CN102041353B - 一种脱硫剂及其制备方法和采用该脱硫剂的脱硫方法 - Google Patents
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Abstract
一种脱硫剂,其中,该脱硫剂含有CaO、CaC2、SiO2、Al2O3和Na2O,以该脱硫剂的总量为基准,所述CaO的含量为68-80重量%,所述CaC2的含量为10-20重量%,所述SiO2的含量为2-5重量%,所述Al2O3的含量为0.5-2重量%,所述Na2O的含量为2-5重量%。本发明还提供了该脱硫剂的制备方法以及采用该脱硫剂的脱硫方法。在采用本发明提供的脱硫剂与钝化镁粉与铁水混合进行脱硫后,得到的脱硫渣呈颗粒状,很容易与铁分离,从而使去渣率比现有技术提高了10%以上,且脱硫渣中TFe的平均含量可以降低至33.5%,大大降低了铁的损失。
Description
技术领域
本发明涉及一种脱硫剂及其制备方法和采用该脱硫剂的脱硫方法。
背景技术
目前,钢铁冶金行业对铁水采用炉外脱硫预处理的方法将铁水中的硫去除,以降低转炉冶炼负担,提高低硫钢炼成率,提高铸坯质量。
在铁水脱硫过程中,多采用复合脱硫的方法进行铁水炉外脱硫预处理,而降低铁水中的硫含量。复合脱硫是一种将经钝化后镁粉与经钝化后的石灰在喷吹脱硫之前,先将经钝化后镁粉与经钝化后的石灰在管道里混合,然后喷吹进入铁水,以达到将铁水中的硫降低的目的的方法。然而脱硫后产生的脱硫渣稀,流动性非常好,在扒渣时很难将铁水表面的脱硫渣去除干净,去渣率只有85%左右,从而导致回硫严重,平均回硫达到0.005%以上,且波动范围较大,在0.002-0.018%之间,而且脱硫渣里含铁量高(脱硫渣中TFe含量达到43重量%),铁损失较大,导致钢铁料消耗大。因此,这种采用镁粉-石灰复合喷吹脱硫的方法没能真正解决脱硫渣稀而导致铁水回硫和铁损失较大的问题。
发明目的
本发明为了解决采用现有的脱硫剂对铁水进行脱硫容易造成脱硫渣稀而导致铁水回硫和铁损失较大的缺陷,提供一种可以使脱硫渣增稠、使铁水回硫量低、铁损失较小的脱硫剂及使用该脱硫剂的脱硫方法。
本发明提供了一种脱硫剂,其中,该脱硫剂含有CaO、CaC2、SiO2、Al2O3和Na2O,以该脱硫剂的总量为基准,所述CaO的含量为68-80重量%,所述CaC2的含量为10-20重量%,所述SiO2的含量为2-5重量%,所述Al2O3的含量为0.5-2重量%,所述Na2O的含量为2-5重量%。
本发明还提供了一种脱硫剂的制备方法,其中,该方法包括将CaO、CaC2、SiO2、Al2O3和Na2O混合,各物质的加入量使以该脱硫剂的总量为基准,CaO的含量为68-80重量%,CaC2的含量为10-20重量%,SiO2的含量为2-5重量%,Al2O3的含量为0.5-2重量%,Na2O的含量为2-5重量%。
本发明还提供了一种脱硫方法,其中,该方法包括将钝化镁粉以及脱硫剂与铁水混合,所述脱硫剂为本发明提供的脱硫剂。
本发明提供了一种新的脱硫剂,在采用该新的脱硫剂与钝化镁粉与铁水混合进行脱硫后,得到的脱硫渣呈颗粒状,很容易与铁分离,从而使得去渣率比现有技术的方法提高了10%以上,且脱硫渣中TFe的平均含量可以降低至33.5%,大大降低了铁的损失。
具体实施方式
按照本发明,所述脱硫剂含有CaO、CaC2、SiO2、Al2O3和Na2O,以该脱硫剂的总量为基准,所述CaO的含量可以为68-80重量%,优选为70-75重量%;所述CaC2的含量可以为10-20重量%,优选为15-20重量%;所述SiO2的含量可以为2-5重量%,优选为2-4重量%;所述Al2O3的含量可以为0.5-2重量%,优选为1-2重量%;所述Na2O的含量可以为2-5重量%,优选为2-4重量%。
按照本发明,所述脱硫剂的制备方法可以为将CaO、CaC2、SiO2、Al2O3和Na2O混合,各物质的加入量使以该脱硫剂的总量为基准,CaO的含量为68-80重量%,优选为70-75重量%;CaC2的含量为10-20重量%,优选为15-20重量%;SiO2的含量为2-5重量%,优选为2-4重量%;Al2O3的含量为0.5-2重量%,优选为1-2重量%;Na2O的含量为2-5重量%,优选为2-4重量%。
按照本发明,为了避免CaO吸潮后流动性变差而导致操作不便,优选情况下,在将所述CaO、CaC2、SiO2、Al2O3和Na2O混和之前,先将CaO进行钝化处理,以改善CaO的疏水性。所述经过钝化处理的CaO的吸水量一般为小于1重量%。所述将CaO进行钝化处理的方法可以为本领域技术人员公知的各种方法,例如,先将CaO进行破碎至2毫米左右,然后与钝化剂混合,研磨至颗粒直径为小于或等于1毫米,主要是通过物理混合的方法在CaO表面覆盖疏水膜从而达到钝化效果。所述钝化剂的种类和用量可以为本领域技术人员所公知的各种钝化剂及其用量,例如,可以为各种石灰钝化剂,如YH102石灰钝化剂、Risr-699高效钝化剂(厂家为昆山瑞仕莱斯水处理公司)、硅油(主要成分是羟基封端二甲基硅氧烷)等;钝化剂与CaO的用量比例可以在较宽的范围内调整,优选为0.001-0.01:1。
按照本发明,所述CaO主要来源于石灰石经煅烧而成的材料;CaC2可以来源于电石等含CaC2的材料;SiO2可以来源于预熔渣、硅灰石、水泥熟料、石英砂、长石等含SiO2的材料;Al2O3可以来源于预熔渣、铝矾土、水泥熟料、白泥等含Al2O3的材料;Na2O可以来源于预熔渣、Na2CO3等含Na2O的材料。
按照本发明,所述脱硫方法包括将钝化镁粉以及脱硫剂与铁水混合,其中,所述脱硫剂为本发明提供的脱硫剂。
按照本发明,可以采用各种方式将钝化镁粉、脱硫剂与铁水混合,优选情况下,为了使钝化镁粉、脱硫剂与铁水混合的更均匀,将钝化镁粉与脱硫剂与铁水混合的方法为将钝化镁粉和脱硫剂喷吹到铁水中、与铁水混合;例如,可以将钝化镁粉和脱硫剂分别喷吹到铁水中与铁水混合;为了更利用控制喷吹的量,并利用钝化镁粉与脱硫剂起到相互协同的作用,也可以先将钝化镁粉以及脱硫剂在管道中混合,然后将该混合物喷吹到铁水中、与铁水混合。所述钝化镁粉和脱硫剂的重量比的可调节范围较宽,优选为1:1-10,优选为1:3-9;所述喷吹的条件为本领域技术人员所公知,例如,喷吹的压力可以为0.5-0.7兆帕。
按照本发明,所述钝化镁粉与脱硫剂的喷吹量可以在较宽的范围内选择,优选情况下,以每吨铁水的重量计,所述钝化镁粉的喷出量可以为0.25-1千克,所述脱硫剂的喷吹量可以为1-4千克。
所述喷吹的方法可以为本领域技术人员所公知的各种方法,例如,复合喷吹法,通过插入到铁水中的喷枪将钝化镁粉和脱硫剂喷吹到铁水中与铁水混合。形成喷吹压力的动力优选为气体,所述气体可以为各种惰性气体,如氮气、元素周期表中零族气体中的一种或几种;所述惰性气体的用量只要保证满足喷吹压力即可。
按照本发明,为了有利于将钝化镁粉与脱硫剂与铁水混合,并为了达到喷吹的目的,所述脱硫剂中各组分的颗粒直径优选为0.001-1毫米,更优选情况下,其中,颗粒直径小于0.015毫米的颗粒数大于或等于颗粒总量的80%,颗粒直径小于0.25毫米的颗粒数大于或等于颗粒总量的98%;所述钝化镁粉的颗粒直径可以为0.1-2毫米,更优选情况下,颗粒直径大于1.2毫米的颗粒数小于或等于颗粒总量的20%,颗粒直径小于0.15毫米的颗粒数小于或等于颗粒总量的10%。
按照本发明,所述钝化镁粉可以商购得到(商购的钝化镁为Mg-90,主要生产厂家有:大石桥恒益有色金属有限公司、天津伊思迈镁业有限公司、攀枝花顺藤集团冶金辅料公司),也可以按照常规的方法制备得到,所述钝化镁粉的吸水量为零,1000℃阻燃时间>17秒。
下面将通过具体实施例对本发明进行进一步的详细描述。
下述实施例中所用的经过钝化的CaO的制备方法为:
将CaO进行破碎至2毫米左右,然后与Risr-699高效钝化剂(厂家为昆山瑞仕莱斯水处理公司)混合(所述钝化剂与CaO的重量比为0.008:1),研磨至颗粒直径为1毫米左右,得到经过钝化的CaO,通过物理混合的方法在CaO表面覆盖疏水膜从而达到钝化效果。
钝化镁粉为Mg-90(大石桥恒益有色金属有限公司)。
铁水及半钢中的硫含量采用红外CS分析方法测定,脱硫渣中的TFe的含量采用荧光检测法测定。
实施例1-5
本实施例用于说明本发明提供的脱硫方法。
将70重量份经过钝化的CaO、20重量份CaC2、4重量份SiO2、2重量份Al2O3和4重量份Na2O混合,得到脱硫剂。
测定高炉铁水的硫含量,并将140吨上述高炉铁水注入铁水罐中,采用复合脱硫喷吹设备(美国ESM公司生产,即包括喷吹钝化镁粉的喷吹罐和喷吹脱硫剂的喷吹罐,两个喷吹罐各自的喷吹管道同时与一条管道连通,汇合形成一条喷吹管道),在喷吹压力下,分别将钝化镁粉和脱硫剂从各自的喷吹罐中喷出,并汇合到同一条管道中,在管道中混合,然后通过喷枪将钝化镁粉和脱硫剂的混合物喷吹到铁水中,喷吹结束后,脱硫扒渣(除去在铁水液面形成的由钝化镁粉、脱硫剂与铁水中的硫反应生成的渣),将铁水取样,并分析其中的硫含量以及脱硫渣中的TFe含量;将脱硫后的铁水进入转炉中进行转炉炼钢,在铁水入炼钢炉后测定铁水的硫含量,并在转炉冶炼终点测定半钢的硫含量(即拉碳硫含量);具体喷吹条件和测试结果如下表1所示。
去渣率(%)=除去渣后铁水液面残留的脱硫渣的重量×100%/脱硫后生成的脱硫渣的重量。
表1
注解:喷吹脱硫剂压力指实施例1-5中喷出脱硫剂的压力,喷吹CaO压力指对比例1中用CaO替换脱硫剂后,喷吹CaO的压力;喷吹脱硫剂速度指实施例1-5中喷出脱硫剂的速度,喷吹CaO速度指对比例1中用CaO替换脱硫剂后,喷吹CaO的速度;脱硫剂喷吹量指实施例1-5中喷出脱硫剂的量,CaO喷吹量指对比例1中CaO替换脱硫剂后,喷吹CaO的量。喷吹镁粉和脱硫剂的量以铁水装入量140吨计。
对比例1
本对比例用于说明现有技术的脱硫方法。
按照实施例1的方法进行脱硫,不同的是,将实施例1中脱硫剂用CaO替换,采用复合脱硫喷吹设备(美国ESM公司生产,即包括喷吹钝化镁粉的喷吹罐和喷吹脱硫剂的喷吹罐,两个喷吹罐各自的喷吹管道同时与一条管道连通,汇合形成一条喷吹管道),在喷吹压力下,分别将钝化镁粉和脱硫剂从各自的喷吹罐中喷出,并汇合到同一条管道中,在管道中混合,然后通过喷枪将钝化镁粉和脱硫剂的混合物喷吹到铁水中,其它方法和条件同实施例1。具体喷吹条件和测试结果如下表1所示。
实施例6-8
本实施例用于说明本发明提供的脱硫方法。
按照实施例1的方法进行脱硫,不同的是,所述脱硫剂的组成分别为:
将75重量份经过钝化的CaO、15重量份CaC2、5重量份SiO2、1重量份Al2O3和4重量份Na2O混合,得到脱硫剂;
将79.5重量份经过钝化的CaO、16重量份CaC2、2重量份SiO2、0.5重量份Al2O3和2重量份Na2O混合,得到脱硫剂;
将80重量份经过钝化的CaO、10重量份CaC2、4重量份SiO2、2重量份Al2O3和4重量份Na2O混合,得到脱硫剂;具体喷吹条件和测试结果如下表2所示。
表2
实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | |
脱硫前铁水硫含量(%) | 0.06 | 0.06 | 0.06 |
脱硫后铁水硫含量(%) | 0.006 | 0.007 | 0.007 |
入炼钢炉铁水硫含量(%) | 0.008 | 0.009 | 0.01 |
拉碳硫含量(%) | 0.009 | 0.009 | 0.008 |
喷吹脱硫剂压力(MPa) | 0.628 | 0.628 | 0.628 |
喷吹镁粉压力(MPa) | 0.599 | 0.599 | 0.599 |
喷吹脱硫剂速度(千克/分钟) | 42.5 | 42.5 | 42.5 |
喷吹镁粉速度(千克/分钟) | 8.1 | 8.1 | 8.1 |
脱硫剂喷吹量(千克) | 512 | 500 | 531 |
镁粉喷吹量(千克) | 63 | 63 | 63 |
脱硫渣TFe含量(%) | 32.6 | 34.3 | 34.1 |
去渣率(%) | 98 | 97 | 98 |
从上表1和上表2中的结果可以看出,采用本发明的脱硫剂与钝化镁粉进行复合喷吹的方法对铁水进行脱硫后,去渣率比现有技术提高了10%以上,且脱硫渣中的TFe平均含量可以降低至33.5%,远远低于现有技术中脱硫渣中的TFe含量,从而大大降低了铁的损失。
Claims (10)
1.一种脱硫剂,其特征在于,该脱硫剂含有CaO、CaC2、SiO2、Al2O3和Na2O,以该脱硫剂的总量为基准,所述CaO的含量为68-80重量%,所述CaC2的含量为10-20重量%,所述SiO2的含量为2-5重量%,所述Al2O3的含量为0.5-2重量%,所述Na2O的含量为2-5重量%。
2.根据权利要求1所述的脱硫剂,其中,以该脱硫剂的总量为基准,所述CaO的含量为70-75重量%,所述CaC2的含量为15-20重量%,所述SiO2的含量为2-4重量%,所述Al2O3的含量为1-2重量%,所述Na2O的含量为2-4重量%。
3.根据权利要求1所述的脱硫剂,其中,所述CaO为经过钝化处理的CaO,所述经过钝化处理的CaO的吸水量为小于1重量%。
4.权利要求1所述脱硫剂的制备方法,其特征在于,该方法包括将CaO、CaC2、SiO2、Al2O3和Na2O混合,各物质的加入量使以该脱硫剂的总量为基准,CaO的含量为68-80重量%,CaC2的含量为10-20重量%,SiO2的含量为2-5重量%,Al2O3的含量为0.5-2重量%,Na2O的含量为2-5重量%。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,各物质的加入量使以该脱硫剂的总量为基准,CaO的含量为70-75重量%,CaC2的含量为15-20重量%,SiO2的含量为2-4重量%,Al2O3的含量为1-2重量%,Na2O的含量为2-4重量%。
6.根据权利要求4所述的方法,其中,该方法包括将CaO、CaC2、SiO2、Al2O3和Na2O混合之前,将CaO进行钝化处理,钝化处理的条件使经过钝化处理的CaO的吸水量为小于1重量%。
7.一种脱硫方法,该方法包括将钝化镁粉以及脱硫剂与铁水混合,其特征在于,所述脱硫剂为权利要求1-3中任意一项所述的脱硫剂。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,将钝化镁粉和脱硫剂与铁水混合的方法为将钝化镁粉和脱硫剂喷吹到铁水中、与铁水混合;所述钝化镁粉与脱硫剂的重量比为1:1-10;喷吹的压力为0.5-0.7兆帕;以每吨铁水的重量计,所述钝化镁粉的喷吹量0.25-1千克;所述脱硫剂的喷吹量为1-4千克。
9.根据权利要求7所述的方法,其中,所述钝化镁粉的吸水量为零,1000℃阻燃时间>17秒;颗粒直径为0.1-2毫米。
10.根据权利要求7所述的方法,其中,所述脱硫剂中各组分的颗粒直径为0.001-1毫米。
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