CN100532584C

CN100532584C - MgO基脱硫剂及其制备方法

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Publication number: CN100532584C
Application number: CNB2007100116169A
Authority: CN
Inventors: 张廷安; 豆志河; 牛丽萍; 任晓东; 赫冀成; 刘燕; 蒋孝丽
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2007-06-08
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2027-06-08
Also published as: CN101067160A

Abstract

本发明MgO基脱硫剂及其制备方法，涉及炉外脱硫技术领域，主要涉及到一种用于铁水或钢水脱硫的新型脱硫剂材料及制造工艺。其特征在于：该脱硫剂由MgO、石墨或木炭、反应促进剂、酸碱度调节剂、粘结剂组成，其中MgO加石墨或木炭在脱硫剂中所占70%～90%，SiO₂为反应促进剂，酸碱度调节剂为石灰、石灰石、白云石、硅石中的一种，粘结剂为沥青、焦油、树脂。其制备方法是将脱硫剂各种组分先进行干燥预处理，经破碎、研磨成细粉，加入粘结剂，再搅拌均匀，造团成不同形状的颗粒，烘干、包装后制成成品。本发明的目的在于解决降低脱硫成本、有效的抑制镁蒸汽可能出现的爆炸危险，且脱硫剂效率需大幅提高等方面存在的问题。

Description

MgO基脱硫剂及其制备方法

技术领域：

本发明涉及炉外脱硫技术领域，主要涉及到一种用于铁水或钢水脱硫的新型脱硫剂材料及制造工艺。

背景技术：

当今钢铁工业仍然是以高炉转炉长流程工艺为主流，钢产量约占总产量的70％，其工艺在不断发展，随着分步炼钢的出现，转炉炼钢工序已分解成铁水预处理、转炉冶炼、炉外精练三个阶段，将炼钢的各种化学反应由过去在一个转炉内进行而分解到三个阶段来完成，各种化学反应在其最佳的条件下进行，结果是提高了生产率，降低了生产成本，获得了质量更加纯净的钢，满足了各种工业对钢质的更高要求。

铁水预处理除特殊要求脱硅脱磷或提取一些特殊元素，主要是对铁水脱硫。铁水在进入转炉冶炼前进行脱硫具备最佳的反应条件，因为：1)铁水中含有大量Si、C、Mn等还原性好的元素，其还原性有利于脱硫反应，(强脱硫剂Ca、Mg等烧损少)；2)铁水中C、Si能大大提高S在铁水中的活度系数，致使硫较易脱到低的水平；3)铁水中氧含量低，硫的分配系数相应有所提高，有利于脱硫；4)在铁水预处理脱硫过程中，铁水成分的变化比炼钢或钢水处理过程中钢水成分的变化对最终钢种影响要小；5)铁水处理温度较低，对处理装置的寿命有利。

另外，铁水炉外脱硫可以减轻高炉的负荷，降低焦比，减少渣量和提高生产率。国外一些钢铁厂的经验证明：高炉铁水炉外脱硫，则高炉渣碱度可以从1.25降至1.06，焦比降低36kg/t铁，生产率提高13％，铁水炉外脱硫费用仅占低碱度运行所节省费用的83％，其费用约为3.65美元/t铁，吨铁节省0.8美元。

随着工业技术的发展，对钢质要求越来越高，尤其对钢中硫含量要求特别严格，钢的性能在硫含量0.013％处是一个拐点，一些高性能的纯净钢要求硫含量要降到0.01％-0.001％以下，这个脱硫任务主要由铁水预处理来完成。由于技术上和经济上的原因，在当今传统的高炉转炉冶炼工艺中，铁水预处理脱硫已普遍成了一个必不可少的工序。世界主要产钢国家长流程中铁水预处理比例早巳达到90％-100％，而我国与发达国家相比存在很大的差距。自60～70年代以来，前苏联、东欧开始应用镁基脱硫剂进行铁水脱硫，西欧和北美相继引用并进行了再开发，到90年代，炉外脱硫己成为降低钢中硫含量的关键技术。

铁水炉外脱硫方法主要有两种：第一种方法是包芯线喂丝方法，将包芯线插入铁水中实现铁水脱硫；第二种方法为喷吹粉状脱硫剂至铁水中进行脱硫。铁水炉外脱硫的脱硫剂主要有苏打Na₂CO₃、石灰CaO、碳化钙CaC₂基脱硫剂和镁Mg基脱硫剂等四种。

喂丝法和喷吹法进行铁水炉外脱硫均有较好的效果。四种脱硫剂中镁基脱硫剂最适于铁水炉外脱硫的应用条件，其优点是脱硫能力强；在较低铁水温度下，仍具有较好的脱硫能力；脱硫处理所需时间短、渣量少、温降小、脱硫效果好。由于镁能和金属中的多种杂质反应生成稳定的化合物，它一直是精炼剂的首选之一。用镁粉进行铁水炉外脱硫，脱硫反应的平衡常数可达2.06×10¹，可以获得高纯度、高洁净的钢产品。Mg基脱硫剂是目前铁水炉外脱硫的首选，但是在铁水预处理中镁基脱硫剂的研究及应用还存在很多不足之处：(1)钢铁企业应用的金属镁脱硫剂需要进行钝化处理，价格较高；(2)高温下镁的挥发严重，使得镁的精炼反应效率相对低下，从理论上来讲，1吨铁水中每脱除0.001％的硫，需消耗镁0.00758kg，每脱除0.030％的硫，需消耗镁0.227kg，日前国内工业生产中，将1吨铁水中的硫脱除0.030％左右实际需消耗镁0.45kg左右，显然镁的利用率不到50％；(3)由于镁的蒸汽压在高温下较高，使用金属镁颗粒脱硫剂存在安全隐患，其预防措施和添加方法有必要进一步研究。

由于镁基脱硫剂存在以上诸多缺点，世界各国都在寻找新的脱硫剂以取代镁基脱硫剂。日本人佐野等提出了利用氧化镁的铝热还原反应生成镁蒸气并将其直接吹入钢铁熔体中进行脱硫的新的精炼工艺，该法以铝作为氧化镁的还原剂。研究发现：通过控制吹入气体中镁分压为0.2atm以下时，镁的精炼效率大幅提高。由此可见，MgO基脱硫剂显示出巨大的应用前景。如果能以比铝便宜得多碳作为还原剂，不仅可以使脱硫精炼成本大幅降低，还可以有效的抑制镁蒸汽可能出现的爆炸危险，而且脱硫剂效率的大幅提高。

发明内容：

本发明提供一种MgO基脱硫剂及其制备方法，该脱硫剂在保证具有生渣量少、脱硫效率高、脱硫率高、不需专门的脱硫设备、操作简便等特点的前提下其目的在于解决降低脱硫成本、有效的抑制镁蒸汽可能出现的爆炸危险，且脱硫剂效率需大幅提高等方面存在的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种MgO基脱硫剂，其特征在于：该脱硫剂由MgO、石墨或木炭、反应促进剂、酸碱度调节剂、粘结剂组成，其中，MgO加石墨或木炭在脱硫剂中所占的质量百分比为70％～90％，MgO/C摩尔比为1：1；SiO₂为反应促进剂，在脱硫剂中所占的质量百分比为2～10％，MgO与石墨或木炭摩尔比为1：1；酸碱度调节剂为石灰、石灰石、白云石中的一种，在脱硫剂中所占的质量百分比为1～5％；粘结剂为沥青、焦油、树脂，在脱硫剂中所占的质量百分比为5～15％。

所述的MgO基脱硫剂的制备方法，其特征在于：把上述的脱硫剂各种组分，除粘结剂以外的原料进行干燥预处理，彻底脱除其中的水分，经破碎、研磨成200目以下的细粉，然后按质量百分比称量、配料，充分搅拌混合均匀，加入粘结剂，再搅拌均匀，造团成不同形状的颗粒，烘干、包装后制成成品。

本发明提供的脱硫剂用于铁水或钢水深脱硫具有以下优点：(1)、脱硫速度快，短时间内硫浓度可以脱到超低的水平，脱硫效率高；(2)、可极大地增加脱硫反应面积而改善脱硫动力学条件；(3)、渣量少且不需扒渣，可在出铁或出钢过程中直接将脱硫剂加入到铁水包或钢水包中，不需喷吹设备或其它相关设备，投资省，操作简便；(4)、在脱硫过程中温降小，脱硫产物稳定，脱硫率稳定。

具体实施方式：

本发明所述的脱硫剂是由MgO、石墨或木炭、SiO₂、酸碱度调节剂、粘结剂组成，其中各组份所占质量百分比和作用为：

MgO+C(石墨或木炭)发生原位反应生成Mg蒸汽，起亲硫剂作用，其中MgO/C按化学反应方程式的摩尔比配比，MgO/C摩尔比为1：1，二者在脱硫剂所占的质量百分比为70％～90％；

SiO₂为反应促进剂，少量SiO₂溶剂的加入能促进MgO的原位还原反应，进而促进脱硫反应，脱硫剂中所占的质量百分比为2～10％；

酸碱度调节剂为石灰、石灰石、白云石、硅石中的一种，硫剂中所占的质量百分比为1～5％；

粘结剂为沥青、焦油、树脂等，脱硫剂中所占的质量百分比为5～15％。

脱硫剂中各组分含量之和为100％。

把以上脱硫剂的各种组分原料进行干燥预处理，彻底脱除其中的水分，经破碎、研磨成-200目的细粉，然后按质量百分比称量、配料，充分搅拌混合均匀，加入5-15％的粘结剂，再搅拌均匀，造团成不同形状的颗粒，烘干后、包装后投入使用。

在出铁或出钢过程中，将按上述工艺成份与制造工艺制备好的脱硫剂加入到铁水包或钢水包内，在铁水或钢水温度(1350℃以上)及在铁水或钢水流的冲击搅拌作用下脱硫剂迅速粉化并熔化，发生原位还原反应生成高温镁蒸汽，镁蒸汽首先形成气泡、长大，在铁水中上升，对铁水起到很好的搅拌作用，同时为脱硫提供了良好的动力学条件，铁水或钢水中的硫与脱硫剂反应生成的硫化物渣与脱硫剂中的反应产物稳定剂结合形成稳定的混合物而上浮到铁水或钢水上的表面，形成渣层，而且生成的渣量很小，脱硫率在70％以上，综合经济效益可为铁水降低成本10元/t以上。

具体实施例：

实施例1：(按质量百分比)

MgO+C(石墨或木炭)： 80％

SiO₂： 8％

酸碱度调节剂： 5％

粘结剂： 7％

把以上脱硫剂的各种组分原料(除粘结剂外)进行干燥预处理，彻底脱除其中的水分，经破碎、研磨成-200目的细粉，然后按质量百分比称量、配料，充分搅拌混合均匀，加入粘结剂，再搅拌均匀，造团成不同形状的颗粒，烘干后、包装后投入使用。

实施例2：(按质量百分比)

MgO+C(石墨或木炭)：85％

SiO₂： 5％

酸碱度调节剂： 2％

粘结剂： 8％

制造工艺与实施例1一致。

实施例3：(按质量百分比)

MgO+C(石墨或木炭)：90％

SiO₂： 3％

酸碱度调节剂： 1％

粘结剂： 6％

制造工艺与实施例1一致。

将以上实施例中获得的脱硫剂在出铁或出钢过程中，直接加入到铁水包或钢水包内，渣量少且不需扒渣，不需喷吹设备或其它相关设备，在脱硫过程中温降小，脱硫产物稳定，脱硫率稳定。

Claims

1、一种MgO基脱硫剂，其特征在于：该脱硫剂由MgO、石墨或木炭、反应促进剂、酸碱度调节剂、粘结剂组成，其中，MgO加石墨或木炭在脱硫剂中所占的质量百分比为70％～90％，MgO/C摩尔比为1：1；SiO₂为反应促进剂，在脱硫剂中所占的质量百分比为2～10％；酸碱度调节剂为石灰、石灰石、白云石中的一种，在脱硫剂中所占的质量百分比为1～5％；粘结剂为沥青、焦油、树脂，在脱硫剂中所占的质量百分比为5～15％。

2、一种如权利要求1所述的MgO基脱硫剂的制备方法，其特征在于：把如权利要求1所述的脱硫剂各种组分，除粘结剂以外的原料进行干燥预处理，彻底脱除其中的水分，经破碎、研磨成200目以下的细粉，然后按质量百分比称量、配料，充分搅拌混合均匀，加入粘结剂，再搅拌均匀，造团成不同形状的颗粒，烘干、包装后制成成品。