CN103952516B - 一种铁水脱硫剂及铁水真空脱硫方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用真空碳热还原氧化镁对铁水进行脱硫预处理的新工艺及脱硫剂，该方法既利用了金属镁较其它脱硫剂所不能比拟的强脱硫能力，又大大降低了脱硫剂的价格，且脱硫效果好、效率高；同时吨铁脱硫剂价格以及脱硫剂单耗都远低于现有钙系脱硫剂，并且脱硫处理时间短，大大减少了吨铁铁损、渣量和温降，综合技术经济指标远优于现有脱硫工艺及脱硫剂。

Description

一种铁水脱硫剂及铁水真空脱硫方法
技术领域
本发明属于转炉炼钢前铁水预处理领域，具体涉及一种铁水脱硫剂及铁水真空脱硫方法。
背景技术
现代冶炼中为保证钢的质量，大多数情况下在炉外要对铁水进行脱硫预处理，常用的脱硫剂包括Ca系脱硫剂，Mg系脱硫剂和Na系脱硫剂等，但目前所使用的这些脱硫剂均存在一些不足之处，例如石灰类脱硫剂存在消耗量大、铁损高、铁水降温多、易水化等缺陷，且脱硫效果一般；电石粉脱硫剂则需要铁水具有较高温度(＞1500℃)，否则脱硫效率很低；镁脱硫剂虽然效率高，但其存在价格昂贵的缺陷。目前，尚不存在脱硫效果较好、效率高以及成本较低的脱硫剂。
发明内容
本发明的目的在于改进现有技术中的不足，提供一种脱硫效率高、经济实惠、铁损少、易扒渣、温降低的铁水脱硫新工艺，使用本发明的方法进行脱硫，可使终产品中[S]降至0.005％以下，吨铁脱硫剂单耗约2kg，吨铁脱硫剂价格约12元，吨铁铁损约6kg。
为达到上述目的，本发明根据真空条件下碳和氧化镁反应的热力学和动力学及高温下镁与硫的相互反应原理，提出了一种新的脱硫剂和脱硫方法。
本发明提供的脱硫剂包括氧化镁、石墨和CaF2。
优选的，所述脱硫剂中MgO和C的摩尔比为2～2.4，催化剂CaF2质量为氧化镁和石墨总质量2～5％。
氧化镁真空碳热还原过程分两步进行：
MgO(s)+C(s)＝Mg(g)+CO(g)
MgO(s)+CO(g)＝Mg(g)+CO2(g)
高温下，镁与硫的相互反应存在两种反应机理：
第一种反应机理：Mg(g)+[S]＝MgS(s)
第二种反应机理：Mg(g)→[Mg]
[Mg]+[S]＝MgS(s)
根据前述反应原理，本发明还提供了一种对铁水进行脱硫的方法：
1、根据铁水量及其中硫含量，称量氧化镁、石墨、CaF2，其中MgO/C＝2～2.4(摩尔比)，CaF2质量为氧化镁和石墨总质量2～5％。此处的氧化镁，石墨，CaF2均为工业级即可；
2、将氧化镁与CaF2一起磨细至180～200目；
3、将石墨磨细至180～200目；
4、将磨好的氧化镁、CaF2、石墨细粉混到一起，混合均匀；
5、将带有底吹元件的铁水灌放到真空罩下面，设置真空泵将体系内压力控制在100～200pa；
6、将磨好的混合细粉通过铁水灌底吹元件吹入铁水灌中，底吹压强为铁水罐底部铁水压强与体系内压强(100～200pa)之和的1.2倍，关闭阀门，保持10分钟。
氧化镁，石墨，CaF2混合细粉在铁水中上升过程中利用铁水热量，发生剧烈反应，大量的镁被还原出来后立即溶解于铁水或气化成镁蒸气，然后与铁水中的硫反应生成固态MgS。同时，氧化镁被还原的同时，还使铁水产生搅拌运动，提高脱硫效果。保持10分钟之后，可使[S]降至0.005％以下，吨铁脱硫剂单耗约2kg，吨铁脱硫剂价格约12元，吨铁铁损约6kg。即利用了金属镁其它脱硫剂所不能比拟的强脱硫能力，又大大降低了使用价格。同时，铁水温降小，渣量少，铁损也少。
以高炉铁水硫0.04％(质量分数)、脱硫后硫含量为0.005％(质量分数)、铁水温度1300℃的条件下，在200t铁水灌中使用不同脱硫剂进行脱硫，其经济指标如表1所示：
表1、不同脱硫剂技术指标对比
从上表可以看出，本发明提供的脱硫剂具有处理时间短，成本低，单耗小等优势。
本发明相对于现有技术，具有如下优点：
其一，本发明工艺脱硫效果较好，脱硫效率高，可使铁水中[S]降至0.005％以下；
其二，本发明工艺脱硫剂价格低廉，吨铁脱硫剂价格约12元，氧化镁、石墨和CaF2均为工业级，来源广泛，大幅降低了脱硫剂单位成本；
其三，本发明工艺吨铁脱硫剂单耗低，约2kg，从而大大减少了吨铁铁损、渣量、温降；
其四，本发明工艺脱硫处理时间段，减少了铁水温降，节约能源。
附图说明
图1、利用真空碳热还原氧化镁对铁水进行脱硫预处理的装置示意图。
附图标识：
1、底吹元件；2、铁水；3、铁水罐；4、真空泵；5、真空罩；6、阀门；7、脱硫剂；8、阀门；9、底吹气体。
具体实施方式
以下实施例是本发明的进一步说明，但本发明并不局限于此。
实施例1
一种利用真空碳热还原氧化镁对铁水进行脱硫预处理的新工艺及脱硫剂，脱硫剂由工业级氧化镁、石墨、CaF2组成。脱硫剂制备方法如下：
1、将工业氧化镁与CaF2一起磨细至180目；
2、将石墨磨细至180目；
3、将氧化镁、CaF2、石墨混到一起，混合均匀，最后装袋，其中MgO/C＝2.2(摩尔比)，CaF2质量为氧化镁和石墨总质量3％；
参见图1，脱硫工艺包括下列步骤：
1、根据铁水量及其中硫含量，将一定量脱硫剂备好；
2、将带有底吹元件1的铁水罐放3到真空罩5下面，设置真空泵4将体系内压强控制在100pa；
3、将脱硫剂7通过铁水罐底吹元件1吹入铁水灌3中，底吹压强为铁水罐底部铁水2压强与体系内压强(100pa)之和的1.2倍，然后关闭阀门6，保持10分钟。
实施例2
一种利用真空碳热还原氧化镁对铁水进行脱硫预处理的新工艺及脱硫剂，脱硫剂由工业级氧化镁、石墨、CaF2组成。脱硫剂制备方法如下：
1、将工业氧化镁与CaF2一起磨细至200目；
2、将石墨磨细至200目；
3、将氧化镁、CaF2、石墨混到一起，混合均匀，最后装袋，其中MgO/C＝2.4(摩尔比)；CaF2质量为氧化镁和石墨总质量3％；
脱硫工艺包括下列步骤：
1、根据铁水量及其中硫含量，将一定量脱硫剂备好；
2、将带有底吹元件1的铁水灌3放到真空罩5下面，设置真空泵4将体系内压力控制在150pa；
3、将脱硫剂7通过铁水灌底吹元件1吹入铁水灌3中，底吹压强为铁水罐底部铁水压强与体系内压强(150pa)之和的1.2倍，关闭阀门6，保持10分钟。
实施例3
一种利用真空碳热还原氧化镁对铁水进行脱硫预处理的新工艺及脱硫剂，脱硫剂由工业级氧化镁、石墨、CaF2组成。脱硫剂制备方法如下：
1、将工业氧化镁与CaF2一起磨细至200目；
2、将石墨磨细至180目；
3、将氧化镁、CaF2、石墨混到一起，混合均匀，最后装袋，其中MgO/C＝2.1(摩尔比)，CaF2质量为氧化镁和石墨总质量3％；
脱硫工艺包括下列步骤：
1、根据铁水量及其中硫含量，将一定量脱硫剂备好；
2、将带有底吹元件1的铁水灌3放到真空罩5下面，设置真空泵4将体系内压力控制在200pa；
3、将脱硫剂7通过铁水灌底吹元件1吹入铁水灌3中，底吹压强为铁水罐底部铁水压强与体系内压强(200pa)之和的1.2倍，关闭阀门6，保持10分钟。

Claims (3)

1.一种对铁水进行脱硫的脱硫剂，其特征在于，所述脱硫剂由氧化镁、石墨和CaF2组成；
所述脱硫剂中氧化镁和碳的摩尔比为2～2.4，CaF2质量为氧化镁和石墨总质量2～5％。
2.制备权利要求1所述脱硫剂的方法，包括
(1)将氧化镁与CaF2一起磨细至180～200目；
(2)将石墨磨细至180～200目；
(3)将氧化镁、CaF2、石墨混合均匀。
3.一种对铁水进行脱硫预处理的方法，包括：
(1)将氧化镁、石墨，其中MgO/C＝2～2.4，及质量为氧化镁和石墨总质量3％的催化剂CaF2分别磨细至150～200目，然后混合均匀，得到脱硫剂；
(2)控制铁水体系内压力控制在100～200Pa；
(3)将脱硫剂通过铁水灌的底吹元件吹入铁水灌中，底吹压强为铁水罐底部铁水压强与体系内压强之和的1.2倍，并保持10分钟。
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