一种烧结脱磷剂.pdf

本发明涉及一种烧结脱磷剂，属于钢铁冶金行业烧结矿生产技术领域，该烧结脱磷剂由氯化钙、二氧化硅和碳粉三种原料组成的粉状混合物。采用本发明产品后，其烧结矿磷含量降低到完全可以在后续冶炼中的使用要求，从而可以大幅度提高低价值资源的利用率。并且可以依据烧结烟气除尘系统完全可以实现低(无)磷排放的环保要求。本发明具有制备简单、成本低廉，应用方便等特点。

1、  一种烧结脱磷剂，其特征在于，该烧结脱磷剂由氯化钙、二氧化硅和碳粉三种原料组成的粉状混合物。

2、  如权利要求1所述烧结脱磷剂，其特征在于，所述三种原料参与反应的重量比为：CaCl₂∶C∶SiO₂＝(2.5-5)∶1∶(1.5-3)。

3、  如权利要求1所述烧结脱磷剂，其特征在于，所述三种原料均粒度在大于100目以上。

4、  一种烧结脱磷剂，其特征在于，所述脱磷剂为氯化钙粉剂或由氯化钙与二氧化硅和碳粉之中的一种组成的粉状的混合物。

5、  如权利要求1、2、3或4所述烧结脱磷剂，其特征在于，所述脱磷剂的加入量为：脱磷剂∶磷含量＝(3.5-10)∶1。

一种烧结脱磷剂
技术领域
本发明属于钢铁冶金行业烧结矿生产技术领域，特别涉及球团矿生产工艺中降低烧结矿最终产品中的磷元素杂质含量，从而保证烧结矿生产中可以大量应用储量丰富的高磷铁矿石的烧结矿脱磷剂配方。
背景技术
大家都知道，钢铁行业一直以来存在一个这样的传统认识：烧结、球团、高炉生产环节均不可以实现脱磷，这个问题也是困扰广大钢铁研究者和工作者长久以来的一个难题。本身大部分磷酸盐受热分解后，最终产物亚磷酸盐分解后就很难再进行分解，不像硫酸盐受热分解可以生产硫的氧化物和金属氧化物。在钢铁冶金生产过程中的中间产品，要是磷含量过高，势必会造成后道工序的脱磷压力，要是磷含量过高，则会造成脱磷困难。而日常应用的钢铁产品中，若是磷含量过高，则会造成产品的冷脆现象，也就是低温断裂问题，对性能影响相当严重。
发明内容
本发明的目的是为解决已有技术的难题，研制出一种烧结脱磷剂，可以实现烧结生产工序的脱磷，而且具有制备简单、成本低廉，应用方便等特点。
本发明提出的一种烧结脱磷剂，其特征在于，该烧结脱磷剂由氯化钙、二氧化硅(即石英石)和碳粉(即焦粉或者无烟煤粉)三种原料组成的粉状混合物。
上述三种原料可以任意配比均能实现脱磷，只是脱磷效果会有些变化：能达到较好的脱磷效果的配比为：
三种原料参与反应的重量比为：CaCl₂∶C∶SiO₂＝(2.5-5)∶1∶(1.5-3)。
上述三种原料均粒度大小控制在大于100目以上比较合适。
根据不同的需脱磷的产品与工艺，由于在使用中需脱磷的产品与工艺中二氧化硅或碳粉的含量，或二氧化硅和碳粉两种含量足已达到上述脱磷剂中的含量，则脱磷剂可为氯化钙粉剂或由氯化钙与二氧化硅和碳粉之中的一种组成的粉状的混合物。
使用时脱磷剂的推荐加入量为：脱磷剂∶磷含量＝(3.5-10)∶1，最低添加量不能低于磷含量的1倍。
本发明的脱磷反应原理：
1、首先需要脱磷的产品或者原料中的磷酸根离子优先与脱磷剂中的游离(或者部分近似游离状态)的钙离子在300℃-600℃的中高温度下结合成磷酸钙：
3Ca²⁺+2PO4^3-＝Ca3(PO4)2；
2、磷酸钙与二氧化硅和碳在300℃-650℃的高温下继续反应生产硅酸钙和五氧化二磷：
Ca₃(PO4)₂+3SiO₂＝3CaSiO₃+P₂O₅；
3、然后五氧化二磷与碳在1000℃以上高温反应生成磷和一氧化碳：
P₂O₅+5C＝2P↑+5CO↑
在高温下，大部分P₂O₅和P会随着烟气出去，从而实现脱磷的目的；同时烧结等工序均具备烟气水处理设备，所以不会对环境增加影响。
本发明的烧结脱磷剂的制备方法为：
将上述三种原料分别研磨成100目以上的微细粉，分开烘干处理后均匀混合，密封包装(氯化钙盐有很强的吸水性，所以必须保证原料和成品的充分干燥和密封存放)。
本发明的使用方法：
将该产品添加到所需要脱磷的工序中，与该工序中原来的粉状原料进行充分的混合，并在1000℃以上温度和抽风条件下，反应时间在1分钟以上，就可以实现烧结等化工工序产品的脱磷。
根据不同的需脱磷的产品与工艺，由于在使用中需脱磷的产品与工艺中二氧化硅或碳粉的含量，或二氧化硅和碳粉两种含量足已达到上述脱磷剂中的含量，则脱磷剂可为氯化钙粉剂或由氯化钙与二氧化硅和碳粉之中的一种组成的粉状的混合物。
根据上述不同具体脱磷应用情况，使用时脱磷剂的加入量也可适当调整，例如冶金行业烧结工序脱磷一般每一份磷含量经济配加(即能达到最好效果的最低配加量)脱磷剂(此处可以调整为单独的CaCl₂)为磷含量的7.5倍，最低效果配加量为原磷含量的1倍；球团脱磷比例需要的脱磷剂调整为CaCl₂∶C＝5∶2，添加经济配比为磷含量的10倍以上，最低添加量为磷含量的1倍。
本发明的特点及效果：
本发明解决了烧结生产工序的不能脱磷的难题，采用本发明产品后，其烧结矿磷含量降低到完全可以在后续冶炼中的使用要求，从而可以大幅度提高低价值资源的利用率。并且可以依据烧结烟气除尘系统完全可以实现低(无)磷排放的环保要求。
本发明具有制备简单、成本低廉，应用方便等特点。
本发明可用于粉末烧结以及粉末高温加工等，对硅酸钙引入后不会造成影响的工序均可以应用，特别是钢铁厂烧结、球团等工序，以及其他冶炼前的高温造块等；煤粉的高温焦化过程等；其他高温化工需要脱磷的领域。
具体实施方式
本发明提出的烧结脱磷剂结合实施例进一步说明如下：
本发明针对实际脱磷应用，其三种原料任意组合配比都可以实现，只是脱磷效果明显与否的差异，一般来说三种原料参与反应的元素重量比为：CaCl₂∶C∶SiO₂＝5∶1∶3，就可以实现明显的脱磷效果。但是考虑到实际反应过程中的物质反应效率等问题以及在烧结工序中的其他额外损耗问题，在使用时需要提高适当的比例进行配加，非可燃物CaCl₂、SiO₂损耗较少，可燃物C提高比例要高一些，三种原料参与反应的元素重量比可调整为：CaCl₂∶C∶SiO₂＝5∶2∶3。另外，使用时三种物质总的添加量，越高，对脱磷越有利。
若需要脱磷的产品或者原料中含有其中的三种成份中的一种或者是两种，则可以根据其中含有的多少对脱磷剂成分进行调整，以保证产品的最佳实用性和产品的经济性；
例如烧结矿脱磷时由于原矿中已存在足够的C和SiO_2.则烧结矿脱磷只需有二元强酸钙盐CaCl₂就可以实现脱磷；球团矿脱磷时由于原矿中已存在足够的SiO₂，则烧结矿脱磷只需有钙盐和碳粉就可以实现脱磷；
由于在300℃上，反应中间产物P₂O₅来不及继续反应，就部分直接挥发由烟气带出，碳元素并不一定需要必须参与反映。所以要是在温度、通风、以及没有物质与P₂O₅反应固化P₂O₅的合的适的工艺条件下，也可以不添加C，就可以实现脱磷。
本实施例通过分类烧结、球团两种生产进行验证，通过实施例1、2、4和5、6、8进行在使用中用量差别对比；通过实施例2、3和6、7和9、10进行脱磷剂各成分配比改变对比，得出的相关数据，进一步对本发明产品的说明。
本发明给出10种实施例，各实施例的成分配比，应用的工序，用量及脱磷效果如下表所示：

(注：因为1-8实施例原料中SiO2含量都是在4％以上比例，远远高于所需要的含量要求，所以在此全部不添加；烧结工序中，原料中添加固定碳含量为4％以上，所以在实施例1、2、4中未做添加，实施例3为添加后对比需要；实施例9、10为全部缺失成分，所以三种成分全部添加；上述10种实施例的原料均粒度大小控制在大于100目以上比较合适)
通过以上实施例的数据说明，脱磷效果在实施例1、2跟4对比，5、6跟8对比，对于脱磷剂配比高效果较好；脱磷剂中额外增加碳含量的实施例2、3对比和6、7对比对比，脱磷效果相对会好一点，实施例9跟10对比，也说明了这个原理；同时也说明，本产品完全可以实现满足要求的脱磷效果，从而达到利用高磷铁精粉在正常钢铁冶金生产过程中的烧结、球团等工序中生产出完全满足需要的产品。