CN102230049B - 铁水脱硫剂及其制备方法和用该脱硫剂的脱硫方法 - Google Patents

铁水脱硫剂及其制备方法和用该脱硫剂的脱硫方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铁水脱硫剂及其制备方法和用该脱硫剂的脱硫方法，其各成分的重量百分含量为：CaO 55～70%、Al2O3 5～20%、SiO2 2～4%、MgO 2～15%和CaF2 2～10%。本发明使用该铁水脱硫剂对铁水进行喷吹处理脱硫，以N2作为载粉气体，利用气体的动力学条件和铁水物理热熔化脱硫渣，最终达到脱硫的目的，经脱硫和扒渣处理后的铁水硫含量可降低到0.006%以下。

Description

铁水脱硫剂及其制备方法和用该脱硫剂的脱硫方法
技术领域
本发明涉及一种脱硫剂，尤其是一种铁水脱硫剂以及用该脱硫剂的脱硫方法。
背景技术
铁水预处理技术是指在采用铁水作为炼钢原料的流程中，预先对铁水进行脱硫、脱磷、脱硅等处理，去除铁水中有害元素硫、磷和合金元素硅，提高入炉铁水质量，达到提高炼钢生产节奏、钢水洁净度并实现少渣冶炼的目的。铁水预处理技术中以炉外脱硫预处理方式最为普遍。由于在铁水罐内进行预处理脱硫比在炼钢炉内或精炼炉内脱硫成本低、效果好，因此铁水预脱硫被广泛应用于钢铁生产流程中。
目前常用的铁水预脱硫方法以喷吹法为主，即以喷枪为管道向铁水中喷吹脱硫粉剂，利用搅拌的动力学条件达到脱去铁水硫含量的目的，然后进行扒渣或捞渣，处理后的铁水硫含量可以降到0.005%以下。目前比较成熟和应用较广泛的工艺主要有两种：一种是通过脱硫喷枪喷吹颗粒镁粉进行铁水脱硫，叫颗粒镁粉喷吹法；一种是通过脱硫喷枪分阶段喷吹石灰粉和颗粒镁粉进行铁水脱硫，叫石灰-镁粉复合喷吹法。此外还有一种应用较少的工艺为喷吹CaC2脱硫法，以CaC2作为脱硫剂。
单纯颗粒镁喷吹法的主要缺点是：                                                
Figure 201110168633X100002DEST_PATH_IMAGE001
钝化颗粒镁价格较贵，每吨3万元以上；
Figure 100369DEST_PATH_IMAGE002
脱硫渣稀，不易扒净，生成的脱硫产物为MgS，如果脱硫渣没有扒净，进入转炉炼钢，在炼钢高温条件下MgS会分解导致钢水回硫；
Figure DEST_PATH_IMAGE003
由于镁的熔点为650℃，沸点为1100℃，而铁水温度高达1300℃左右，因此导致镁在铁水温度条件大量挥发和升华，利用率和收得率低。
复合喷吹法对比单纯颗粒镁有一定优势，能用价格便宜的石灰粉部分替代镁粉，脱硫渣相对粘稠，容易扒净。其缺点是：
Figure 142143DEST_PATH_IMAGE001
复合喷吹设备较复杂，故障率较高；
Figure 921880DEST_PATH_IMAGE002
石灰密度小，所需喷吹罐体积大，在铁水中上浮时间快，脱硫时间短，利用率差；
Figure 254772DEST_PATH_IMAGE003
石灰的熔点高，为2580℃，在铁水温度下不能熔化，大量活性石灰并未能有效利用，增加生产成本。CaC2脱硫法的主要缺点为CaC2在空气中与氧气接触容易自燃，储藏、使用的安全性差，因此使用较少。
除以上主要工艺外，申请号为200810137867.6的中国专利申请公开了一种复合型铁水脱硫剂及其制备方法、申请号为01114232.4的中国专利申请公开了一种复合型铁水脱硫剂、以及申请号为200610018700.9的中国专利申请公开了一种复合型铁水脱硫剂；上述几种脱硫剂本质均为以石灰和镁粉为主要原料，添加一些萤石等渣料或其它金属如铝,进行机械搅拌混合，形成的一种含石灰、镁粉、萤石、铝粉等物质的混合物，由于该混合物里的石灰、镁粉等物质的物理化学性质并没有发生变化，比如石灰的熔点仍为2580℃，镁粉的熔点仍为650℃，沸点仍为1100℃，混合物进入铁水后仍然存在石灰难以熔化和镁粉汽化升华等问题，脱硫剂利用率低，成本高等问题并没有根本解决，因此在国内尚无应用业绩。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用率高、成本较低的铁水脱硫剂；本发明同时提供了该铁水脱硫剂的制备方法以及用该脱硫剂的脱硫方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：铁水脱硫剂，其特征在于，其各成分的重量百分含量为：CaO 55～70%、Al2O3 5～20%、SiO2 2～4%、MgO 2～15%和CaF2 2～10%。
本发明所述铁水脱硫剂经预熔处理。
本发明所述铁水脱硫剂为粉剂，粒度为0.5～2mm。
本发明的制备方法为：将含CaO、Al2O3、SiO2、MgO和CaF2的原料熔化后混合均匀；降温后破碎、研磨成粉末，即可得到本铁水脱硫剂。
本发明脱硫方法采用喷吹法进行铁水脱硫，所述脱硫剂采用上述的铁水脱硫剂。
本发明进一步的脱硫方法：其以N2作为载粉气体，脱硫剂通过喷枪喷入铁水罐内处理罐内铁水；喷吹压力为0.5～1Mpa，喷吹强度为10～50kg/min，铁水温度范围为1250～1350℃。
本发明脱硫剂为预熔型铝酸钙系脱硫剂，通过对原料的预熔，形成以CaO，Al2O3，SiO2，，MgO 和CaF2为主要成分的铝酸钙渣系脱硫剂，熔点与组成是固定的，不含镁粉和其它金属粉。本发明脱硫方法，具有以下特点和优势：
Figure 256095DEST_PATH_IMAGE001
本方法使用预熔型铝酸钙作为脱硫粉剂，该粉剂的熔点设计在1150℃-1350℃之间，能在铁水的温度范围内快速熔化，保证良好的利用率和脱硫效果；
Figure 78558DEST_PATH_IMAGE002
本方法使用铝酸钙系脱硫剂，脱硫产物为CaS，在炼钢高温过程中比较稳定，回硫现象较轻；
Figure 283274DEST_PATH_IMAGE003
本方法形成的脱硫渣较稠，容易在扒渣或捞渣环节中去除，进一步减少回硫的影响；
Figure 666195DEST_PATH_IMAGE004
本方法使用的预熔型铝酸钙粉剂原料来源广泛，价格远比镁粉和铝粉便宜，熔化性能好，能替代镁粉降低脱硫成本；本方法由于使用的脱硫粉剂密度大于石灰粉，熔点在铁水温度范围内，在喷入铁水后能充分与铁水混合并发生化学反应，脱硫效果优于石灰粉，所需存储罐容量也较小，设备也比较简单，而且粉剂不需要钝化处理。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
Figure 272757DEST_PATH_IMAGE001
本脱硫剂为复合渣系，脱硫能力强，成分可灵活调整；
Figure 453072DEST_PATH_IMAGE002
本脱硫粉剂为粉剂时，其密度较大、粉剂的熔点在铁水温度范围内，熔化好，渣利用率高，因此脱硫效果好，经脱硫和扒渣处理后的铁水硫含量可降低到0.006%以下；
Figure 207401DEST_PATH_IMAGE003
本脱硫粉剂能替代颗粒镁进行脱硫，可大幅降低成本，形成脱硫渣主要为CaS，比MgS更稳定，不易分解回硫；
Figure 882096DEST_PATH_IMAGE004
应用本脱硫剂进行脱硫，成渣较稠，扒渣容易，回硫的可能性小。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
本铁水脱硫剂的制备以及脱硫方法：
1、铁水脱硫剂的制备：将含CaO、Al2O3、SiO2、MgO和CaF2的原料熔化，按照规定配比形成铝酸钙渣系，进行预熔（将各成分熔化、混合均匀）、降温破碎后，磨成粉末，粒度在0.5～2mm之间，即得到本脱硫剂；
2、装罐：将混匀后的本脱硫剂通过输送装置送入喷吹罐，以N2作为载粉气体。
3、喷吹：利用电气控制系统切换开关回路，以N2作为载粉气体，将本脱硫剂从喷吹罐传送到喷枪，通过喷枪喷入铁水中，喷吹流量调节范围为10～50kg/min、喷吹压力为0.5～1Mpa、铁水温度范围为1250℃～1350℃，喷吹时间根据铁水初始硫含量及目标硫含量确定。
4、扒渣：脱硫完毕后，通过扒渣机对铁水进行扒渣。
实施例1：
本铁水脱硫剂主要成分（重量百分比）： CaO：64.29%， Al2O3：15.98%， SiO2：2.8%， MgO：2.02%，CaF2：3.8％；熔点1310℃，粒度0.5～2mm，铁水重量108t，铁水包净空＞600mm，铁水温度1320℃，喷吹强度25kg/min，喷吹时间12.5min，扒渣时间14min，扒渣率95%；铁水化学成分（重量百分比）：3.9% C，0.45% Si，0.15% Mn，0.07% P，0.039% S，余量为铁；处理后铁水硫含量为0.006%。
实施例2：
本铁水脱硫剂主要成分（重量百分比）： CaO：63.09%， Al2O3：16.78%， SiO2：2.9%， MgO：3.42%, CaF2：4.2％；熔点1294℃，粒度0.5～2mm，铁水重量100t，铁水包净空＞600mm，铁水温度1310℃，喷吹强度27kg/min，喷吹时间10min，扒渣时间12min，扒渣率96%；铁水化学成分（重量百分比）：4.2% C，0.53% Si，0.12% Mn，0.06% P，0.042% S，余量为铁；处理后铁水硫含量为0.005%。
实施例3：
本铁水脱硫剂主要成分（重量百分比）： CaO：55%， Al2O3：20%，SiO2：4%， MgO：11%, CaF2：10％；熔点1335℃，粒度0.5～2mm，铁水重量100t，铁水包净空＞600mm，铁水温度1350℃，喷吹强度10kg/min，喷吹时间18min，扒渣时间20min，扒渣率94%；铁水化学成分（重量百分比）：4.1% C，0.54% Si，0.14% Mn，0.06% P，0.040% S，余量为铁；处理后铁水硫含量为0.006%。
实施例4：
本铁水脱硫剂主要成分（重量百分比）： CaO：70%， Al2O3：11%，SiO2：2%， MgO：15%, CaF2：2％；熔点1260℃，粒度0.5～2mm，铁水重量100t，铁水包净空＞600mm，铁水温度1340℃，喷吹强度50kg/min，喷吹时间9min，扒渣时间10min，扒渣率94.5%；铁水化学成分（重量百分比）：4.3% C，0.54% Si，0.12% Mn，0.06% P，0.041% S，余量为铁；处理后铁水硫含量为0.0055%。
实施例5：
本铁水脱硫剂主要成分（重量百分比）： CaO：70%， Al2O3：5%，SiO2：3.6%， MgO：13%, CaF2：8.4％；熔点1180℃，粒度0.5～2mm，铁水重量100t，铁水包净空＞600mm，铁水温度1250℃，喷吹强度30kg/min，喷吹时间11min，扒渣时间13min，扒渣率95.5%；铁水化学成分（重量百分比）：4.3% C，0.54% Si，0.12% Mn，0.06% P，0.041% S，余量为铁；处理后铁水硫含量为0.005%。
实施例6：
本铁水脱硫剂主要成分（重量百分比）： CaO：70%， Al2O3：19%，SiO2：3.0%， MgO：2.0%, CaF2：6.0％；熔点1260℃，粒度0.5～2mm，铁水重量100t，铁水包净空＞600mm，铁水温度1280℃，喷吹强度20kg/min，喷吹时间12min，扒渣时间13.5min，扒渣率95%；铁水化学成分（重量百分比）：4.3% C，0.54% Si，0.12% Mn，0.06% P，0.041% S，余量为铁；处理后铁水硫含量为0.006%。

Claims (4)

1.一种铁水脱硫剂，其特征在于，其各成分的重量百分含量为：CaO 63.09～64.29%、Al2O3 15.98～20%、SiO2 2～3.6%、MgO 11-15%、CaF2 2-6%；所述铁水脱硫剂为经预熔处理的粉剂，粒度为0.5～2mm。
2.权利要求１所述的铁水脱硫剂的制备方法，其特征在于：将含CaO、Al2O3、SiO2、CaF2和MgO的原料熔化后混合均匀；降温后破碎、研磨成粉末，即可得到本铁水脱硫剂。
3.一种脱硫方法，其采用喷吹法进行铁水脱硫，其特征在于：所述脱硫剂采用权利要求1或2中任意一项所述的铁水脱硫剂。
4.根据权利要求3所述的脱硫方法，其特征在于：其以N2作为载粉气体，脱硫剂通过喷枪喷入铁水罐内对铁水进行处理；喷吹压力为0.5～1Mpa，喷吹强度为10～50kg/min，铁水温度范围为1250℃～1350℃。
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