CN108359771A - 用于复合喷吹脱硫的脱硫剂和脱硫方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于复合喷吹脱硫的脱硫剂和脱硫方法，属于铁水预处理技术领域。本发明解决的技术问题是现有复合喷吹脱硫成本高。本发明公开了一种用于复合喷吹脱硫的脱硫剂，由镁粒、石灰粉和冷态钢渣按重量比1:2:2组成。复合喷吹脱硫方法是将镁粒、石灰粉和冷态钢渣分别存贮在三个粉料分配器中，利用氮气将镁粒、石灰粉和冷态钢渣按重量比1:2:2的比例混合，然后通过喷枪喷入铁水中进行脱硫。本发明脱硫剂使用冷态钢渣替代部分石灰，降低了脱硫成本，具有很好的推广前景。

Description

用于复合喷吹脱硫的脱硫剂和脱硫方法
技术领域
本发明属于铁水预处理领域，具体涉及一种用于复合喷吹脱硫的脱硫剂和脱硫方法。
背景技术
硫在生铁中是有害元素，它促使铁与碳的结合，使铁硬脆，并与铁化合成低熔点的硫化铁，使生铁产生热脆性，并减低铁液的流动性。对于大多数钢种，硫都能使其加工性能和使用性能变坏，一般钢种要求含硫量不得超过0.05％，优质钢种要求含硫量不得超过0.02～0.03％，超低硫钢要求含硫量小于0.005％。
目前，广泛使用的铁水脱硫方法，一是通过浸人铁水中的喷枪往铁水中喷入脱硫剂的喷射脱硫法，另一种是在铁水中转动用耐火材料制作的搅拌叶轮，将脱硫剂与铁水充分搅拌混合进行脱硫的机械搅拌脱硫法。
铁水罐喷吹法脱硫是上世纪70年代发展起来的炉外处理技术之一，目前它已成为现代钢铁冶金企业优化工艺流程的重要组成部分。主要分为混合喷吹法和复合喷吹法，混合喷吹法是将两种或两种以上脱硫粉剂按照一定比例混合好，然后用同一个喷粉罐经喷枪喷入铁水罐进行脱硫，这种方法简单、投资少，缺点是脱硫剂用量配比不易准确控制，脱硫剂利用率低。复合喷吹法是将两种或两种以上脱硫剂用各自专用的粉料分配器，利用载气送至喷枪，通过调节分配器的粉料输送速度来确定两种物质的比例。使用复合喷吹的方法可以根据所需要的脱硫程度灵活掌握，达到既经济又高效的目的，大大提高了镁的利用率和可控性。
铁水脱硫技术中复合喷吹的方法有：喷吹CaO+Mg粉、喷吹CaC2+Mg粉，其中起脱硫主要作用的是金属镁，金属镁在铁水中的化学反应：
Mg固体→Mg气体
Mg气体→Mg熔于铁水
Mg熔于铁水+S→MgS固体
镁能熔于铁水中，与铁水中硫的化学亲和力强，化学活性高，熔点与蒸发温度比铁水温度低，比重比铁水小。镁虽然脱硫能力强，但是在使用过程中也存在一些问题：镁气体必须负载在CaO粉、CaC2粉上，保持足够长的时间，才能更加有效的提高脱硫剂中镁的利用率，CaO粉、CaC2粉的价格较高，其中CaC2粉现在已很少使用，CaO粉的价格为800元/t。并且随着铁水脱硫技术的不断发展，在脱硫剂的选购及使用上，将不再单纯迫求高脱硫率，而是更多地考虑脱硫剂的成本、脱硫剂消耗量以及脱硫后渣铁分离的难易程度等技术经济指标以及综合经济效益。
近年来我国钢铁行业飞速发展，钢产量逐年增加，炼钢产生的冷态钢渣的产量也大幅攀升，冷态钢渣的综合利用率低，累积堆存和新增的转炉废弃渣日益增多，不仅造成资源的严重浪费，还占用大片土地并且污染周边环境。
发明内容
本发明要解决的是现有复合喷吹脱硫成本高的技术问题。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是提供了一种用于复合喷吹脱硫的脱硫剂。该脱硫剂由镁粒、石灰粉和冷态钢渣组成，其重量比为1:2:2，所述冷态钢渣为转炉炼钢后的副产品。
其中，上述用于复合喷吹脱硫的脱硫剂中，冷态钢渣的成分以质量百分比计包括：CaO35～55％、SiO2 8～20％、MgO 5～15％、FeO 15～25％、Fe2O3 5～10％、MnO 5～10％、P≤0.1％、S≤0.5％，其余为杂质，其熔点为1280～1350℃。
其中，上述用于复合喷吹脱硫的脱硫剂中，冷态钢渣经机械破碎、研磨为粉末，粉末的粒度≤200目，其中小于250目的粉末不少于80％。
本发明还公开了一种复合喷吹脱硫方法，该方法包括：将镁粒、石灰粉和冷态钢渣分别存贮在三个粉料分配器中，利用载气将镁粒、石灰粉和冷态钢渣按重量比为1:2:2的比例混合，得到上述脱硫剂，然后将脱硫剂通过喷枪喷入铁水中进行脱硫。
其中，上述复合喷吹脱硫方法中，所述载体为氮气。
其中，上述复合喷吹脱硫方法中，所述喷枪的喷吹压力为0.4～0.7Mpa，喷吹速度为40～60kg/min。
其中，上述复合喷吹脱硫方法中，所述用于复合喷吹脱硫的脱硫剂用量为3～6kg/每吨铁水。
本发明的有益效果是：
使用本发明脱硫剂降低了脱硫成本，目前石灰的市场价格约800元/吨，而冷态钢渣价格仅约60元/吨，使用冷态钢渣细粉代替部分石灰粉，可使吨铁效益达到1.75元/吨铁。由于石灰粉的熔点较高，本发明脱硫剂加入冷态钢渣替代部分石灰，降低了脱硫渣的熔点，使脱硫渣成渣性能好，能够有效促进渣铁分离，降低了铁损。本发明脱硫剂使镁气体负载在载体上保持足够的时间，经脱硫和扒渣处理后的铁水硫含量可降低到0.015％以下。本发明脱硫剂充分利用了大量的冷态钢渣，能够取得可观的经济效益，同时减少了冷态钢渣的产出量，减轻了污染，对于提高我国钢铁工业资源、能源利用率，最大限度降低产品的能源消耗量也具有重要战略意义。
具体实施方式
在复合喷吹脱硫中，对脱硫起主要作用的是金属镁，石灰粉是镁的载体，保证镁能够在铁水中停留足够的时间，石灰粉的熔点较高，且价格贵。本发明创造性的加入冷态钢渣替代部分石灰粉，降低了脱硫渣的熔点，使渣铁能够有效地分离，同时降低了脱硫成本。
本发明公开了一种用于复合喷吹脱硫的脱硫剂，由镁粒、石灰粉和冷态钢渣组成，其重量比为1:2:2，冷态钢渣为转炉炼钢后的副产品。经过大量前期的研究发现，由于石灰粉的熔点较高，采用冷态钢渣替代部分石灰，可降低脱硫渣的熔点，使脱硫渣成渣性能更好，能有效促进渣铁分离，降低铁损，一个较优的配比是镁粒、石灰粉和冷态钢渣的重量比为1:2:2。
其中，上述用于复合喷吹脱硫的脱硫剂中，冷态钢渣的成分以质量百分数计包括：CaO35～55％、SiO2 8～20％、MgO 5～15％、FeO 15～25％、Fe2O3 5～10％、MnO 5～10％、P≤0.1％、S≤0.5％，其余为杂质，其熔点为1280～1350℃。
其中，上述用于复合喷吹脱硫的脱硫剂中，镁粒和石灰粉的粒度要求与现有喷吹脱硫技术一致，镁粒的粒度为0.1～1.0mm，石灰粉的粒度为0.01～0.9mm，为了增大冷态钢渣与镁粒和石灰粉的接触面积，所述冷态钢渣经机械破碎、研磨为冷态钢渣的粉末，粉末的粒度≤200目，其中小于250目的粉末不少于80％。
本发明还公开了一种复合喷吹脱硫方法，该方法包括：将镁粒、石灰粉和冷态钢渣分别存贮在三个粉料分配器中，利用载气将镁粒、石灰粉和冷态钢渣按重量比1:2:2的比例混合，得到上述脱硫剂，然后将脱硫剂通过喷枪喷入铁水中进行脱硫。镁粒、石灰粉和冷态钢渣分别存贮在三个粉料分配器中，通过助吹气体氮气，将三者按重量比1:2:2的比例在喷吹管道内混合，镁粒、石灰粉和冷态钢渣的重量比可以通过调节分配器的输送速度确定，通过喷枪将混合后的脱硫剂喷入铁水中进行脱硫，最后通过扒渣机进行扒渣实现渣铁分离，从而得到脱硫铁水。
其中，上述复合喷吹脱硫方法中，所述喷枪的喷吹压力为0.4～0.7Mpa，喷吹速度为40～60kg/min。根据喷吹速度和脱硫剂用量可得到喷吹时间，当脱硫剂喷吹完后，脱硫即完成。
脱硫结束之后，脱硫渣中富含有害元素硫，而铁水经过脱硫，硫含量大大降低，需要将富含有害硫元素的脱硫渣与脱硫后的铁水进行分离，即渣铁分离。
其中，上述复合喷吹脱硫方法中，所述用于复合喷吹脱硫的脱硫剂用量为3～6kg/吨铁水。
下面结合具体的实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
本实施例中，镁粒、石灰粉和冷态钢渣以重量比1:2:2的比例通过氮气喷吹入含硫铁水中，冷态钢渣的成分按质量百分比计：CaO 40％、SiO2 11％、MgO 12％、FeO 20％、Fe2O39％、MnO 7％、P≤0.1％、S≤0.5％，其余为杂质，冷态钢渣粉剂的粒度≤200目，熔点为1300℃，铁水重量140t，铁水温度1300℃，喷吹速度50kg/min，喷吹压力0.65Mpa，脱硫剂用量为630kg，喷吹时间14min，铁水初始硫化学成分按重量百分比计为0.085％，处理后铁水中硫含量为0.015％，脱硫率为82.4％，脱硫剂在铁水的温度范围内快速熔化，利于渣铁分离，经过扒渣之后铁损低，铁损为22kg/t铁。
实施例2
本实施例中，镁粒、石灰粉和冷态钢渣以重量比1:2:2的比例通过氮气喷吹入含硫铁水中，冷态钢渣的成分按质量百分比计：CaO 45％、SiO2 12％、MgO 7.5％、FeO 17％、Fe2O3 7％、MnO 10％、P≤0.1％、S≤0.5％，其余为杂质，冷态钢渣粉剂的粒度≤200目，熔点为1280℃，铁水重量150t，铁水温度1290℃，喷吹速度57kg/min，喷吹压力0.60Mpa，脱硫剂用量为700kg，喷吹时间12.28min，铁水初始硫化学成分按重量百分比计为0.088％，处理后铁水中硫含量为0.013％，脱硫率为85.2％，脱硫剂在铁水的温度范围内快速熔化，利于渣铁分离，经过扒渣之后铁损低，铁损为24kg/t铁。
实施例3
本实施例中，镁粒、石灰粉和冷态钢渣以重量比1:2:2的比例通过氮气喷吹入含硫铁水中，冷态钢渣的成分按质量百分比计：CaO 41％、SiO2 9％、MgO 13％、FeO 18％、Fe2O38％、MnO 9％、P≤0.1％、S≤0.5％，其余为杂质，冷态钢渣粉剂的粒度≤200目，熔点为1310℃，铁水重量145t，铁水温度1320℃，喷吹速度为45kg/min，喷吹压力0.61Mpa，脱硫剂用量为800kg，喷吹时间17.78min，铁水初始硫化学成分按重量百分比计为0.095％，处理后铁水硫含量为0.010％，脱硫率为89.5％，脱硫剂在铁水的温度范围内快速熔化，利于渣铁分离，经过扒渣之后铁损低，铁损为23kg/t铁。
对比例
采用与实施例1相同的含硫铁水条件，采用镁粉与普通的石灰粉按照重量1:4的比例，以实施例1相同的喷吹参数喷吹入含硫铁水中，脱硫剂用量为800kg，喷吹时间15min，铁水初始硫化学成分按重量百分比计为0.07％，处理后铁水硫含量为0.015％，脱硫率为78.6％，铁损为28kg/t铁，虽然仍然满足钢种要求，炼钢成本平均高出3～5元/吨钢。
使用本发明脱硫剂进行复合喷吹脱硫可以带来一定的经济效益，以年产量500万吨的钢铁厂为例，采用本发明脱硫剂，吨铁效益可达到1.75元/吨铁，其年经济效益估算如下：年经济效益＝年产量×吨铁效益＝500万吨×1.75元/吨＝875万元，可见本发明脱硫剂会取得很大的经济效益。

Claims (7)

1.用于复合喷吹脱硫的脱硫剂，其特征在于：由镁粒、石灰粉和冷态钢渣组成，其重量比为1:2:2，所述冷态钢渣为转炉炼钢后的副产品。
2.根据权利要求1所述的用于复合喷吹脱硫的脱硫剂，其特征在于：所述冷态钢渣的成分以质量百分比计包括：CaO 35～55％、SiO2 8～20％、MgO 5～15％、FeO 15～25％、Fe2O35～10％、MnO 5～10％、P≤0.1％、S≤0.5％，其余为杂质，其熔点为1280～1350℃。
3.根据权利要求1或2所述的用于复合喷吹脱硫的脱硫剂，其特征在于：所述冷态钢渣经机械破碎、研磨为粉末，粉末的粒度≤200目，其中小于250目的粉末不少于80％。
4.复合喷吹脱硫方法，其特征在于：将镁粒、石灰粉和冷态钢渣分别存贮在三个粉料分配器中，利用载气将镁粒、石灰粉和冷态钢渣按重量比为1:2:2的比例混合，得到权利要求1～3任一项所述的用于复合喷吹脱硫的脱硫剂，然后将脱硫剂通过喷枪喷入铁水中进行脱硫。
5.根据权利要求4所述的复合喷吹脱硫方法，其特征在于：所述载气为氮气。
6.根据权利要求4或5所述的复合喷吹脱硫方法，其特征在于：所述喷枪的喷吹压力为0.4～0.7Mpa，喷吹速度为40～60kg/min。
7.根据权利要求4～6任一项所述的复合喷吹脱硫方法，其特征在于：所述复合喷吹脱硫的脱硫剂用量为3～6kg/每吨铁水。
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