[科普中国]-氧化脱磷

脱磷

磷在钢中的存在形式通常认为是以磷化物的形式存在。在液态钢中，一般以〔P〕表示，磷使钢产生“冷脆”。所以脱磷反应常应用于炼钢中，为了除去有害杂质P。

在吹炼的最初阶段(约4分钟)，由于硅、锰与氧的结合力大，所以要等硅锰氧化到较低时磷才开始氧化，而且磷的氧化速度也不大，约0.007-0.016%/分，此时脱碳速度也不大，吹炼中期，硅锰已基本氧化，此时进入碳、磷氧化阶段，磷的氧化速度约0.0013-0.021%/分，一般吹炼到一定时间，磷可达到规格之下，而且由于炉内温度还不太高，所以只要化渣良好，脱磷速度大于脱碳速度。1

到吹炼后期，钢液中磷含量已比较低，在加上碳、磷的反应使炉温升高，脱碳速度加快，脱磷速度明显放慢，甚至回出现回磷现象，一直到吹炼末期，炉渣碱度提高且化渣良好，才有可能再次使磷下降，但此时脱磷速度只有0.002-0.010%/分。

氧化脱磷简介降低不锈钢的含磷量一直是冶金工作者关心的问题。氧化脱磷是一种处理BaO系不锈钢氧化脱磷渣的方法。

不锈钢脱磷技术可分为氧化脱磷和还原脱磷。还原脱磷法不必担心过多的合金元素烧损，脱磷效率高，但有“回磷”现象，冶炼过程中还会产生有害气体而污染环境，且工序复杂，脱磷产物难以处理，成本高，因而在工业上未能广泛应用。近年来人们把研究的重点转向了氧化脱磷，已开发出了一系列渣系。

高碳锰铁氧化脱磷我国高炉锰铁磷含量高达0.5%~0.6%，直接影响钢的品种与质量，因此开展高碳锰铁合金脱磷研究，对提高钢的质量有着重要意义。还原脱磷能有效去除锰铁中的磷，但是它只能针对低碳锰铁；对于高碳锰铁，还原脱磷几乎没有作用；另一方面，还原渣中含有 ，遇水蒸汽产生剧毒气体，成为公害，但还未有好方法处理含 的还原渣。因此开展氧化脱磷具有深远意义。

氧化脱磷必然使用氧化剂，为了不使锰铁合金中锰烧损或尽可能少烧损，必须对氧化气氛有一定要求。

CaO系渣不能实现氧化脱磷保锰；而CaO系渣可实现氧化脱磷保锰，但MnO活度及BaO活度必须很高，同时锰铁中硅含量必须很低。适当降低反应温度有利于氧化脱磷保锰，高碳锰铁中碳不利于脱磷，但适当降低温度能有效提高脱磷效率。167K条件下，当碳含量等于3.8%时，脱磷效果最优。2

含铬铁水的氧化脱磷特点综观国内外相关文献可以看出，含铬铁水高碱度控制氧位渣的选择性氧化脱磷主要有如下特点：

（1）脱磷渣中含有比Ca0碱性更强的 、 、 等强碱性氧化物；

（2）为了防止铁液中易氧化元素(如Cr等)的氧化，在渣中加人该元素的氧化物；

（3）为改善渣的熔化特性，又防止高温下阳离子交换的发生，则在渣中加人强碱性氧化物的阳离子卤化物。

影响因素影响含铬铁水脱磷法的因素主要有以下方面：

（1）含铬铁水成分的影响：

a）碳的影响

关于碳含量对含铬铁水氧化脱磷的影响，前人已针对不同渣系和不同碳含量进行了大量的研究。结果表明，当含铬铁水中碳含量低时脱磷率极低时，许多渣系存在一个最优的碳含量，在该范围内可获得较好的脱磷效果。

b）硅的影响

硅与氧的亲和力远大于磷与氧的亲和力，钢中硅优先于磷氧化生成二氧化硅进人炉渣，二氧化硅再与渣中的强碱性氧化物(如BaO等)结合，消耗了强碱性氧化物，降低了炉渣碱度，使炉渣脱磷能力下降。因此硅的存在抑制了脱磷反应的进行。

c）铬的影响

由于Cr能显著降低磷的活度，因此适当降低含铬铁水中铬含量有利于脱磷反应的进行。

（2）温度

与传统的脱磷方法一样，氧化脱磷是放热反应，温度越低，脱磷反应的热力学条件越好，因此低温有利于脱磷。温度对脱磷率的影响如图。

但氧化脱磷的温度不宜过低，脱磷温度过低会导致炉渣粘度升高，造成铬损增加，恶化了脱磷反应的动力学条件，不利于脱磷反应的进行。3

一个基于氧化脱磷的不锈钢脱磷专利申请号/专利号：200610025123
一种处理BaO系不锈钢氧化脱磷渣的方法，首先将BaO系不锈钢氧化脱磷渣在处理水池中浸泡，使其中的可溶性BaO充分溶解于水中，再向含有Ba↑[2+]水溶液中通入CO↓[2]气体，使溶液在水中的Ba↑[2+]离子与CO↓[2]反应生成溶解度非常小的BaCO↓[3]沉淀下来，即可用固液分离的简单方法回收昂贵的钡化合物，消除氧化脱磷渣中Ba↑[2+]离子对环境的不利影响。本发明利用浸泡处理可有效消除氧化脱磷渣中Ba↑[2+]离子对环境的不利影响，使其无害化；而且，废水中回收BaCO↓[3]产品可以循环再用于配制脱磷剂的昂贵的钡化合物原料，残余的废水仍可循环再用于浸泡处理含钡化合物的氧化脱磷渣，减少本发明的水耗。
申请日：2006年03月27日
公开日：2007年10月03日
授权公告日：
申请人/专利权人：宝山钢铁股份有限公司
申请人地址：上海市宝山区富锦路果园
发明设计人：周渝生;郭署强
专利类型：发明专利
分类号：C21C7/064