CN105132629A - 一种多用途钙基复合脱硫剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种多用途钙基复合脱硫剂包括质量份数50-95的氧化钙、质量份数5-30的碳化钙、质量份数1-10的萤石、质量份数1-5的鳞片状石墨和质量份数0.1-5的铝；氧化钙的纯度大于等于94％，该脱硫剂，既适用于辅散法铁水脱硫，即不增加脱硫设备，不占用生产时间；也可用于吸附镁基喷吹脱硫工艺中硫化镁，起到脱硫防回硫作用；同时进一步机压成型后还可用于炼钢精炼RH钢水脱硫。由于该产品采用高纯度主材活性高配加多种催化剂，其脱硫效果比目前市场中使用的产品效率提高30％以上，脱硫反应时间缩短50％左右。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，特别是一种多用途钙基复合脱硫剂及其制备方法。
背景技术
钢中的含硫量高，导致钢的塑性和任性降低，影响钢材的质量。而用于炼钢的铁水一般含硫较高，因此需要进行脱硫处理。
应用氧化钙作为脱硫剂的主要成分，再附加其他的辅料，是目前铁水和钢水脱硫的流行的做法。但是，由于处理技术和成本等原因，氧化钙材料自身纯度不高和自身带有硫含量较多的原因，造成了脱硫效果不好。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术中存在的缺陷，而提供多用途钙基复合脱硫剂，该脱硫剂脱硫效果好，同时，可以用于铁水脱硫和钢水脱硫。
为解决上述技术问题，多用途钙基复合脱硫剂包括质量份数50-95的氧化钙、质量份数5-30的碳化钙、质量份数1-10的萤石、质量份数1-5的鳞片状石墨和质量份数0.1-5的铝；所述的氧化钙的纯度大于等于94％。
该脱硫剂中氧化钙和铁水中的硫反应形成硫化，形成浮渣；高纯度的氧化钙一是自身不具有硫或含有极少的硫，二是反应完全；
CaO+[S]＝CaS(固)+[O]，
碳化钙也参与脱硫，速度比CaO快，但单纯使用危险性较大。CaC2+[S]＝CaS+2[C]
CaO+[S]+[C]＝CaS+CO↑
添加CaF2有助于降低CaO的熔点，3CaO·CaF2·2SO2熔点在1000℃以下。
鳞片状石墨起到去除静电、润滑作用。
产品添加适量金属铝(Al)粉起到催化作用：
CaO+[S]＝CaS(固)+[O]
2Al+3[O]＝Al2O3固
CaO-Al2O3·FeO(Fe2O3)化合物熔点低，熔融反应层比市面上传统CaSiO2反应层更易动，脱硫速度提高1.5-2.5倍；同时该化合物形成的熔渣系有利于氧(O)向渣相内转移，提高了S在相液中的分配系数，硫的存容量显著提高，因此S化合物不断向渣液中扩散形成聚渣产物，起到不回硫作用，脱硫效率提高25-35％。
质量份数50-95的氧化钙、质量份数5-30的碳化钙、质量份数1-10的萤石、质量份数1-5的鳞片状石墨和质量份数0.1-5的铝分别破碎加工至5毫米(mm)以下，在常温常压下顺序添加至高速(300转/分以上)混料机，混合均匀即可，用于铁水脱硫。
氧化钙的制备方法是：
1)石灰石(CaCO3)在焙烧完成后，对其表面表面喷吹蒸汽，使其表面粉化剥离，经筛分去除所产生的硫化钙；
2)通过柔性破碎工艺，利用氧化钙的易脆性及比重相差一倍的特点将CaO与CaCO3分离，筛除CaCO3，得到高纯度氧化钙。
为保证脱硫剂自身低硫S，主材生石灰(CaO)采用降S工艺
由于CaO是石灰石(CaCO3)采用焦气、煤气、煤等在不同窑型中焙烧而成，因此燃料燃烧过程中生成的SO2，吸附在CaO表面，本发明通过对CaO表面喷吹适量蒸汽，利用CaO遇水粉化特点将CaO(SO2)从CaO表面剥离，经筛分去除
处理后的CaO粒度缩小5-10％，S含量从0.05-01％下降至0.001-0.003％，S的去除率高达90％以上。
主材CaO的提纯工艺：
1200℃
由于CaO是CaCO3→CaO+CO2↑而成，受焙烧工艺及预防蓬炉事故限制，生烧率一般控制在5-15％，即中间存在CaCO3生核，脱硫剂的作用主要是由CaO含量及活性决定的，因此本发明通过柔性破碎工艺，利用CaO的易脆性及比重相差一倍的特点将CaO与CaCO3分离，筛除CaCO3。
提纯后的CaO含量从原来的70-85％，提高到93％以上，活性从230-300ml提高到420ml以上。
多用途钙基复合脱硫剂在无粘合剂的情况下，在高压成型机中挤压成颗粒；高压成型机的压力大于等于100公斤每平方厘米。
氧化钙和碳化钙的粒度均匀的分成3-5毫米、1-3毫米和0.1-1毫米；所述的萤石、鳞片状石墨和铝为100目。
为适应精炼RH炉真空投料工艺，本发明通过采用3-5mm，1-3mm，0-1mm，100目四级粒度配比，在专用液压助力高压成型机中挤压成型，满足了炼钢精炼RH钢水脱硫真空投料要求。由于本发明是将小粒度多种原料精确配比、混合机压成型，保证了不同比重不同比例的金属、非金属材料均匀的压成了每个单元(粒)。
挤压成型的颗粒用低粘度有机硅油钝化处理，是由于脱硫剂中CaO活性高，纯度大，与空气中的水蒸气反应后易粉化，因此钝化处理易保存，且不影响使用。
本发明提供的多用途钙基复合脱硫剂，既适用于辅散法铁水脱硫，即不增加脱硫设备，不占用生产时间；也可用于吸附镁基喷吹脱硫工艺中硫化镁，起到脱硫防回硫作用；同时进一步机压成型后还可用于炼钢精炼RH钢水脱硫。由于该产品采用高纯度主材活性高配加多种催化剂，其脱硫效果比目前市场中使用的产品效率提高30％以上，脱硫反应时间缩短50％左右。
具体实施方式：
实施例1：一种多用途钙基复合脱硫剂，包括包括质量份数50的氧化钙、质量份数5的碳化钙、质量份数1的萤石、质量份数1的鳞片状石墨和质量份数0.1的铝；氧化钙的纯度大于等于94％。
实施例2：一种多用途钙基复合脱硫剂包括质量份数95的氧化钙、质量份数30的碳化钙、质量份数10的萤石、质量份数5的鳞片状石墨和质量份数5的铝，氧化钙的纯度大于等于94％。
实施例3：一种多用途钙基复合脱硫剂包括质量份数70的氧化钙、质量份数20的碳化钙、质量份数5的萤石、质量份数3的鳞片状石墨和质量份数2.5的铝，氧化钙的纯度大于等于94％。
实施例4：一种多用途钙基复合脱硫剂包括质量份数50的氧化钙、质量份数30的碳化钙、质量份数1的萤石、质量份数5的鳞片状石墨和质量份数0.1的铝，氧化钙的纯度大于等于94％。
实施例5：一种多用途钙基复合脱硫剂包括质量份数80的氧化钙、质量份数15的碳化钙、质量份数7的萤石、质量份数4的鳞片状石墨和质量份数4的铝；所述的氧化钙的纯度大于等于94％。
实施例1-5中，该脱硫剂中氧化钙和铁水中的硫反应形成硫化，形成浮渣；高纯度的氧化钙一是自身不具有硫或含有极少的硫，二是反应完全；
CaO+[S]＝CaS(固)+[O]，
碳化钙也参与脱硫，速度比CaO快，但单纯使用危险性较大。CaC2+[S]＝CaS+2[C]
CaO+[S]+[C]＝CaS+CO↑
添加CaF2有助于降低CaO的熔点，3CaO·CaF2·2SO2熔点在1000℃以下。
鳞片状石墨起到去除静电、润滑作用。
产品添加适量金属铝(Al)粉起到催化作用：
CaO+[S]＝CaS(固)+[O]
2Al+3[O]＝Al2O3固
CaO-Al2O3·FeO(Fe2O3)化合物熔点低，熔融反应层比市面上传统CaSiO2反应层更易动，脱硫速度提高1.5-2.5倍；同时该化合物形成的熔渣系有利于氧(O)向渣相内转移，提高了S在相液中的分配系数，硫的存容量显著提高，因此S化合物不断向渣液中扩散形成聚渣产物，起到不回硫作用，脱硫效率提高25-35％。
脱硫剂在常温常压下顺序添加至高速(300转/分以上)混料机，混合均匀即可，用于铁水脱硫。
氧化钙的制备方法是：
1)石灰石(CaCO3)在焙烧完成后，对其表面表面喷吹蒸汽，使其表面粉化剥离，经筛分去除所产生的硫化钙；
2)通过柔性破碎工艺，利用氧化钙的易脆性及比重相差一倍的特点将CaO与CaCO3分离，筛除CaCO3，得到高纯度氧化钙。
为保证脱硫剂自身低硫S，主材生石灰(CaO)采用降S工艺
由于CaO是石灰石(CaCO3)采用焦气、煤气、煤等在不同窑型中焙烧而成，因此燃料燃烧过程中生成的SO2，吸附在CaO表面，本发明通过对CaO表面喷吹适量蒸汽，利用CaO遇水粉化特点将CaO(SO2)从CaO表面剥离，经筛分去除
处理后的CaO粒度缩小5-10％，S含量从0.05-01％下降至0.001-0.003％，S的去除率高达90％以上。
主材CaO的提纯工艺：
1200℃
由于CaO是CaCO3→CaO+CO2↑而成，受焙烧工艺及预防蓬炉事故限制，生烧率一般控制在5-15％，即中间存在CaCO3生核，脱硫剂的作用主要是由CaO含量及活性决定的，因此本发明通过柔性破碎工艺，利用CaO的易脆性及比重相差一倍的特点将CaO与CaCO3分离，筛除CaCO3。
提纯后的CaO含量从原来的70-85％，提高到93％以上，活性从230-300ml提高到420ml以上。
多用途钙基复合脱硫剂在无粘合剂的情况下，在高压成型机中挤压成颗粒；所述的高压成型机的压力大于等于100公斤每平方厘米，这里用120公斤每平方厘米。
氧化钙和碳化钙的粒度均匀的分成3-5毫米、1-3毫米和0.1-1毫米；所述的萤石、鳞片状石墨和铝为100目。
为适应精炼RH炉真空投料工艺，本发明通过采用3-5mm，1-3mm，0-1mm，100目四级粒度配比，在专用液压助力高压成型机中挤压成型，满足了炼钢精炼RH钢水脱硫真空投料要求。由于本发明是将小粒度多种原料精确配比、混合机压成型，保证了不同比重不同比例的金属、非金属材料均匀的压成了每个单元(粒)。
挤压成型的颗粒用低粘度有机硅油钝化处理，是由于脱硫剂中CaO活性高，纯度大，与空气中的水蒸气反应后易粉化，因此钝化处理易保存，且不影响使用。
本发明提供的多用途钙基复合脱硫剂，既适用于辅散法铁水脱硫，即不增加脱硫设备，不占用生产时间；也可用于吸附镁基喷吹脱硫工艺中硫化镁，起到脱硫防回硫作用；同时进一步机压成型后还可用于炼钢精炼RH钢水脱硫。由于该产品采用高纯度主材活性高配加多种催化剂，其脱硫效果比目前市场中使用的产品效率提高30％以上，脱硫反应时间缩短50％左右。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (6)
1.一种多用途钙基复合脱硫剂，其特征在于：该脱硫剂包括质量份数50-95的氧化钙、质量份数5-30的碳化钙、质量份数1-10的萤石、质量份数1-5的鳞片状石墨和质量份数0.1-5的铝；所述的氧化钙的纯度大于等于94％。
2.根据权利要求1中所述的多用途钙基复合脱硫剂制备方法，其特征在于：所述的质量份数50-95的氧化钙、质量份数5-30的碳化钙、质量份数1-10的萤石、质量份数1-5的鳞片状石墨和质量份数0.1-5的铝分别破碎加工至5毫米(mm)以下，在常温常压下顺序添加至高速(300转/分以上)混料机，混合均匀。
3.根据权利要求2中所述的多用途钙基复合脱硫剂制备方法，其特征在于：所述氧化钙的制备方法是：
1)石灰石(CaCO3)在焙烧完成后，对其表面表面喷吹蒸汽，使其表面粉化剥离，经筛分去除所产生的硫化钙；
2)通过柔性破碎工艺，利用氧化钙的易脆性及比重相差一倍的特点将CaO与CaCO3分离，筛除CaCO3，得到高纯度氧化钙。
4.根据权利要求2中所述的多用途钙基复合脱硫剂制备方法，其特征在于：所述的多用途钙基复合脱硫剂在无粘合剂的情况下，在高压成型机中挤压成颗粒；所述的高压成型机的压力大于等于100公斤每平方厘米。
5.根据权利要求4中所述的多用途钙基复合脱硫剂制备方法，其特征在于：所述的氧化钙和碳化钙的粒度均匀的分成3-5毫米、1-3毫米和0.1-1毫米；所述的萤石、鳞片状石墨和铝为100目。
6.根据权利要求4中所述的多用途钙基复合脱硫剂制备方法，其特征在于：所述的挤压成型的颗粒用低粘度有机硅油钝化处理。
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