一种含硅、铬铁水脱硅保铬的方法技术

本发明专利技术涉及冶金技术领域，具体涉及一种含硅、铬铁水脱硅保铬的方法，公开一种选择性氧化单独提取硅而不影响其他元素的方法，就是使用弱氧化剂二氧化碳混合气喷吹铁水，只氧化铁水中的硅生成一氧化硅，进而氧化成二氧化硅，而不影响铁水中的其它元素甚至能提升其它元素含量的方法。

A Method of Desilication and Chromium Preservation in Hot Metal Containing Silicon and Chromium

【技术实现步骤摘要】
一种含硅、铬铁水脱硅保铬的方法
本专利技术涉及冶金
，具体涉及一种含硅、铬铁水脱硅保铬的方法。
技术介绍
文献关于含铬铁水脱硅的较多，其中专利CN108929931A和专利CN102199685A使用除尘灰加氧化铁皮氧化铁水中的硅成二氧化硅过滤除去；专利CN109750137A使用纯氧对高铬铁水氧化脱硅，势必会氧化部分铬造成损失。专利CN100507019C介绍了用含氧气体作为载气喷吹含有CaCO3的粉料的方法，用来处理高铬铁水，既能脱硅，而铬和碳的氧化也较少。霍守星等研究表明CO2喷吹对含钒铁水的脱硅过程中不会氧化铁水中的钒。鲁华等认为石灰石分解产生的CO2能使铁水中[C]、[Si]、[Mn]含量不断降低。林宗彩等研究了铁水预脱铬，认为采用多段吹氧-空摇的办法，可以达到很好的脱铬保碳的效果，可以作为选择性脱硅后续工作。这样得到的钒渣将是高品位钒渣，仅含有少量硅和铬，有利于在上产氧化钒的过程中降低成本，并减轻环保压力。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种含硅、铬铁水脱硅保铬的方法,公开一种选择性氧化单独提取硅而不影响其他元素的方法，就是使用弱氧化剂二氧化碳混合气喷吹铁水，只氧化铁水中的硅生成一氧化硅，进而氧化成二氧化硅，而不影响铁水中的其它元素甚至能提升其它元素含量的方法。铁水中一般含有C、Si、Cr、Mn、S、P等成分，如对其进行选择性分离可以提高各成分的纯度，从而提高应用价值。按照方程式：[Si]+CO2＝[SiO](g)+CO(1)ΔrG1θ＝266660-125.87T,J/mol只要控制CO2、CO的压力以及温度，就可以使反应的ΔG值为负值，使反应得以进行。因为是流动气氛CO2一直往里吹，生成的SiO和CO则被带走，它们的气相压力可以低至10-3,所以反应的ΔG值可以很负，还可以通过混合气调整Pco2值的大小来选择性氧化铁水中的元素。考虑到液态二氧化碳的储存体积小，容量大，本专利技术使用液态二氧化碳喷吹铁水，在喷吹之前安装一个外层缠有加热带的高压管，高压管后连接一个压缩机，将气化后的气体压缩成压力小于0.4MPA的气态二氧化碳，安装加压阀，连接管路，最后通过刚玉管深入坩埚底部喷吹二氧化碳。下面通过热力学计算证明以CO2混合气在氧化铁水中Si元素时对铁水中Cr的影响。根据冶金热力学的相关数据的计算，可以算出在铁溶液中硅、钒、铬元素与CO2反应的标准吉布斯自由能与温度变化的关系，实验过程中，各元素的活度对此反应式有影响。实验中铁水中的[Gr]与CO2反应方程式如下面(2)：2[Cr]+3CO2＝Cr2O3+3CO(2)ΔrG3θ＝-305790+79.357T,J/mol反应(1)－反应(2)得到反应(3)ΔrG5θ＝368590-152.322T,J/mol根据式(3)和(4)，只要控制温度和Psio，就可以保证吉布斯自由能变化为负值，使Si得以氧化而Cr保留在铁水中。SiO很容易氧化成SiO2，通过扒渣得到高纯度二氧化硅，同时含有微量元素，可直接用于硅肥，提高农作物产量。具体技术方案如下：一种含硅、铬铁水脱硅保铬的方法，具体包括如下步骤：取一定量的生铁，放入石墨坩埚中，在NH-GPL型高频感应炉中加热，炉膛罩一石英玻璃管，将坩埚置于玻璃管中，玻璃管两端加胶塞密封，底部通入高纯Ar或N2，将炉温升高，保温10min，待生铁充分熔化成铁水，然后打开上部胶塞，通过一细刚玉管将CO2气直接通入坩埚中的铁水底部，保持一定流量；10-40min后用另一刚玉管抽取试样，在空气中迅速冷却，用等离子体发射光谱检测硅、铬、钒含量。所述炉温升高至1350-1550℃。所述CO2气流量为3L/min。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益技术效果：本专利技术的方法是一种选择性氧化单独提取硅而不影响其他元素的方法，就是使用弱氧化剂二氧化碳混合气喷吹铁水，只氧化铁水中的硅生成一氧化硅，进而氧化成二氧化硅，而不影响铁水中的其它元素甚至能提升其它元素含量的方法。本专利技术考虑到液态二氧化碳的储存体积小，容量大，本专利技术使用液态二氧化碳喷吹铁水，在喷吹之前安装一个外层缠有加热带的高压管，高压管后连接一个压缩机，将气化后的气体压缩成压力小于0.4MPA的气态二氧化碳，安装加压阀，连接管路，最后通过刚玉管深入坩埚底部喷吹二氧化碳。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明，但本专利技术的保护范围不受实施例所限。铁水中一般含有C、Si、Cr、Mn、S、P等成分，实施例中使用的等离子体发射光谱为Optima8300DVAmerica，实施例中生铁的成分及含量如表1所示：表1实验含硅、钒、铬生铁成分(质量分数％)实施例1取200g生铁，成份如表1所示，将其放入石墨坩埚中，在NH-GPL型高频感应炉中加热，炉膛罩一石英玻璃管，将坩埚置于玻璃管中，玻璃管两端加胶塞密封，底部通入高纯Ar。将炉温升到1350℃，保温10min，待生铁充分熔化成铁水，然后打开上部胶塞，通过一细刚玉管将CO2气直接通入坩埚中的铁水底部，流量为3L/min。10min后用另一刚玉管抽取试样，在空气中迅速冷却，用等离子体发射光谱检测硅、铬、钒，测得Si含量降至0.24％，Cr含量升至0.92％，V含量升至0.71％。实施例2取200g生铁，成份如表1所示，将其放入石墨坩埚中，在NH-GPL型高频感应炉中加热，炉膛罩一石英玻璃管，将坩埚置于玻璃管中，玻璃管两端加胶塞密封，底部通入高纯N2。将炉温升到1450℃，保温10min，待生铁充分熔化成铁水，然后打开上部胶塞，通过一细刚玉管将CO2气直接通入坩埚中的铁水底部，流量为3L/min。20min后用另一刚玉管抽取试样，在空气中迅速冷却，用等离子体发射光谱检测硅、铬、钒，测得Si含量降至0.10％，Cr含量升至0.97％，V含量升至0.78％。实施例3取200g生铁，成份如表1所示，将其放入石墨坩埚中，在NH-GPL型高频感应炉中加热，炉膛罩一石英玻璃管，将坩埚置于玻璃管中，玻璃管两端加胶塞密封，底部通入高纯Ar。将炉温升到1550℃，保温10min，待生铁充分熔化成铁水，然后打开上部胶塞，通过一细刚玉管将CO2气直接通入坩埚中的铁水底部，流量为3L/min。40min后用另一刚玉管抽取试样，在空气中迅速冷却，用等离子体发射光谱检测硅、铬、钒，测得Si含量降至0.11％，Cr含量升至0.96％，V含量升至0.75％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含硅、铬铁水脱硅保铬的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：取一定量的生铁，放入石墨坩埚中，在NH‑GPL型高频感应炉中加热，炉膛罩一石英玻璃管，将坩埚置于玻璃管中，玻璃管两端加胶塞密封，底部通入高纯Ar或N2，将炉温升高，保温10min，待生铁充分熔化成铁水，然后打开上部胶塞，通过一细刚玉管将CO2气直接通入坩埚中的铁水底部，保持一定流量；10‑40min后用另一刚玉管抽取试样，在空气中迅速冷却，用等离子体发射光谱检测硅、铬、钒含量。

【技术特征摘要】
1.一种含硅、铬铁水脱硅保铬的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：取一定量的生铁，放入石墨坩埚中，在NH-GPL型高频感应炉中加热，炉膛罩一石英玻璃管，将坩埚置于玻璃管中，玻璃管两端加胶塞密封，底部通入高纯Ar或N2，将炉温升高，保温10min，待生铁充分熔化成铁水，然后打开上部胶塞，通过一细刚玉管将CO2气直接通入坩...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄太平，王明华，李春柳，王健璋，隋智通，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21