脫磷

磷在鋼中的存在形式通常認為是以磷化物的形式存在。

在液態鋼中，一般以〔P〕表示，磷使鋼產生“冷脆”。

所以脫磷反應常套用於煉鋼中，為了除去有害雜質P。

基本介紹

• 中文名：脫磷
• 外文名：Dephosphorization
• 所屬學科：化學
• 性質：化學現象
• 套用：煉鋼脫磷反應
• 脫磷條件：高R、高FeO、大渣量、低溫

變化規律

在吹煉的最初階段(約4分鐘)，由於矽、錳與氧的結合力大，所以要等矽錳氧化到較低時磷才開始氧化，而且磷的氧化速度也不大，約0.007-0.016%/分，此時脫碳速度也不大，吹煉中期，矽錳已基本氧化，此時進入碳、磷氧化階段，磷的氧化速度約0.0013-0.021%/分，一般吹煉到一定時間，磷可達到規格之下，而且由於爐內溫度還不太高，所以只要化渣良好，脫磷速度大於脫碳速度。

到吹煉後期，鋼液中磷含量已比較低，在加上碳、磷的反應使爐溫升高，脫碳速度加快，脫磷速度明顯放慢，甚至回出現回磷現象，一直到吹煉末期，爐渣鹼度提高且化渣良好，才有可能再次使磷下降，但此時脫磷速度只有0.002-0.010%/分。

反應方程式

反應式

一般認為磷的氧化是在鋼渣界面上進行的，主要是與爐渣中的氧化鐵進行反應，

2P+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO·P₂O₅)+5Fe

P₂O₅+3(CaO)=(3CaO·P₂O₅)

脫磷反應是放熱反應

脫磷條件

（三高一低）

高R、高FeO、大渣量、低溫，增大渣量的目的是稀釋(4CaO·P₂O₅)的濃度。

另：造粘度較大的泡沫渣有利於脫磷，但粘度不宜過大。在一般情況下當爐渣鹼度2.5~3.0，(FeO)控制在15-20%脫磷最佳。為實現煉鋼中的脫磷目的，以FeO為氧化劑，以CaO為磷氧化產物的穩定劑，在酸性爐渣條件下是不可能進行脫磷操作的。

煉鋼脫磷反應

dephosphorization in steelmaking

脫除鋼液中有害雜質磷的物理化學過程。在高爐連續鑄鋼煉鐵時，原料中的磷幾乎全部還原到生鐵中，隨著鐵礦石磷含量的不同，生鐵中的磷可達0.1%～1.0%，特殊的可高達2.0%以上。鐵合金中同理也含有相當多磷。磷使鋼材在低溫下變脆，即產生“冷脆”現象。

實驗研究證明，磷在鋼凝固過程中偏析聚集在晶界處，很少量的磷，例如0.01%(100ppm)即可使鋼呈現低溫脆性。冶煉普通鋼要求將磷降到0.030%～0.040%，而低溫用鋼如寒冷地帶鑽井平台用鋼、液化氣體儲存和輸送用鋼等要求含磷低到0.002%～0.003%(即20～30ppm)。因此，脫磷是煉鋼過程的主要任務之一。

脫磷的基本條件磷是靠氧化去除的。不很穩定，只有進入爐渣中才能除掉。

根據脫磷反應的特性，可以將煉鋼脫磷的基本條件歸納為：

(1)脫磷是渣鋼界面反應，必須造成鹼性氧化渣才能脫磷；

(2)爐渣鹼度越高，脫磷越有利；

(3)脫磷是氧化反應，提高鋼中O和渣中(FeO)有利於脫磷。但如圖中所示，在同樣鹼度條件下，磷分配比在某一(FeO)濃度下達到最大值，也就是為了提高脫磷效率，有一個最佳的(FeO)含量。

(4)增加渣量可使渣中多吸收P₂O₅，提高脫磷效果。但渣層過厚不利於傳熱和傳氧，所以當需要多脫磷時，往往把前期的脫磷渣先從爐內放出，以增大脫磷效果。

(5)脫磷是強放熱反應，溫度低有利於脫磷反應進行。過高的溫度可能使反應逆向進行，即發生回磷，這是應注意避免的。但過低的溫度使渣變黏，對脫磷也不利。