CN103103312B - 半钢脱硫剂和使用该脱硫剂的脱硫方法 - Google Patents

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本发明公开了一种半钢脱硫剂和使用该脱硫剂的脱硫方法。所述半钢脱硫剂中各成分的质量百分比为：CaF27～15％、Mg1％～8％，其余为CaO和不可避免的杂质；所述脱硫方法采用KR法进行脱硫，并且所使用的脱硫剂采用上述半钢脱硫剂。本发明的脱硫剂适用于半钢脱硫工艺，并且脱硫率高、脱硫剂单耗少，具有广阔的应用前景。

Description

半钢脱硫剂和使用该脱硫剂的脱硫方法
技术领域
本发明属于铁水预处理领域，更具体地讲，涉及一种半钢脱硫剂及使用该脱硫剂对半钢进行脱硫的方法。
背景技术
KR(knottedreactor的简称)搅拌脱硫法是最早在1965年于日本应用工业生产的一种铁水炉外脱硫技术，我国武钢20世纪70年代从日本引进KR脱硫装置。工作原理是将浇注耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头，浸入铁水包熔池一定深度，利用在大型搅拌器激烈搅拌作用下产生的漩涡，使氧化钙或碳化钙基脱硫粉剂与铁水充分接触反应，达到脱硫目的。其优点是动力学条件优越，金属损失少，有利于采用廉价的脱硫剂如CaO，脱硫效果比较稳定，效率高(脱硫可至≤0.005％)，脱硫剂消耗少，适应于低硫品种钢要求高、比例大的钢厂采用。不足是，设备复杂，一次投资较大，脱硫铁水温降较大。
现有的KR脱硫工艺中，对铁水进行脱硫普遍采用的脱硫剂为石灰粉和萤石粉，其中石灰粉质量百分比为85～93％，萤石质量百分比为7～15％。另外，公开号为CN102732679A的中国专利文献中公开了一种KR用复合脱硫剂，包括石灰粉、萤石粉、表面改性剂，其质量组成比为石灰粉∶萤石粉∶表面改性剂＝8.8～9.2∶0.8～1.0∶0.3～0.7。表面改性剂为氰基氢化硼四丁胺。该复合脱硫剂解决了普通铁水脱硫工序中脱硫剂利用率低、化渣效果差、脱硫剂消耗高等问题。
半钢是指含钒铁水经转炉、雾化炉提取钒渣之后，余下的金属称为半钢。半钢是一种“化学冷”的炼钢中间产品，其特点是硅、锰大部分氧化，碳少量氧化，除碳以外，半钢中的Ti、Si、Mn、V等元素的含量甚微。转炉提钒的半钢温度一般在1360℃～1400℃，半钢碳含量一般在3.6％～4.0％。可以看出，半钢与普通铁水相比，在化学成分以及温度等各方面均存在差别，在KR脱硫工艺中，采用上述脱硫剂对半钢进行脱硫时，脱硫效果差、脱硫剂利用率不高。因此，亟需一种适用于半钢脱硫的脱硫剂。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。
本发明的目的在于提供一种在不改变现有脱硫设备及工艺的基础上，适用于半钢脱硫并且脱硫效果好的脱硫剂和使用该脱硫剂的脱硫方法。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种半钢脱硫剂，所述半钢脱硫剂中各成分的质量百分比为：CaF27～15％、Mg1％～8％，其余为CaO和不可避免的杂质。
根据本发明的半钢脱硫剂的一个实施例，所述半钢脱硫剂的粒度为0.15～1.2mm。
根据本发明的半钢脱硫剂的一个实施例，所述半钢脱硫剂由预定量的石灰粉、萤石粉和钝化镁混合而成，其中，以重量百分比计，所述石灰粉中的CaO≥70％，S≤0.05％，灼烧量≤3.5％；所述萤石粉中的CaF2≥80％；所述钝化镁中的Mg≥90％。
本发明的另一方面提供了一种脱硫方法，采用KR法进行脱硫，所述脱硫方法采用上述任意一项所述的半钢脱硫剂对半钢进行脱硫。
与现有技术相比，本发明的脱硫剂适用于半钢脱硫工艺，并且脱硫率高、脱硫剂单耗少，解决了现有技术中的脱硫剂应用于半钢脱硫时脱硫效果差的问题。
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的半钢脱硫剂和使用该脱硫剂的脱硫方法。
本发明一方面提供了一种适合用于半钢的脱硫剂。该半钢脱硫剂中各成分的质量百分比为：CaF27～15％、Mg1％～8％，其余为CaO和不可避免的杂质。
其中，脱硫剂中CaO是脱硫反应的主要成分，与铁水中的硫反应生成CaS，进入脱硫渣中，起脱硫的作用。脱硫反应为：
CaO(s)+[S]+[C]＝CaS(s)+CO(g)
脱硫剂中CaF2可提高脱硫速度和脱硫效率。在CaO脱硫过程中，铁水中的Si被氧化生成SiO2，SiO2与CaO作用生成2CaO·SiO2，在石灰粉粒表面形成致密的2CaO·SiO2阻碍了[S]向CaO粉粒的扩散，影响了脱硫速度和脱硫效率。CaF2与2CaO·SiO2反应生成低熔点物质，可提高脱硫速度和脱硫效率。若CaF2含量低于7％效果不明显，大于15％则会减少脱硫剂中CaO含量，影响脱硫效果。
脱硫剂中的Mg也是脱硫剂，可与铁水中的硫反应生成不熔于铁水的MgS，其脱硫能力强于CaO。经过氧气顶吹转炉提钒后的半钢，有一定的氧活度，不利于脱硫反应的进行，而还原性气氛有利于脱硫反应的进行，脱硫剂中加入一定的Mg，其首先与氧反应生成MgO，降低半钢的氧活度，有利于脱硫反应的进行。当Mg含量低于1％时，不能充分的将半钢中的氧脱除，影响脱硫效果；当Mg含量高于8％时虽有利于脱硫反应的进行，但增加了脱硫剂成本。
在本发明的一个示例性实施例中，本发明的半钢脱硫剂粒度优选为0.12～0.18mm。从脱硫过程来看，粒度越小，脱硫剂与铁水中硫的接触面积越大，越有利于脱硫反应的进行。但由于脱硫剂是通过气体输送的，过小的粒度将会被悬浮在气体中，被气体带出铁水表面，影响脱硫剂的利用率，进而影响脱硫效果。
在本发明的另一个示例性实施例中，半钢脱硫剂可以由预定量的石灰粉、萤石粉和钝化镁混合而成，其中，以重量百分比计，所述石灰粉中的CaO≥70％，S≤0.05％，灼烧减量≤3.5％；所述萤石粉中的CaF2≥80％；所述钝化镁中的Mg≥90％。灼烧减量又称烧失量，简称灼减。脱硫剂试样在高温下灼烧至恒重，减少的质量称灼烧减量。灼烧过程中，挥发除去的物质包括脱硫剂中CaCO3反应生成的二氧化碳、化合水，灼烧减量越低，脱硫剂中CaO含量越高，脱硫效果越好。
本发明的另一方面提供了一种脱硫方法，本发明的脱硫方法是采用KR法进行脱硫，所使用的脱硫剂则采用上述半钢脱硫剂。
为了更好地理解本发明的上述示例性实施例，下面结合对比例和示例做进一步说明。
对比例1某钢厂含钒铁水转炉提钒后的半钢成分为：C3.75％、Si0.013％、Mn0.015％、P0.074％、S0.080％、V0.03％，将上述半钢在KR脱硫装置采用现有技术中常用的脱硫剂进行脱硫，脱硫剂包括石灰粉和萤石粉，其中石灰粉质量百分比为85％，萤石质量百分比为15％。其脱硫效果为：脱硫剂单耗9.3kg/t半钢，脱硫后的硫含量0.022％，脱硫效率72.8％。
对比例2
某钢厂含钒铁水转炉提钒后的半钢成分为：C3.75％、Si0.013％、Mn0.015％、P0.074％、S0.080％、V0.03％，将上述半钢在KR脱硫装置采用现有技术中的复合脱硫剂进行脱硫，脱硫剂包括石灰粉、萤石粉、表面改性剂，其质量组成比为石灰粉：萤石粉：表面改性剂＝9.0：1.0：0.7，其中：所述石灰粉中CaO含量为88％，S含量为0.08％，活性度为310；萤石粉中CaF2含量为83％，S≤0.1％；表面改性剂为氰基氢化硼四丁胺。其脱硫效果为：脱硫剂单耗8.5kg/t半钢，脱硫后的硫含量0.018％，脱硫效率77.5％。
示例1某钢厂含钒铁水转炉提钒后的半钢成分为：C3.75％、Si0.013％、Mn0.015％、P0.074％、S0.080％、V0.03％，将上述半钢在KR脱硫装置脱硫，以石灰粉、萤石粉和钝化镁为原料，混合得到的脱硫剂成分范围为：CaO75％、CaF27％、Mg8％。其脱硫效果为：脱硫剂单耗5.7kg/t半钢，脱硫后的硫含量0.002％，脱硫效率97.5％。
示例2某钢厂含钒铁水转炉提钒后的半钢成分为：C3.75％、Si0.013％、Mn0.015％、P0.074％、S0.080％、V0.03％，将上述半钢在KR脱硫装置脱硫，以石灰粉、萤石粉和钝化镁为原料，混合得到的脱硫剂成分范围为：CaO77％、CaF215％、Mg1％。其脱硫效果为：脱硫剂单耗5.3kg/t半钢，脱硫后的硫含量0.005％，脱硫效率93.8％。
示例3某钢厂含钒铁水转炉提钒后的半钢成分为：C3.75％、Si0.013％、Mn0.015％、P0.074％、S0.080％、V0.03％，将上述半钢在KR脱硫装置脱硫，以石灰粉、萤石粉和钝化镁为原料，混合得到的脱硫剂成分范围为：CaO75％、CaF210％、Mg5％。其脱硫效果为：脱硫剂单耗5.2kg/t半钢，脱硫后的硫含量0.003％，脱硫效率96.3％。
综上所述，本发明的半钢脱硫剂可以用于KR半钢脱硫，脱硫剂单耗由原来的9kg/t半钢左右下降到5.5kg/t半钢左右，脱硫后硫含量由原来的0.020％左右下降至0.005％以下，脱硫效率由原来的77％左右提高到90％以上，解决了现有技术中的脱硫剂应用于半钢脱硫时脱硫效果差的问题，具有广阔的应用前景。
尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (4)

1.一种半钢脱硫剂，其特征在于，所述半钢脱硫剂中各成分的质量百分比为：CaF27～15％、Mg1％～5％，其余为CaO和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的半钢脱硫剂，其特征在于，所述半钢脱硫剂的粒度为0.15～1.2mm。
3.根据权利要求1所述的半钢脱硫剂，其特征在于，所述半钢脱硫剂由预定量的石灰粉、萤石粉和钝化镁混合而成，其中，以重量百分比计，所述石灰粉中的CaO≥70％，S≤0.05％，灼烧量≤3.5％；所述萤石粉中的CaF2≥80％；所述钝化镁中的Mg≥90％。
4.一种脱硫方法，采用KR法进行脱硫，其特征在于，所述脱硫方法采用权利要求1至3中任意一项所述的半钢脱硫剂对半钢进行脱硫。
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