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高纯磷铁电硅热法制备影响因素实验研究

林保全 庞建明 宋耀欣 李石稳 岳锦涛

林保全, 庞建明, 宋耀欣, 李石稳, 岳锦涛. 高纯磷铁电硅热法制备影响因素实验研究[J]. 矿产综合利用, 2023, 44(2): 28-32, 40. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2023.02.006
引用本文: 林保全, 庞建明, 宋耀欣, 李石稳, 岳锦涛. 高纯磷铁电硅热法制备影响因素实验研究[J]. 矿产综合利用, 2023, 44(2): 28-32, 40. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2023.02.006
Lin Baoquan, Pang Jianming, Song Yaoxin, Li Shiwen, Yue Jintao. Experimental Research on Influencing Factors of High-purity Ferro-Phosphorus and Silicon Thermal Method[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2023, 44(2): 28-32, 40. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2023.02.006
Citation: Lin Baoquan, Pang Jianming, Song Yaoxin, Li Shiwen, Yue Jintao. Experimental Research on Influencing Factors of High-purity Ferro-Phosphorus and Silicon Thermal Method[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2023, 44(2): 28-32, 40. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2023.02.006

高纯磷铁电硅热法制备影响因素实验研究

doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2023.02.006
详细信息
    作者简介:

    林保全(1997-),男,硕士,研究方向为合金材料制备

    通讯作者:

    庞建明(1980-),男,博士,正高级工程师。研究方向为合金材料制备

  • 中图分类号: TD985;TD95

Experimental Research on Influencing Factors of High-purity Ferro-Phosphorus and Silicon Thermal Method

  • 摘要: 本研究以磷矿石和铁粉为原料,工业硅为还原剂,通过正交实验研究冶炼温度、保温时间、配硅系数对磷铁合金产品中C含量、Ti含量、P含量以及P组分收得率的影响。结果表明:实验所得磷铁合金中C含量均低于0.043%,Ti含量均低于0.036%。各因素对P含量以及P组分收得率的影响程度大小顺序为:配硅系数>冶炼温度>保温时间。电硅热法制备低C低Ti高纯磷铁合金的较佳工艺条件为冶炼温度1390 ℃,保温时间60 min,配硅系数1.2。此条件下磷铁合金成分为C含量0.010%,Ti含量0.036%,P含量27.78%,P组分收得率为96.49%。

     

  • 图  1  反应(1)~(3)的∆Gθ与温度的关系

    Figure  1.  Relationship between ∆Gθ of reactions (1)~(3) and temperature

    图  2  冶炼温度的影响

    Figure  2.  Effect of smelting temperature

    图  3  保温时间的影响

    Figure  3.  Effect of soaking time

    图  4  配硅系数的影响

    Figure  4.  Effect of silicon ratio

    图  5  配硅系数的影响

    Figure  5.  Effect of silicon ratio

    图  6  磷铁合金XRD

    Figure  6.  XRD pattern of ferrophosphorus alloy

    图  7  较佳工艺条件产物SEM

    Figure  7.  SEM of the products under the optimum process conditions

    表  1  磷矿主要化学成分/%

    Table  1.   Main chemical constituents of phosphate ore

    P2O5MgOFe2O3Al2O3CaOAs*Cr*
    33.611.791.060.6448.1327.742.08
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    表  2  正交实验因素与水平

    Table  2.   Orthogonal experimental factors and levels

    水平冶炼温度/℃保温时间/min配硅系数
    11360300.7
    21390500.9
    31420601.0
    41450801.2
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    表  3  实验合金主要化学成分/%

    Table  3.   Mainchemical components of test alloy

    实验序号磷铁合金C、Ti、P含量
    PCTi
    117.380.030<0.01
    221.250.022<0.01
    323.710.017<0.01
    428.080.0140.027
    521.810.010<0.005
    617.950.011<0.005
    727.780.0100.036
    823.560.017<0.01
    923.980.017<0.01
    1027.630.0430.032
    1117.200.017<0.005
    1221.780.023<0.005
    1327.630.0390.033
    1423.440.0099<0.01
    1522.060.016<0.005
    1617.010.017<0.01
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    表  4  P含量极差分析

    Table  4.   Phosphorus content range analysis

    冶炼温度保温时间配硅系数
    均值122.6122.7017.39
    均值222.7822.5721.73
    均值322.6522.6923.67
    均值422.5422.6127.78
    R0.240.1310.39
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    表  5  正交实验方案及P组分收得率

    Table  5.   Orthogonal experiment scheme and the recovery rate of phosphorus

    序号冶炼温度/℃保温时间/min配硅系数P收得率/%
    11360300.746.21
    21360500.961.21
    31360601.072.04
    41360801.289.94
    51390300.964.96
    61390500.748.94
    71390601.296.49
    81390801.076.12
    91420301.070.35
    101420501.294.74
    111420600.749.62
    121420800.967.38
    131450301.294.42
    141450501.074.76
    151450600.963.31
    161450800.748.01
    K1269.40275.94192.78
    K2286.51279.65256.86
    K3282.09281.46293.27
    K4280.50281.45375.59
    均值k167.3568.9948.20
    均值k271.6369.9164.22
    均值k370.5270.3773.32
    均值k470.1370.3693.90
    R4.241.4245.74
    下载: 导出CSV
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