CN1003308B - 金属液脱硫工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在浇包内，尤其是在混铁浇包内金属液的脱硫工艺，用运载气体首先将铝，然后将石灰（ＣａＯ）吹入金属液。本发明的特征在于，运载气体以２到２０升（标准温度和压力条件运载气体）（Ｓ·Ｔ·Ｐ）／公斤（脱硫剂）的比率，将在金属液内能放出气体的固体同石灰一起吹入金属液。

Description

金属液脱硫工艺

本发明涉及在装有金属液的浇包内，尤其是在混铁浇包内原铁的脱硫工艺，上述浇包设有潜没式吹管，首先向金属液内加入铝，然后用运载气体吹入石灰。

向金属液内吹入细颗粒脱硫剂在近年来日益受到重视。在这个工艺中，使用了以碳化钙和镁的为基的添加剂，尽管这些脱硫剂是高效的，它们却相当昂贵。

因为石灰是相当便宜的添加剂，因而业已推荐使用石灰基脱硫剂。它们有需要量大的缺点，然而为了得到所希望的脱硫效果，大量的石灰脱硫剂是必需的。实际上，由于产生大量的熔渣，会引起很多困难。浇包内很大体积的大量熔渣会相应减小浇包的运转能力。进而，熔渣易沉积在浇包内壁上，所以进一步限制了运转能力。此外，熔渣含有大量的铁滴，这造成大量铁损失。

从德国专利说明书3，004，937已经知道，脱硫剂主要由石灰，还有10到40%（按重量）的碱土金属碳酸盐或碱土金属氢氧化物、2到20%（按重量）的碳、2到10%（按重量）从碱金属氟化物、碱土金属氟化物、冰晶石与氟硅酸钠组中挑选出的至少一种氟化物以及0.015到1.0%（按重量）的硅油表面活性剂组成。

在利用石灰作为脱硫剂的进一步研制中，向脱硫剂内掺入铝（德国Aus legeschrift 2，531，047），或者用高比率运载气体，首先将铝，然后将石灰吹入金属液，用于运载石灰的高比率非氧化气体（例如氮气），也用作在金属液内喷洒石灰粉粒和在熔池内产生环流。然而，这造成许多缺点，因为由于不完全扩散，石灰不能充分发挥它的效用。并且，由于高运载气体比率而引起金属液大量飞溅（SDS日本钢铁协会工艺）。也必须考虑到浇包入口区耐火内衬大范围的逐渐耗损。

在已知的用石灰作为脱硫剂进行脱硫的工艺过程中，2CaO+2S＝2CaS+O，反应产生的氧与金属液内的硅结合，产生二氧化硅（SiO₂）。随着吹入石灰。该二氧化硅形成了硅酸二钙，而硅酸二钙形成固体层包裹住石灰粉粒。结果，不利于石灰粉粒的脱硫效果。

在已知利用石灰的脱硫工艺过程中，在熔料中另外还吹入铝，脱硫反应CaO+S产生的氧与被吹入熔料中的铝粒结合，产生三氧化二铝（Al₂O₃），已经产生的三氧化二铝与被吹入的石灰结合，产生铝酸钙层n·CaO·Al₂O₃。与硅酸二钙固体比较，铝酸钙层在1350℃以上主要处于液体状态，它有着良好的脱硫能力。

本发明的目的是降低所需的运载气体比率和含石灰脱硫剂的耗量。

按照本发明方法，当以2到20升（标准温度和压力条件运载气体）（S·T·R）/公斤（脱硫剂）的比率，将在金属液内能放出气体的固体同石灰一起吹入金属液内就能达到本发明目的。

意外的是，已经发现，放气固体和低运载气体比率相结合的特殊方法，产生非常好的脱硫效果和容易控制的设备操作。

放气固体最好是碱土金属碳酸盐和（或）碱土金属氢氧化物，被吹入的碱土金属碳酸盐是石灰石或白云石，而被吹入的碱土金属氢氧化物是消石灰，更是特别有利。

在金属液加热时，这些物质自发地放出二氧化碳（CO₂）或者水蒸汽，并在金属液内引起粉粒的充分扩散和强环流，而强环流是使金属液熔池内产生均衡浓度所必不可少的。

然而，在金属液处于热力学状态下的温度时，二氧化碳（CO₂）和水蒸汽是强氧化气体。因此，专家们期望这些气体与被吹入的铝，按照以下方程式发生充分反应。

2Al+3CO₂＝3CO+Al₂O₃

或 2Al+3CO＝3C+Al₂O₃

或 2Al+3H₂O＝3H₂+Al₂O₃

然而意外的是，已经发现，根据本发明工艺生产脱硫剂的耗量可以大大降低，并且也没有发生上述的一些缺点。由于2到20升，最好是3到8升（标准温度和压力条件运载气体）（S·T·R）/公斤（脱硫剂）低运载气体比率的缘故，恰当的装置操作是可能的。混铁浇包既没有发生喷溅，也没有发生严重结渣。

有效地减少了高运载气体比率情况下的典型内衬耗损。此外，由于低运载气体比率和不削弱脱硫反应，根据本发明另外的特点，使用廉价的压缩空气代替其它所方法需要的较昂贵的运载气体（诸如氮气）也是可能的。

最好用运载气体将细颗粒形态的铝吹入金属液，但是也可以借助适当的设备，把铝丝放入金属液，在金属液的温度至少为1350℃时，最适宜将铝和脱硫剂输入金属液。

根据本发明的最好具体作法，用惰性气体（诸如丙烷、氮、氩等），将铝在1到4分钟内，以每公吨金属液0.2到0.7公斤的用量吹入金属液，脱硫剂最好由40到70%的石灰和30到60%（按重量）的放气固体组成。最好是，将一小部分碳或碳素物质（例如碳清、无烟煤、石墨和石油焦炭）以1到10%（按重量）的范围加入脱硫剂混合物。结果，改善了被吹入的混合物流动性，并增强了作为良好脱硫效应前提的还原条件。

被吹入的混合物也可以含有1到10%（按量重量）的萤石，萤石（CaF₂）能降低已形成的铝酸盐的熔点，从而，当渣料湿度不高时，铝酸盐不容易固化。此外，还降低了被渣料吸收的铁含量。

这里铝的数量和脱硫混合物的数量，取决于所要求的脱硫程度。

由于运载技术和为了防止铝熔合在潜没式吹管上，也可以将流动性改进剂和（或）防护材料与铝一起吹入金属液。

本发明除了上述优点外，较少量的脱硫剂减少了脱硫成渣的数量，与此相关，也降低了铁的损耗。较少的成渣也减少了混铁浇包内成渣沉积物，在长期内可以认为，这只会轻微地改变混铁浇包的容量。进一步的结果是混铁浇包的熔池几何形状几乎不改变，从而超过延长期这种良好状况也保持不变。

参考下面一些实例对本发明进一步解释如下。

实例1

在这个没有采用本发明工艺的实例中，在3.6分钟期间，将铝粉以每公吨金属液0.4公斤的用量吹入185公吨的金属液内，该金属液装在容量为240公吨的混铁浇包内。然后通过潜没式吹管用氮运载气体吹入由石灰组成的脱硫剂。在熔化态金属液内硫的初始含量为S_A＝0.035%。经过21.7分种处理后，已经吹入1.170公斤的脱硫剂，这相当于在每公吨金属液内吹入6.3公斤的脱硫剂。经处理后，硫的最终含量为S_B＝0.015%。运载气体比率为75升（标准温度和压力条件运载气体）（S·T·P）/公斤（固体），该固体为吹入的铝粉和吹入的石灰，石灰的输入速度为54公斤/分，这是由于所需的高运载气体比率所致。由此给出总的吹入时间为25分钟。

尽管限制了浇包的负荷，而金属液仍然从浇包出口大量飞溅。由厚耐火层装备的潜没式吹管有两个喷嘴型输出孔，为此吹管必须通过浇包出口孔垂直地引进金属液。

实例2

在这个按照本发明工艺的实例中，第一步，通过潜没式吹管用氩作运载气体，在2.5分钟期间，将铝粉以每公吨金属液0.2公斤的用量吹入熔料。金属液的重量为200公吨，而浇包的容量仍然是240公吨。

第二步，用压缩空气作运载气体，将脱硫剂吹入熔化态金属液，该脱硫剂由60%（按重量）的石灰，40%（按重量）的石灰石和0.05%（按重量）的丙醇流动改进剂组成。在金属液内硫的初始含量为S_A＝0.038%，经过8分钟处理后，已经吹入700公斤的脱硫剂。这相当于在每公吨金属液内吹入3.5公斤的脱硫剂。经处理后，硫的最终含量为S_B＝0.012%，运载气体比率为5升（标准温度和压力条件运载气体）（S·T·P）/公斤（固体）。所使用的吹管是由薄耐火层装备的单管型式，吹管倾斜地潜入金属液。尽管吹入时间由25分钟减少到12分钟（包括吹入铝粉的时间）以及混铁浇包的较大负荷水平，而金属液仍然没有发出任何显著的喷溅。

实例3

在这个按照本发明工艺的实例中，第一步，通过潜没式吹管用丙烷作运载气体，在4分钟期间，将铝粉以每公吨金属液0.4公斤的用量吹入熔料。金属液的重量为181公吨，而混铁浇包的容量为200公吨。第二步用压缩空气作运载气体，将脱硫剂吹入熔料，该脱硫剂由55%（按重量）的石灰、35%（按重量）的消石灰、5%（按重量）的氟化钙（CaF₂）、5%（按重量）的无烟煤和0.03%（按重量）的单甘油酯流动改进剂组成。在金属液内硫的初始含量为S_A＝0.015%，经过6.7分钟处理后，已经吹入650公斤的脱硫剂。这相当于在每公吨金属液内吹入3.6公斤的脱硫剂。经处理后，硫的最终含量为S_E＝0.003%。运载气体比率为4升（标准温度和压力运载气体）（S·T·P/公斤（固体）。在这个具体实例中，仍然使用由薄耐火层装备的单管型吹管，也是倾斜地潜入金属液。包括吹入铝的时间，总吹入的时间仅仅用了10.7分钟。在这个根据本发明的实例中，金属液也没有发生任何显著的喷溅。

Claims (9)

1、在浇包内，尤其是在混铁包内金属液的脱硫工艺，用运载气体首先将铝，然后将石灰（CaO）吹入金属液，其特征在于，运载气体以2到20升（标准温度和压力运载气体）（S·T·P）/公斤（脱硫剂）的比率，将在金属液中能放出气体的固体同石灰一起吹入金属液。

2、根据权利要求1的工艺，其特征在于：所加入的放气固体是碱土金属碳酸盐和（或）碱土金属氢氧化物。

3、根据权利要求2的工艺，其特征在于，被吹入的碱土金属碳酸盐是石灰石或白云石，而被吹入的碱土金属氢氧化物是消石灰。

4、根据权利要求1或2或3的工艺，其特征在于，由40到70%（按重量）的石灰和30到60%（按重量）放气固体组成的混合物被吹入金属液。

5、根据权利要求1的工艺，其特征在于，碳或碳素物（例如碳精、无烟煤、石墨或石油焦炭）的比例，以1到10%（按重量）的范围加进被吹入金属液的混合物。

6、根据权项1的工艺，其特征在于：1到10%（按重量）的萤石加进被吹入金属液的混合物。

7、根据权利要求1的工艺，其特征在于，运载气体的比率为3到8升（标准温度和压力下运载气体）（S·T·P）/公斤（脱硫剂）。

8、根据权利要求1的工艺，其特征在于，用压缩空气将混合物吹入金属液。

9、根据权利要求1的工艺，其特征在于，在金属液的温度至少为1350℃时，将铝和脱硫剂混合物输入金属液。