[發(fā)明專利]一種含硅、鉻鐵水脫硅保鉻的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910494437.8
• 申請(qǐng)日: 2019-06-10
• 公開（公告）號(hào): CN110157858A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 婁太平;王明華;李春柳;王健璋;隋智通
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): C21C7/072
• 分類號(hào): C21C7/072;C22C37/06;C22C37/10
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 俞魯江

本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含硅、鉻鐵水脫硅保鉻的方法，公開一種選擇性氧化單獨(dú)提取硅而不影響其他元素的方法，就是使用弱氧化劑二氧化碳混合氣噴吹鐵水，只氧化鐵水中的硅生成一氧化硅，進(jìn)而氧化成二氧化硅，而不影響鐵水中的其它元素甚至能提升其它元素含量的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含硅、鉻鐵水脫硅保鉻的方法。

背景技術(shù)

文獻(xiàn)關(guān)于含鉻鐵水脫硅的較多，其中專利CN108929931A和專利CN102199685A使用除塵灰加氧化鐵皮氧化鐵水中的硅成二氧化硅過濾除去；專利CN109750137A使用純氧對(duì)高鉻鐵水氧化脫硅，勢(shì)必會(huì)氧化部分鉻造成損失。專利CN100507019C介紹了用含氧氣體作為載氣噴吹含有CaCO3的粉料的方法，用來處理高鉻鐵水，既能脫硅，而鉻和碳的氧化也較少。

霍守星等研究表明CO2噴吹對(duì)含釩鐵水的脫硅過程中不會(huì)氧化鐵水中的釩。魯華等認(rèn)為石灰石分解產(chǎn)生的CO2能使鐵水中[C]、[Si]、[Mn]含量不斷降低。林宗彩等研究了鐵水預(yù)脫鉻，認(rèn)為采用多段吹氧-空搖的辦法，可以達(dá)到很好的脫鉻保碳的效果，可以作為選擇性脫硅后續(xù)工作。這樣得到的釩渣將是高品位釩渣，僅含有少量硅和鉻，有利于在上產(chǎn)氧化釩的過程中降低成本，并減輕環(huán)保壓力。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種含硅、鉻鐵水脫硅保鉻的方法,公開一種選擇性氧化單獨(dú)提取硅而不影響其他元素的方法，就是使用弱氧化劑二氧化碳混合氣噴吹鐵水，只氧化鐵水中的硅生成一氧化硅，進(jìn)而氧化成二氧化硅，而不影響鐵水中的其它元素甚至能提升其它元素含量的方法。鐵水中一般含有C、Si、Cr、Mn、S、P等成分，如對(duì)其進(jìn)行選擇性分離可以提高各成分的純度，從而提高應(yīng)用價(jià)值。

按照方程式：

[Si]+CO₂＝[SiO](g)+CO (1)

Δ_rG₁^θ＝266660-125.87T,J/mol

只要控制CO₂、CO的壓力以及溫度，就可以使反應(yīng)的ΔG值為負(fù)值，使反應(yīng)得以進(jìn)行。因?yàn)槭橇鲃?dòng)氣氛CO₂一直往里吹，生成的SiO和CO則被帶走，它們的氣相壓力可以低至10^-3,所以反應(yīng)的ΔG值可以很負(fù)，還可以通過混合氣調(diào)整Pco₂值的大小來選擇性氧化鐵水中的元素。考慮到液態(tài)二氧化碳的儲(chǔ)存體積小，容量大，本發(fā)明使用液態(tài)二氧化碳噴吹鐵水，在噴吹之前安裝一個(gè)外層纏有加熱帶的高壓管，高壓管后連接一個(gè)壓縮機(jī)，將氣化后的氣體壓縮成壓力小于0.4MPA的氣態(tài)二氧化碳，安裝加壓閥，連接管路，最后通過剛玉管深入坩堝底部噴吹二氧化碳。

下面通過熱力學(xué)計(jì)算證明以CO₂混合氣在氧化鐵水中Si元素時(shí)對(duì)鐵水中Cr的影響。根據(jù)冶金熱力學(xué)的相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算，可以算出在鐵溶液中硅、釩、鉻元素與CO₂反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能與溫度變化的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)過程中，各元素的活度對(duì)此反應(yīng)式有影響。實(shí)驗(yàn)中鐵水中的[Gr]與CO₂反應(yīng)方程式如下面(2)：

2[Cr]+3CO₂＝Cr₂O₃+3CO (2)

Δ_rG₃^θ＝-305790+79.357T,J/mol

反應(yīng)(1)－反應(yīng)(2)得到反應(yīng)(3)

Δ_rG₅^θ＝368590-152.322T,J/mol