化硅2.04%和氧化鉻0.37% ;鐵渣中有效成分的含量為:氧化鐵38.57%、氧化鋁7.16%、氧化鎂20.03%和氧化鉀0.48%，雜質(zhì)主要為氧化硅4.01%和氧化鉻1.00% ;所用鋁灰采用電解鋁產(chǎn)生的鋁灰，其有效成分的含量為:單質(zhì)鋁25.58%、氧化鋁31.55%、氧化鈣< 2.0%、氧化鎂2.0-3.0%和氧化鈉2.0-3.0%，雜質(zhì)主要為氧化硅5.56%。
[0011]本發(fā)明中，氧化鋁的加入能降低脫磷劑活度效果，使得熔渣具有更大的磷容量，且氧化鋁的加入會(huì)降低石灰的熔點(diǎn)，從而改善渣的流動(dòng)性，使渣具有更強(qiáng)的反應(yīng)性能，提高產(chǎn)品的脫磷效果；同時(shí)，氧化鋁的加入能提高鐵酸鈣質(zhì)脫磷劑的強(qiáng)度；
本發(fā)明中，先通過鋁灰在熱水中的浸泡，使鋁灰中的游離碳逸出鋁灰內(nèi)部而附著在鋁灰的表面，同時(shí)也除去了含有的氧化硅、氧化鈦等雜質(zhì)，鋁灰中含有的氨也溶于水除去；鈣渣用溴酸鉀的乙醇溶液除去其中含有的氧化鉻，而鐵渣用氫氧化鈉除去其中的氧化硅，隨后將這三種物質(zhì)混合后加入氫氧化鈉粉末，并在800-1000°C的溫度下加熱以除去其中存留的氧化硅，最終得到比較純凈的氧化鐵、氧化鈣、氧化鋁、氧化鎂、氧化錳、氧化鈉等物，這些物質(zhì)在熔融冶煉結(jié)晶的過程中會(huì)均勻的彌散于晶相中，從而擴(kuò)大鐵酸鈣的容磷量，提高了脫磷的效果；同時(shí)，采用本發(fā)明的冷卻工藝，在冶煉溫度-1200°C和1200-1100°C區(qū)間分別采用不同的降溫速率，使得生成的鐵酸鈣主相含量更高且在生成物中的分布更加均勻。
[0012]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
1)本發(fā)明通過引入三氧化二鋁，在提高脫磷劑流動(dòng)性的同時(shí)降低了脫磷劑的熔點(diǎn)，而且也可以通過調(diào)節(jié)三氧化二鋁在脫磷劑中的含量來控制脫磷劑的熔點(diǎn)，同時(shí)氧化鋁的加入在一定程度上可提高產(chǎn)品的強(qiáng)度；
2)本發(fā)明所用的原料均為固體廢棄物，屬于資源的再次利用，生產(chǎn)成本低，其中也不含氟化物，減少了環(huán)境污染；
3)本發(fā)明通過對(duì)原料進(jìn)行一系列的預(yù)處理操作，大大提高了固體廢棄物中氧化鋁、氧化鐵和氧化鈣的含量，提高了原料利用率的同時(shí)，使得生成的脫磷劑純度提高，性能均一穩(wěn)定，脫憐效果大幅度提聞;
4)本發(fā)明通過引入鋁灰并保留鋁灰中的氧化鈉、氧化鎂、氧化鉀等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)也對(duì)脫磷起到了很好的增強(qiáng)和輔助作用；
5)本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，所用原料成本低廉，脫磷效果也很好，有利于脫磷技術(shù)的普及與發(fā)展。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。本實(shí)施例中所用的到鐵渣和鈣渣是鉻鹽生產(chǎn)中的兩種廢棄物，一種含鈣高的渣稱之為鈣渣，一種鐵含量相對(duì)較高基本不含氧化鈣的稱之為鐵渣，取自河南省三門峽市義馬市的義馬鉻鹽廠，鈣渣中有效成分的含量為:氧化鐵12.08%、氧化招14.57%、氧化韓30.43%、氧化猛0.15%、氧化鎂3.03%、氧化鈦0.32%、氧化鉀0.57%和氧化鈉0.05%,雜質(zhì)主要為氧化硅2.04%和氧化鉻0.37% ;鐵渣中有效成分的含量為:氧化鐵38.57%、氧化鋁7.16%、氧化鎂20.03%和氧化鉀0.48%，雜質(zhì)主要為氧化硅4.01%和氧化鉻1.00% ;所用鋁灰采用電解鋁產(chǎn)生的鋁灰，其有效成分的含量為:單質(zhì)鋁25.58%、氧化鋁31.55%、氧化鈣< 2.0%、氧化鎂2.0-3.0%和氧化鈉2.0-3.0%，雜質(zhì)主要為氧化娃5.56%ο
[0014]實(shí)施例1
1)取鈣渣、鐵渣和鋁灰，分別檢測(cè)其中主要成分的含量，即氧化鈣、氧化鐵和氧化鋁的含量，而后進(jìn)行計(jì)算、配料，使得氧化鐵的含量50%、氧化鈣的含量30%、氧化鋁的含量為12%;然后將三種物料分別粉碎、研磨至粒徑小于150目，然后分別對(duì)三種原料進(jìn)行以下預(yù)處理:
①將鋁灰在90°C的熱水中浸泡24h；
②將鐵渣加入到質(zhì)量濃度35%的氫氧化鈉溶液中，待反應(yīng)完全后向過濾其中的沉淀，晾干；
③配制溴酸鉀的乙醇溶液(由于溴酸鉀微溶于乙醇，因此，配制時(shí)需要攪拌，待溴酸鉀完全不溶時(shí)過濾掉固體溴酸鉀即可得到溴酸鉀的乙醇溶液)，而后將鈣渣加入到配制好的溴酸鉀的乙醇溶液中，靜置24h，過濾其中的固體粉末，晾干；
④將步驟①中浸泡后的鋁灰過濾出來并用清水漂洗后晾干，而后與步驟②中處理好的鐵渣、步驟③中處理好的鈣渣混合，并向其中加入混合物總重7%的氫氧化鈉粉末，然后在800°C的溫度下加熱40min，自然冷卻后粉碎至150目以下即得到混合原料粉；
2)將得到的混合原料粉冶煉、冷卻使其結(jié)晶即得到熔點(diǎn)為1200°C的產(chǎn)品:冶煉、冷卻結(jié)