[发明专利]一种转炉脱磷渣制取磷酸铁的方法

说明书

本发明公开了一种转炉脱磷渣制取磷酸铁的方法，属于金属材料领域。本发明利用转炉脱磷渣经“还原提铁提磷‑脱磷造渣‑富磷渣溶解提纯‑沉淀洗涤烘干”多步工序生产磷酸铁。转炉脱磷渣通过碱度调节和配碳还原产出高磷铁水(％P＝1～5％)，向产出的高磷铁水中喷吹Na₂CO₃进行脱磷造渣，产出合格铁水(％P0.15％)及富磷炉渣(％P₂O₅20％)，合格铁水可返回到钢铁流程中使用，富磷炉渣经水溶解后可获取富含Na⁺、Fe³⁺、PO₄^3‑的溶液，溶液经提纯后调节pH值，可获得磷酸铁沉淀，经洗涤、烘干后可获得磷酸铁结晶产品。本发明具有能耗低、资源利用率高、产品附加值高、生产成本低、经济效益显著等特点，解决了钢铁企业脱磷炉渣利用和磷的循环富集问题。

技术领域

本发明属于钢铁冶金中脱磷炉渣综合回收利用领域，具体涉及脱磷炉渣回收处理获取合格铁水及富磷炉渣生产磷酸铁的方法。

技术背景

转炉双联法具有少渣量、快节奏、钢水质量好等优点，可以适应目前对钢铁质量要求越来越高的形势而具有宽广的前景。但脱磷炉渣的回收利用一直困扰着钢铁企业，由于其中含有大量的CaO使得很大一部分钢渣作为烧结料返回烧结使用，但脱磷炉渣的长期返回烧结使用，会使磷元素的富集程度越来越高，导致转炉脱磷负担加重、成本上升。因此，解决钢铁企业磷的循环富集问题是一项重大技术难题。

磷酸铁的制备一般均使用纯物质配加(CN201110072970、CN201110081116、CN201010565462、CN201110241822)，转炉脱磷炉渣因其富含大量P、Fe等元素，使其成为生产电池级磷酸铁的潜在原料。脱磷炉渣中磷主要以2CaO·P₂O₅和3CaO·P₂O₅的形式赋存于硅酸钙相中，在酸碱环境中均难以溶解，因此无法直接利用脱磷炉渣制取磷酸铁。专利号CN101844756 B和CN 101898757 B介绍了将钢渣还原并经磁选分离获得Fe-P合金，Fe-P合金在空气中焙烧获取P、Fe氧化物制备LiFePO4前驱体的方法，但该方法还原后渣与金属的磁选分离成本高且不完全，均未披露所得合金及P、Fe氧化物的杂质含量，未对制得LiFePO4材料进行指标检测分析。

发明内容

针对上述问题，本发明在于提供一种转炉脱磷渣制取磷酸铁的方法，其特征在于首先将脱磷炉渣(％P₂O₅＝5～8％)破碎，并配加煤粉和含硅物料，调整碱度后R＝m(CaO)/m(SiO₂)＝1.2，混合物料在1350℃条件下还原，获得高磷铁水(％P＝1～5％)，还原后炉渣与高炉渣性质相似，水淬后可作为水泥原料；向高磷铁水中添加铁精矿，并以氧化性气体为载气喷吹Na₂CO₃脱磷，铁水磷可降至0.15％以下来作为炼钢炉料，脱磷后炉渣主要成分为Na₂O、Fe₂O₃、FeO和P₂O₅；将脱磷后炉渣溶解于水中，并添加稀盐酸，确保渣中大部分Fe₂O₃和P₂O₅溶解并过滤，获得以Na⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、PO₄^3-为主的离子溶液，向溶液中加入H₂O₂使Fe²⁺转化为Fe³⁺，添加NaOH稀溶液，调整pH值为6～8，此时FePO₄沉淀析出，过滤后得到滤渣，经去离子水洗涤后烘干获得磷酸铁产品。

具体而言，本发明提供的方法可以处理转炉脱磷渣，并制得磷酸铁产品，采用的技术手段主要包括以下的内容：