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我国是一个锰资源丰富的国家,但锰矿石品位较低,含锰量在15%~30%之间;近年在重庆城口、秀山地区勘探出丰富的锰矿储量,但大多磷含量较高,生产出的硅锰合金含磷量高达0.5~2.0%之间,高出国家标准100%以上,致使产品销售不畅,限制了企业的生存和发展空间。靠锰企业支撑的地方经济发展滞后,为改变这一状况,国家科技部和重庆市科委立项开展相关的基础研究和重点攻关研究。
针对硅锰合金还原脱磷,脱磷剂成本高,且要求较强的还原性气氛,最终的脱磷产物Ca3P2在冷却过程中与水反应,生成剧毒的PH3气体,制约其工业化进程。为了探索高磷锰基合金脱磷效果,在CaO基脱磷条件下,考察了碱度、熔炼温度、镇静时间、渣量和BaO含量对脱磷效果的影响,采用化学分析、XRF、SEM等检测方法分析了合金磷的存在形态、脱除率等。结论如下:
①脱磷热力学条件的确定:为保证含磷相充分析出,通过计算和实验,反应温度选择为1400℃。
②在CaO-SiO2-MnO-CaF2渣系条件下,以SiO2、MnO加入量控制渣中的氧位,在碱度为3时,脱磷率为59%。
③为改善脱磷动力学条件,用CaF2做助熔剂,用碳酸锰代替氧化锰加速气泡上浮和搅拌作用,为提高脱磷效果,加入BaO代替部分CaO。通过系列实验,优化的渣系为CaO-SiO2-MnO-CaF2,其中:CaO42.1%、BaO10%、SiO217.9%、MnO20%、CaF210%。
④在在CaO-BaO-SiO2-MnO-CaF2渣系条件下,最佳实验参数为:反应温度1400℃,炉渣碱度3.0,渣金比0.3∶1.0,BaO含量为10%,镇静时间40min,SiMn合金脱磷率能达到75%。