[00134595]高碳锰铁熔盐脱碳脱磷制备低磷中碳锰铁

1 课题来源与背景 锰铁脱磷一直以来是研究的难点,发展至今仍没有得到有效解决。近几年随着先进高强度高锰钢（含锰为5%~25%的TWIP钢等）的生产和应用,国内外铁合金行业都不得不重新面对低成本低磷锰铁的开发这一难题。传统的锰铁脱磷主要依靠冶炼过程中的氧化性炉渣氧化脱磷以及还原性炉渣的还原脱磷。由于氧化性炉渣在脱磷的同时容易氧化与氧结合能力强于磷的锰元素,造成锰的回收率低。还原脱磷主要问题是工艺操作复杂同时还原脱磷渣会产生磷化氢等剧毒物质造成很难应用。 2 技术原理及性能指标 本技术是采用熔盐中弱氧化性气氛将原料高碳锰铁制备成低磷中碳锰铁。本技术以高碳锰铁为原料,经过破碎,加入到高温电阻炉中进行脱磷、脱碳处理得到低磷中碳锰铁。电阻炉坩埚内熔盐为碱金属与碱土金属的氯化盐和碳酸盐混合熔盐。脱碳脱磷之后,将坩埚拿出冷却到常温,熔盐与低磷中碳锰铁在重力作用下分离,坩埚内上层熔盐回收继续使用,下层低磷中碳锰铁,直接经电炉重熔得到最终产品。 本技术采用熔盐对固态高碳锰铁进行脱碳处理,温度低,效率高,还可以解决高磷锰矿冶炼得到的高磷高碳锰铁的脱磷问题。相比熔融金属锰的氧化性炉渣脱磷工艺,本技术采用弱氧化性的熔盐替代强氧化性的炉渣,同时,采用固体高碳锰铁,而不采用熔体锰,以进一步减少锰的氧化。再将脱磷与脱碳结合起来,缩短低碳低磷锰铁的生产流程,提高生产效率,降低成本。 3 技术的创造性和先进性 本技术主要受工具钢盐浴处理过程中脱碳现象的启发提出的。另外,该项技术的提出,还基于实验室的一个发现,即熔融高碳锰铁冷却过程中,会产生磷元素在晶界的偏距聚,即晶界处磷含量高。而高碳锰铁破碎后,大部分晶界面暴露,与熔盐接触,更容易完成脱磷。 本技术具有以下先进性：1)本技术所使用的原料为廉价高碳锰铁,相比以硅锰合金为原料生产中低碳锰铁,可降低原料成本;2)本技术为熔盐固相脱碳,相比液态高碳锰铁吹氧脱碳,能耗降低,锰回收率提高。相比采用铁氧化物和锰氧化物等固体物质进行高碳锰铁高温固相脱碳,携带氧离子的熔盐流动性好渗透能力强,可促进氧离子在高碳锰铁内的扩散,从而提高脱碳脱磷反应速度;3)本技术在实现氧化脱碳的同时可进行氧化脱磷,能解决高磷锰铁生产得到的高磷高碳锰铁的利用问题;4)本技术可解决铁合金企业进行高碳锰铁破碎过程中产生的粒状高碳锰铁的回收利用问题,即直接用粒状高碳锰铁进行熔盐脱磷脱碳;5)本技术提供的熔盐固相脱碳脱磷工艺流程短、设备操作简单、对环境污染低。 4 技术的成熟程度、适用范围和安全性 该技术已经完成中试阶段,安全性高,环境污染少。适用于高碳锰铁脱磷同时脱碳领域,尤其是采用高磷锰矿碳热还原冶炼得到的高磷高碳锰铁。 5 应用情况及存在的问题 由于缺乏资金和企业支撑,该技术暂无推广应用 6 历年获奖情况 无 7 成果简介 锰铁脱磷一直以来是研究的难点,发展至今仍没有得到有效解决。近几年随着先进高强度高锰钢的生产和应用,国内外铁合金行业都不得不重新面对低成本低磷锰铁的开发这一难题。 本技术主要受工具钢盐浴处理过程中脱碳现象的启发提出的。以高碳锰铁为原料,经过破碎,加入到高温电阻炉中进行脱磷、脱碳处理得到低磷中碳锰铁。电阻炉坩埚内熔盐为碱金属与碱土金属的氯化盐和碳酸盐混合熔盐。脱碳脱磷之后,将坩埚拿出冷却到常温,熔盐与低磷中碳锰铁在重力作用下分离,坩埚内上层熔盐回收继续使用,下层低磷中碳锰铁,直接经电炉重熔得到最终产品。 该技术已经完成中试阶段,安全性高,环境污染少。适用于高碳锰铁脱磷同时脱碳领域,尤其是采用高磷锰矿碳热还原冶炼得到的高磷高碳锰铁。本技术具有以下先进性：1)本技术所使用的原料为廉价高碳锰铁,相比以硅锰合金为原料生产中低碳锰铁,可降低原料成本;2)本技术为熔盐固相脱碳,相比液态高碳锰铁吹氧脱碳,能耗降低,锰回收率提高。3)本技术在实现氧化脱碳的同时可进行氧化脱磷,能解决高磷锰铁生产得到的高磷高碳锰铁的利用问题;4)本技术可解决铁合金企业进行高碳锰铁破碎过程中产生的粒状高碳锰铁的回收利用问题,即直接用粒状高碳锰铁进行熔盐脱磷脱碳。