CN103014217A - 一种脱硫剂及其应用以及铁水kr法脱硫方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脱硫剂，其特征在于，所述脱硫剂含有25-31重量％的氧化钙，10-20重量％的氟化钙，10-25重量％的碳化钙，4.5-15重量％的碳酸钠，3-6重量％的铝，5-8重量％的三氧化二铝，且脱硫剂的粒子直径≤2mm。还公开了一种脱硫剂，其特征在于，所述脱硫剂含有30-35重量％的石灰、15-20重量％的萤石、20-25重量％的电石、5-10重量％的纯碱和15-25重量％的铝灰，且脱硫剂的粒子直径≤2mm。本发明还公开了上述脱硫剂在含钒铁水KR法脱硫中的应用以及铁水KR法脱硫方法。本发明提供的脱硫剂适用于含钒铁水的脱硫。

Description

一种脱硫剂及其应用以及铁水KR法脱硫方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼领域，具体地，涉及一种脱硫剂及其应用，以及采用该脱硫剂进行铁水KR法脱硫的方法。

背景技术

钢铁材料中，硫含量直接影响着其使用性能，钢中硫含量过高会导致钢的热加工性能变坏，造成钢的“热脆”；此外还会明显降低钢的焊接性能，引起高温龟裂；钢的塑性也随着硫含量的增加显著变差；纯铁或硅钢片中，含硫量高，磁滞损失增加。所以脱硫成为钢铁冶炼中的主要目标之一。而铁水脱硫被认为是减轻高炉、转炉的冶金负荷，提高技术经济指标的主要方法，也成为了冶炼低硫洁净钢必不可少的技术手段。

我国是钒钛磁铁矿大国，攀钢、成钢、昆钢、威钢等企业都是采用钒钛磁铁矿进行冶炼，钒钛磁铁矿高炉冶炼出的铁水与普通铁水存在一些差异：炉温水平低，高炉脱硫能力差，生产的铁水的硫含量比国内其它未使用钒钛磁铁矿的钢厂平均高出0.03-0.04个百分点，温度低40-50℃。目前，钢厂里主要的铁水预脱硫方法有KR脱硫法和喷吹脱硫法，脱硫之前都要进行前扒渣，扒去浮渣，裸露出铁水，脱硫后都要进行后扒渣，扒去脱硫渣。喷吹脱硫法是指将脱硫粉剂或颗粒脱硫剂用氮气为载体喷入铁水中，使得脱硫剂与铁水中的硫反应，从而达到脱硫的目的；KR脱硫法又叫机械搅拌式脱硫法，它是将耐火材料制成的搅拌头浸入铁水中，在旋转搅拌头带动铁水搅动的同时加入脱硫剂，使脱硫剂在不断地搅拌过程中与铁水中硫充分接触反应，达到脱硫的目的。KR法脱硫可以借助搅拌的动力学优势达到深脱硫效果，从而可减少处理成本的投入，但是同时也存在着铁水温降比较大、渣态不好、铁损比较大等不足，特别是运用到含钒铁水的脱硫过程后，由于含钒铁水的特殊性，脱硫剂单耗、铁损更是明显上升，脱硫产能下降。因此需要一种能适应含钒铁水KR法脱硫的脱硫剂改善脱硫效果。

传统KR法脱硫的脱硫剂以CaO基为主。CN1405331A公开了一种可同时用于喷吹法和KR法的铝钙复合脱硫剂配方，其化学成分为：CaO为40-75重量％，Al₂O₃为5-30重量％，C为1-8重量％，Al为2-15重量％，氯盐为1-10重量％，添加剂为1-5重量％，润滑剂为1-5重量％，SiO₂≤10重量％，MgO≤10重量％，须将混合好的原料经活化处理再加入添加剂和润滑剂，再混合均匀。其生产过程包括活化工艺，生产工艺复杂。CN1528919A公开了一种用含铝氧化钙基脱硫剂对铁水脱硫的方法，其脱硫剂成份为：CaF₂为5-10重量％，金属铝为2-5重量％，矿物油为2-5重量％，其余为CaO。CN101676410A公开了一种高硅铁水脱硫用铝渣、脱硫剂及脱硫方法，其脱硫剂成份为：石灰粉∶萤石∶高硅铁水脱硫用铝渣＝8.5-9.2∶0.6-1.0∶0.5-0.8。其中，铝渣成份为铝粉48-50重量％，矾土38-42重量％，萤石粉7-9重量％，沥青焦粉2-3重量％。

由于含钒铁水组分和性能的特殊性，上述三种脱硫剂均不适用于含钒铁水的脱硫，现有技术中还未有适用于KR法对含钒铁水进行脱硫的脱硫剂。

发明内容

本发明的目的是为了对含钒铁水进行脱硫，提供新的脱硫剂及其应用以及一种铁水KR法脱硫的方法。

本发明的发明人通过大量实验发现，脱硫剂中含有氧化钙、氟化钙、碳化钙、碳酸钠、铝和三氧化二铝，并将各组分的含量分别控制在一定的范围内，且所述脱硫剂的粒子直径≤2mm时可以适用于含钒铁水的脱硫，且脱硫效率较高，脱硫剂单耗低。

因此，为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种脱硫剂，其特征在于，所述脱硫剂含有25-31重量％的氧化钙，10-20重量％的氟化钙，10-25重量％的碳化钙，4.5-15重量％的碳酸钠，3-6重量％的铝，5-8重量％的三氧化二铝，且所述脱硫剂的粒子直径≤2mm。

另一方面，本发明还提供了一种脱硫剂，其特征在于，所述脱硫剂含有30-35重量％的石灰、15-20重量％的萤石、20-25重量％的电石、5-10重量％的纯碱和15-25重量％的铝灰，且所述脱硫剂的粒子直径≤2mm。

第三方面，本发明提供了一种上述脱硫剂在含钒铁水KR法脱硫中的应用。

第四方面，本发明提供了一种铁水KR法脱硫的方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)前扒渣；

(2)在搅拌条件下，使前扒渣后得到的铁水与上述脱硫剂接触。

本发明提供的脱硫剂适用于含钒铁水的脱硫。脱硫效率较高，可达88％以上；脱硫剂单耗较低；脱硫渣渣态良好利于扒除；渣中夹铁明显减少，减少钢铁料消耗；铁水脱硫前后温降较低，在30℃以内；有效利用了炼铝工业产生的废弃物铝灰，具有明显的环保经济效应。本发明提供的脱硫剂及脱硫方法可广泛应用于含钒铁水的脱硫。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

一方面，本发明提供了一种脱硫剂，脱硫剂含有25-31重量％的氧化钙，10-20重量％的氟化钙，10-25重量％的碳化钙，4.5-15重量％的碳酸钠，3-6重量％的铝，5-8重量％的三氧化二铝，且脱硫剂的粒子直径≤2mm。

根据本发明，尽管脱硫剂含有25-31重量％的氧化钙，10-20重量％的氟化钙，10-25重量％的碳化钙，4.5-15重量％的碳酸钠，3-6重量％的铝，5-8重量％的三氧化二铝，且脱硫剂的粒子直径≤2mm，即可实现本发明的目的，即适用于含钒铁水的脱硫，脱硫效率高，脱硫剂单耗低。但优选情况下，脱硫剂含有25-31重量％的氧化钙，15-20重量％的氟化钙，15-20重量％的碳化钙，5-10重量％的碳酸钠，3-6重量％的铝，5-8重量％的三氧化二铝，更适用于含钒铁水的脱硫，可进一步提高脱硫效率，进一步降低脱硫剂单耗。

本发明中，氧化钙优选由石灰提供，氟化钙优选由萤石提供，碳化钙优选由电石提供，碳酸钠优选由纯碱提供，铝、三氧化二铝优选由铝灰提供。

本发明中，石灰中氧化钙的含量优选为80-90重量％，更优选为85-88重量％，以达到更佳脱硫效果，氧化钙能与铁水中的硫反应生成硫化钙；萤石中氟化钙的含量优选≥80重量％，加入萤石后能够将脱硫渣渣态变稀，利于脱硫剂与铁水充分混合；电石中碳化钙的含量优选为80-85重量％，碳化钙与硫的反应是一个放热反应，且脱硫能力强，不仅能够减少铁水温降，而且还能够减少脱硫剂的用量；纯碱中碳酸钠的含量优选≥98重量％，碳酸钠不仅能够脱出铁水中的硫，同时能够降低脱硫渣的熔点，改善渣的流动性，使得脱硫后扒渣时减少渣中夹铁；铝灰为制铝生产中的熔渣经冷却加工而成，铝灰中铝的含量优选为20-25重量％，三氧化二铝的含量优选为30-50重量％，金属铝在脱硫温度下氧化，形成反应区的局部还原气氛，同时能够减缓铁水降温速度，使铁水中的硫向液态渣扩散，在铁水脱硫过程中，三氧化二铝能够和脱硫剂中的氧化钙形成高硫容的铝酸钙系多主元渣，脱硫反应生成的硫化钙与之有很好的亲和力，容易相互融合进入渣相。

另一方面，本发明提供了一种脱硫剂，脱硫剂含有30-35重量％的石灰、15-20重量％的萤石、20-25重量％的电石、5-10重量％的纯碱和15-25重量％的铝灰，且脱硫剂的粒子直径≤2mm。

石灰、萤石、电石、纯碱和铝灰如前所述，在此不再赘述。

本发明提供的脱硫剂可以用于各种铁水预处理工序进行铁水脱硫，优选用于含钒铁水的脱硫。

本发明的脱硫剂的制备方法是将石灰、萤石、电石、纯碱和铝灰研磨成≤2mm的粉末，按比例混合即可。本领域技术人员应该理解的是，脱硫剂中含有电石，电石遇水或空气易潮解，所以制备、贮存和运输过程中，应当尽量避免与水接触，例如当各组分原料按比例混合均匀后，装入带有防水内衬的编织袋中密封包装，使用时开封装入氮气密封的料仓中。

本发明的脱硫剂在使用时，将脱硫剂开封之后装入到高位料仓中，并用干燥氮气隔绝空气，待搅拌头完全浸入铁水中并开始搅拌后，从料仓中加入脱硫剂，搅拌脱硫后扒除脱硫渣。

第三方面，本发明提供了一种如上所述的脱硫剂在含钒铁水KR法脱硫中的应用。

第四方面，本发明提供了一种铁水KR法脱硫的方法，方法包括：

(1)前扒渣；

(2)在搅拌条件下，使前扒渣后得到的铁水与如上所述的脱硫剂接触。

本发明中，前扒渣即为在脱硫之前，扒去铁水表面浮渣，裸露出铁水，对于前扒渣的程度无特殊要求，只要能够便于铁水进行脱硫处理即可，优选情况下，前扒渣的程度为，经扒渣后目测罐中铁水表面铁水裸露75％，且无块状渣。对于扒渣的设备和方法无特殊要求，可以采用本领域常用的各种设备和方法。

本发明方法可以用于各种铁水预处理工序进行铁水脱硫，优选用于含钒铁水的脱硫，即本发明中的铁水优选为含钒铁水。含钒铁水在与脱硫剂接触之前的温度为1265-1305℃，硫的含量为0.075-0.12重量％。

一般情况下，含钒铁水中的硫含量为0.075-0.12重量％。含钒铁水和脱硫剂的质量比优选为1∶0.01-0.012。

本发明中，为了更好地进行脱硫，搅拌的速度优选为110-130r/min，铁水与脱硫剂接触的时间优选为6-9min。

为了便于铁水脱硫后用于下一步的冶炼，优选情况下，本发明方法还包括将步骤(2)所得产物进行后扒渣。后扒渣即为扒去脱硫渣。对于后扒渣的程度无特殊要求，只要便于铁水脱硫后的下一步冶炼即可，优选情况下，后扒渣的程度为，经扒渣后目测铁水罐内铁水液面裸露85％，且无块状渣。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

实施例

以下的实施例将对本发明作进一步的说明，但并不因此限制本发明。

在下述实施例中：

铁水温降是指前扒渣后脱硫前的铁水的温度与脱硫后的铁水的温度差。

铁水中硫含量的测定方法：现场取铁水样用红外碳硫分析仪进行分析。

脱硫效率＝(脱硫前铁水中的硫含量-脱硫后铁水中的硫含量)/脱硫前铁水中的硫含量

脱硫剂单耗＝脱硫剂重量/铁水重量/(铁水硫含量*1000)

脱硫渣中铁含量的测定方法：采用GB/T 6730.6-1986的方法进行测定。

实施例1

分别将石灰(氧化钙的含量为85重量％)、萤石(氟化钙的含量为85重量％)、电石(碳化钙的含量为85重量％)、铝灰(铝的含量为25重量％，三氧化二铝的含量为30重量％)和纯碱(碳酸钠的含量为98重量％)研磨成粒子直径≤2mm的粉末，然后按质量比为35∶20∶20∶15∶10放入混砂机中混合搅拌，搅拌均匀后得到脱硫剂，装入带防水内衬编织袋密封包装，运输到生产车间后，开封装入氮气密封的料仓中。待含钒铁水进入脱硫站后，扒去铁水表面浮渣，裸露出铁水，经扒渣后目测罐中铁水表面铁水裸露75％，检测铁水中的硫含量为0.095重量％，铁水重55t，温度为1265℃，待搅拌头完全浸入铁水中并开始搅拌后，加入600kg脱硫剂，搅拌头搅拌速度为120r/min，搅拌时间7.5min，脱硫结束后检测铁水中的硫含量为0.009重量％。计算脱硫效率、脱硫剂单耗量和铁水温降，并测定脱硫渣中铁含量，结果见表1。

实施例2

分别将石灰(氧化钙的含量为90重量％)、萤石(氟化钙的含量为80重量％)、电石(碳化钙的含量为80重量％)、铝灰(铝的含量为20重量％，三氧化二铝的含量为50重量％)和纯碱(碳酸钠的含量为98重量％)研磨成粒子直径≤2mm的粉末，然后按质量比为30∶18∶22∶20∶8放入混砂机中混合搅拌，搅拌均匀后得到脱硫剂，装入带防水内衬编织袋密封包装，运输到生产车间后，开封装入氮气密封的料仓中。待含钒铁水进入脱硫站后，扒去铁水表面浮渣，裸露出铁水，经扒渣后目测罐中铁水表面铁水裸露75％，检测铁水中的硫含量为0.075％，铁水重50t，温度为1283℃，待搅拌头完全浸入铁水中并开始搅拌后，加入500kg脱硫剂，搅拌头搅拌速度为110r/min，搅拌时间6min，脱硫结束后检测铁水中的硫含量为0.008％。计算脱硫效率、脱硫剂单耗量和铁水温降，并测定脱硫渣中铁含量，结果见表1。

实施例3

分别将石灰(氧化钙的含量为85重量％)、萤石(氟化钙的含量为90重量％)、电石(碳化钙的含量为85重量％)、铝灰(铝的含量为23重量％，三氧化二铝的含量为41重量％)和纯碱(碳酸钠的含量为98重量％)研磨成粒子直径≤2mm的粉末，然后按质量比为33∶15∶25∶25∶5放入混砂机中混合搅拌，搅拌均匀后得到脱硫剂，装入带防水内衬编织袋密封包装，运输到生产车间后，开封装入氮气密封的料仓中。待含钒铁水进入脱硫站后，扒去铁水表面浮渣，裸露出铁水，经扒渣后目测罐中铁水表面铁水裸露75％，检测铁水中的硫含量为0.115％，铁水重90t，温度为1305℃，待搅拌头完全浸入铁水中并开始搅拌后，加入1100kg脱硫剂，搅拌头搅拌速度为130r/min，搅拌时间9min，脱硫结束后检测铁水中的硫含量为0.013％。计算脱硫效率、脱硫剂单耗量和铁水温降，并测定脱硫渣中铁含量，结果见表1。

对比例1

按照实施例1的方法进行含钒铁水的脱硫，不同的是，将石灰(氧化钙的含量为85重量％)、高铝熟料(三氧化二铝的含量为70重量％)和鳞片石墨研磨成粒子直径≤0.18mm的粉末，然后按质量比为20∶5∶1混合均匀，然后将混合物在460℃的加热炉中放置22min进行活化处理，然后向处理后的混合物中加入添加剂氯化钙和润滑剂石墨，混合均匀得到脱硫剂，使混合后氯化钙的含量为3.2重量％，石墨的含量为2重量％。测定脱硫后铁水中的硫含量，计算脱硫效率、脱硫剂单耗量和铁水温降，并测定脱硫渣中铁含量，结果见表1。

对比例2

按照实施例1的方法进行含钒铁水的脱硫，不同的是，将石灰(氧化钙的含量为85重量％)、萤石(氟化钙的含量为85重量％)和铝灰(三氧化二铝的含量为30重量％)研磨成粒子直径≤3mm的粉末，然后按质量比为12∶1.2∶1放入混砂机中混合搅拌，搅拌均匀后得到脱硫剂。测定脱硫后铁水中的硫含量，计算脱硫效率、脱硫剂单耗量和铁水温降，并测定脱硫渣中铁含量，结果见表1。

对比例3

按照实施例1的方法进行含钒铁水的脱硫，不同的是，将石灰(氧化钙的含量为85重量％)、萤石(氟化钙的含量为85重量％)和铝渣(铝的含量为47.4重量％、三氧化二铝的含量为15.5重量％)研磨成粒子直径≤2mm的粉末，然后按质量比为11∶1∶1放入混砂机中混合搅拌，搅拌均匀后得到脱硫剂。测定脱硫后铁水中的硫含量，计算脱硫效率、脱硫剂单耗量和铁水温降，并测定脱硫渣中铁含量，结果见表1。

表1

从表1中可以看出，本发明提供的脱硫剂用于含钒铁水的脱硫，脱硫效率较高，脱硫剂单耗较低，铁水温降较小，脱硫渣中铁含量较少。

本发明提供的脱硫剂适用于含钒铁水的脱硫。脱硫效率较高，可达88％以上；脱硫剂单耗较低；脱硫渣渣态良好利于扒除；渣中夹铁明显减少，减少钢铁料消耗；铁水脱硫前后温降较低，在30℃以内；有效利用了炼铝工业产生的废弃物铝灰，具有明显的环保经济效应。本发明提供的脱硫剂及脱硫方法可广泛应用于含钒铁水的脱硫。

Claims (12)

1.一种脱硫剂，其特征在于，所述脱硫剂含有25-31重量％的氧化钙，10-20重量％的氟化钙，10-25重量％的碳化钙，4.5-15重量％的碳酸钠，3-6重量％的铝，5-8重量％的三氧化二铝，且所述脱硫剂的粒子直径≤2mm。

2.根据权利要求1所述的脱硫剂，其中，所述脱硫剂含有25-31重量％的氧化钙，15-20重量％的氟化钙，15-20重量％的碳化钙，5-10重量％的碳酸钠，3-6重量％的铝，5-8重量％的三氧化二铝。

3.根据权利要求1或2所述的脱硫剂，其中，所述氧化钙由石灰提供，所述氟化钙由萤石提供，所述碳化钙由电石提供，所述碳酸钠由纯碱提供，所述铝、三氧化二铝由铝灰提供。

4.一种脱硫剂，其特征在于，所述脱硫剂含有30-35重量％的石灰、15-20重量％的萤石、20-25重量％的电石、5-10重量％的纯碱和15-25重量％的铝灰，且所述脱硫剂的粒子直径≤2mm。

5.根据权利要求3或4所述的脱硫剂，其中，所述石灰中氧化钙的含量为80-90重量％，所述萤石中氟化钙的含量≥80重量％，所述电石中碳化钙的含量为80-85重量％，所述纯碱中碳酸钠的含量≥98重量％，所述铝灰中铝的含量为20-25重量％，三氧化二铝的含量为30-50重量％。

6.一种如权利要求1-5中任意一项所述的脱硫剂在含钒铁水KR法脱硫中的应用。

7.一种铁水KR法脱硫的方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)前扒渣；

(2)在搅拌条件下，使前扒渣后得到的铁水与权利要求1-5中任意一项所述的脱硫剂接触。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述铁水为含钒铁水。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述含钒铁水在与所述脱硫剂接触之前的温度为1265-1305℃，硫的含量为0.075-0.12重量％。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述含钒铁水和所述脱硫剂的质量比为1∶0.01-0.012。

11.根据权利要求7-10中任意一项所述的方法，其中，所述搅拌的速度为110-130r/min，所述接触的时间为6-9min。

12.根据权利要求7-11中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括将步骤(2)所得产物进行后扒渣。