CN108103268A - 一种高钙铝渣球的制备方法 - Google Patents

一种高钙铝渣球的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高钙铝渣球的制备方法，S1：将铝矾土用盐酸浸泡3‑5小时；S2：将S1中的物质固液分离，向得到的液体中通入氨气直到溶液PH至7‑7.5；S3：将S2中得到的液体在气压3.5‑4.5kPa、温度25‑35℃环境下干燥2‑3小时，得到NH4Cl结晶；S4：向S2中得到的固体中加入石灰石，铝矾土与石灰石的重量比为1：0.95‑1，搅拌均匀后在890‑920℃温度下煅烧2‑2.5小时；S5：向S4中得到的固体中加入焦炭粉、碳酸钡，并充分搅拌均匀，铝矾土与焦炭粉的重量比为1:0.12‑0.145，铝矾土与碳酸钡的重量比为1:0.015‑0.02；S6：把S5中的物料真空环境下加热到1500‑1550℃煅烧1.5‑2小时，煅烧过程中抽负压；S7：将S6中的熔融状态的物料倒入到模具中，冷却后出模。制备工艺无SOX产生，得到的高钙铝渣球表面稳定，卖相好。

Description

一种高钙铝渣球的制备方法
技术领域
本发明涉及钢水精炼调渣技术领域，更具体的说，它涉及一种高钙铝渣球的制备方法。
背景技术
目前，国内冶金行业炼钢厂在冶炼钢水过程中传统的方法是加入纯铝、铝锭或铝线，其目的是通过金属铝的合金化反应脱去终点钢水中熔接的一定数量的氧，以使钢中含氧量降低到要求的范围内。但其缺陷是纯铝成本过高，且铝含量过高，其反应物Al2O3是细小的固态颗粒，对下道工序水口表面和钢水都有粘附倾向，同时产物Al2O3过饱和析出，都能造成连铸水口结瘤形成堵塞，常见的中包絮流问题使钢水浇注被迫中断。由于国内外对钢材质量的要求越来越高，为了提高钢的洁净度，都在寻找钢材洁净的方法和钢水净化剂。
目前，公开号为CN1128803A的中国发明专利申请文件公开了一种复合脱氧剂硅铝钡铁的生产方法，是一种以硅石10-38％、铝矾土20-45％、重晶石7-14％、铁屑0.6-1.4％、与焦粉和煤在矿热炉中冶炼成硅铝钡铁炼钢复合脱氧剂。
这种复合脱氧剂虽然能够解决使用纯铝成本过高的问题，但是存在以下不足：制作脱氧剂的过程中，重晶石中含有的硫酸钡在600℃时会与焦粉或煤中的碳反应产生SOX气体，空气污染大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高钙铝渣球的制备方法，其具有生产过程无SOX产生环保的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种高钙铝渣球的制备方法，包括以下步骤：
S1：将铝矾土用盐酸浸泡3-5小时；
S2：将S1中的物质固液分离，向得到的液体中通入氨气直到溶液PH至7-7.5；
S3：将S2中得到的液体在气压3.5-4.5kPa、温度25-35℃环境下干燥2-3小时，得到NH4Cl结晶；
S4：向S2中得到的固体中加入石灰石，铝矾土与石灰石的重量比为1：0.95-1，搅拌均匀后在890-920℃温度下煅烧2-2.5小时；
S5：向S4中得到的固体中加入焦炭粉、碳酸钡，并充分搅拌均匀，铝矾土与焦炭粉的重量比为1:0.12-0.145，铝矾土与碳酸钡的重量比为1:0.015-0.02；
S6：把S5中的物料真空环境下加热到1500-1550℃煅烧1.5-2小时，煅烧过程中抽负压；
S7：将S6中的熔融状态的物料倒入到模具中，冷却后出模。
通过采用上述技术方案，用盐酸将铝矾土中可溶性三氧化二铝溶解，铝矾土中的杂质去除，通入氨气使得溶解形成的氯化铝以氢氧化铝的形式析出，使得可溶性盐与氢氧化铝分离，进一步提纯。氢氧化铝、石灰石煅烧后形成氧化铝和氧化钙的混合物，氧化铝与焦炭粉在真空高温环境下还原成一部分纯铝，碳酸钡分解成氧化钡，纯铝的熔点在685℃，纯铝熔化后将氧化钙、氧化钡以及残留的部分氧化铝包覆，熔融状态的物料在模具中成型冷却后形成铝渣球。氧化钙、氧化钡以及氧化铝被纯铝粘接形成共聚物，表面稳定性好，不易掉渣。液态铝在模具表面冷却硬化后表面光洁，卖相好。生产过程中废气主要为二氧化碳，对环境污染小。
优选的，S5步骤中加入锰铁，铝矾土与锰铁的重量比为1:0.01-0.13。
通过采用上述技术方案，利用生产的高钙铝渣球炼钢时，锰铁融入到钢水中，锰在低含量范围内，对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性。此外，还能降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性，稍稍改善钢的低温韧性。
优选的，S5步骤中加入铬铁，锰铁与铬铁的重量比为1:0.38。
通过采用上述技术方案，利用生产的高钙铝渣球炼钢时，在锰元素对钢水起作用的同时，铬元素起到协同作用，并提高钢的耐热性。
优选的，S5步骤中加入铬铁，铝矾土与铬铁的重量比为1:0.3-0.5。
通过采用上述技术方案，利用生产的高钙铝渣球炼钢时，铬铁融入到钢水中，铬在低含量范围内，对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性。此外，还能降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性，并提高钢的耐热性。
优选的，铝矾土中氧化铝含量为68wt％-72wt％。
通过采用上述技术方案，采用相对较少的铝矾土即可得到所需要的氧化铝，杂质含量小对盐酸消耗更低，节约生产成本。并且不溶性杂质减少，生产过程中产生的废料小，保护环境。
优选的，盐酸浓度为4.5-5mol/L。
通过采用上述技术方案，盐酸为稀盐酸，减少浸泡过程中HCl气体挥发的可能性，便于在高温季节持续生产。
优选的，焦炭粉的粒径为150-200目。
通过采用上述技术方案，焦炭粉颗粒很细，与氧化铝粉末混合时更均匀，二者的接触面积增加，在高温下反应更充分，提高纯铝的生成比例。
优选的，碳酸钡的粒径为1-2cm。
通过采用上述技术方案，碳酸钡颗粒小，在高温下裂解的更充分，减小产物中碳酸钡残留的可能，降低了残留碳酸钡在炼钢时分解出二氧化碳气体分子，导致钢水成型时强度降低。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
(1)生产过程中原料利用率高，排放少，保护环境；
(2)生产过程中可得到氯化铵副产品，弥补用焦炭粉还原氧化铝成本高的不足；
(3)得到的铝渣球由铝熔化包覆其他成分凝固而成，表面粗糙度良好，卖相好；
(4)得到的铝渣球表面稳定性好，耐磨，运输过程中不易掉渣，减少运输或搬运过程中的材料浪费；
(5)添加的合金元素在铝的内部均匀分布，炼钢时，纯铝优先对钢水进行除杂，提高钢水净度，然后纯铝中包覆的合金元素与钢水接触，合金化效果更好，提高炼钢的质量。
具体实施方式
本发明实施例中所涉及的所有物质均为市售。
实施例1：
一种高钙铝渣球的制备方法，包括以下步骤：
S1：取100kg铝矾土倒入到第一反应池中，向第一反应池中加入盐酸将铝矾土淹没，并浸泡4小时，铝矾土中Al2O3含量为70wt％，盐酸的浓度为5mol/L；
S2：将第一反应池内的溶液过滤并转移到第二反应池中，向第二反应池的溶液内通入氨气直到溶液PH至7；
S3：将第二反应池内的溶液用泵抽取出并在气压4kPa、温度30℃的反应釜中干燥2小时，得到NH4Cl结晶；
S4：将第二反应池内的固体取出放到搅拌锅内，并加入100kg的石灰石，搅拌均匀后移到高温反应炉中，在900℃温度下煅烧2小时；
S5：把S4中获得的物料加入到搅拌锅中，并加入14kg焦炭粉、2Kg碳酸钡、1kg中碳锰铁(FeMn78C1.5)，并充分搅拌均匀，焦炭粉的粒径为150目，碳酸钡的粒径为1-2cm，中碳锰铁的粒径为1-2cm；
S6：把S5中的物料转移到高温反应炉中，在真空环境下加热到1500摄氏度煅烧2小时，煅烧过程中对高温反应炉内保持抽真空；
S7：将S6中的熔融状态的物料通过高温反应炉的出口间歇性倒出到模具中，模具上开有多个半球形的凹槽，即可得到近似球状的铝渣球。
实施例2：
一种高钙铝渣球的制备方法，包括以下步骤：
S1：取110kg铝矾土倒入到第一反应池中，向第一反应池中加入盐酸将铝矾土淹没，并浸泡4小时，铝矾土中Al2O3含量为68wt％，盐酸的浓度为5.3mol/L；
S2：将第一反应池内的溶液过滤并转移到第二反应池中，向第二反应池的溶液内通入氨气直到溶液PH至7.5；
S3：将第二反应池内的溶液用泵抽取出并在气压3.5kPa、温度28℃的反应釜中干燥2.5小时，得到NH4Cl结晶；
S4：将第二反应池内的固体取出放到搅拌锅内，并加入105kg的石灰石，搅拌均匀后移到高温反应炉中，在920℃温度下煅烧2.5小时；
S5：把S4中获得的物料加入到搅拌锅中，并加入16kg焦炭粉、2Kg碳酸钡、0.3kg低碳铬铁(FeCr55C25)，并充分搅拌均匀，焦炭粉的粒径为200目，碳酸钡的粒径为1-2cm，低碳铬铁的粒径为1-2cm；
S6：把S5中的物料转移到高温反应炉中，在真空环境下加热到1500摄氏度煅烧1.5小时，煅烧过程中对高温反应炉内保持抽真空；
S7：将S6中的熔融状态的物料通过高温反应炉的出口间歇性倒出到模具中，模具上开有多个半球形的凹槽，即可得到近似球状的铝渣球。
实施例3：
一种高钙铝渣球的制备方法，包括以下步骤：
S1：取98kg铝矾土倒入到第一反应池中，向第一反应池中加入盐酸将铝矾土淹没，并浸泡4小时，铝矾土中Al2O3含量为72wt％，盐酸的浓度为4.8mol/L；
S2：将第一反应池内的溶液过滤并转移到第二反应池中，向第二反应池的溶液内通入氨气直到溶液PH至7；
S3：将第二反应池内的溶液用泵抽取出并在气压4.5kPa、温度35℃的反应釜中干燥3小时，得到NH4Cl结晶；
S4：将第二反应池内的固体取出放到搅拌锅内，并加入95kg的石灰石，搅拌均匀后移到高温反应炉中，在890℃温度下煅烧2小时；
S5：把S4中获得的物料加入到搅拌锅中，并加入12kg焦炭粉、1.5Kg碳酸钡、1.3kg中碳锰铁(FeMn78C1.5)、0.5kg低碳铬铁(FeCr55C25)，并充分搅拌均匀，焦炭粉的粒径为200目，碳酸钡的粒径为1-2cm，中碳锰铁的粒径为1-2cm；
S6：把S5中的物料转移到高温反应炉中，在真空环境下加热到1500摄氏度煅烧2小时，煅烧过程中对高温反应炉内保持抽真空；
S7：将S6中的熔融状态的物料通过高温反应炉的出口间歇性倒出到模具中，模具上开有多个半球形的凹槽，即可得到近似球状的铝渣球。
对比例1：
一种高钙铝渣球的制备方法，包括以下步骤：
S1：取100kg铝矾土倒入到第一反应池中，向第一反应池中加入盐酸将铝矾土淹没，并浸泡4小时，铝矾土中Al2O3含量为70wt％，盐酸的浓度为5mol/L；
S2：将第一反应池内的溶液过滤并转移到第二反应池中，向第二反应池的溶液内通入氨气直到溶液PH至7；
S3：将第二反应池内的溶液用泵抽取出并在气压4kPa、温度30℃的反应釜中干燥4小时，得到NH4Cl结晶；
S4：将第二反应池内的固体取出放到搅拌锅内，并加入100kg的石灰石，搅拌均匀后移到高温反应炉中，在900℃温度下煅烧2小时；
S5：把S4中获得的物料加入到搅拌锅中，并加入14kg焦炭粉、2Kg碳酸钡、1kg中碳锰铁(FeMn78C1.5)、10kg玻璃水粘结剂，并充分搅拌均匀，焦炭粉的粒径为200目，碳酸钡的粒径为1-2cm，中碳锰铁的粒径为1-2cm；
S6：把S5中的混合好的物料加入高压造粒机压制成预定的粒度，即可制成高钙铝渣球。
将以上实施例以及对比例制得的高钙铝渣球的性能进行测试。
表面粗糙度：利用表面粗糙度比较样块测试高钙铝渣球的表面粗糙度。
硬度：利用布氏硬度压头对高钙铝渣球的表面硬度进行测量。
表面稳定性：将1KG高钙铝渣球放到振荡筛上振荡10分钟，测量振荡筛上残留的高钙铝渣球的重量。
振筛后的表面粗糙度：将从振荡筛上取下的残留高钙铝渣球利用表面粗糙度比较样块测试。
各评价指标结果如表1所示。
表1各实施例以及对比例制备的高钙铝渣球的性能测试结果
从上述表中可以看出，本发明制备得到的高钙铝渣球具有良好的表面粗糙度和较高的硬度，同时表面稳定性好，不易掉渣。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种高钙铝渣球的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将铝矾土用盐酸浸泡3-5小时；
S2：将S1中的物质固液分离，向得到的液体中通入氨气直到溶液PH至7-7.5；
S3：将S2中得到的液体在气压3.5-4.5kPa、温度25-35℃环境下干燥2-3小时，得到NH4Cl结晶；
S4：向S2中得到的固体中加入石灰石，铝矾土与石灰石的重量比为1：0.95-1，搅拌均匀后在890-920℃温度下煅烧2-2.5小时；
S5：向S4中得到的固体中加入焦炭粉、碳酸钡，并充分搅拌均匀，铝矾土与焦炭粉的重量比为1:0.12-0.145，铝矾土与碳酸钡的重量比为1:0.015-0.02；
S6：把S5中的物料真空环境下加热到1500-1550℃煅烧1.5-2小时，煅烧过程中抽负压；
S7：将S6中的熔融状态的物料倒入到模具中，冷却后出模。
2.根据权利要求1所述的一种高钙铝渣球的制备方法，其特征在于：S5步骤中加入锰铁，铝矾土与锰铁的重量比为1:0.01-0.13。
3.根据权利要求2所述的一种高钙铝渣球的制备方法，其特征在于：S5步骤中加入铬铁，锰铁与铬铁的重量比为1:0.38。
4.根据权利要求1所述的一种高钙铝渣球的制备方法，其特征在于：S5步骤中加入铬铁，铝矾土与铬铁的重量比为1:0.3-0.5。
5.根据权利要求1所述的一种高钙铝渣球的制备方法，其特征在于：铝矾土中氧化铝含量为68wt%-72wt%。
6.根据权利要求2所述的一种高钙铝渣球的制备方法，其特征在于：盐酸浓度为4.5-5mol/L。
7.根据权利要求1所述的一种高钙铝渣球的制备方法，其特征在于：焦炭粉的粒径为150-200目。
8.根据权利要求7所述的一种高钙铝渣球的制备方法，其特征在于：碳酸钡的粒径为1-2cm。
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