CN108754058A - 一种纳米铁水复合脱硫剂及其制备方法 - Google Patents

一种纳米铁水复合脱硫剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米铁水复合脱硫剂及其制备方法。本发明的脱硫剂由以下重量份的组分组成：纳米生石灰30‑42份，纳米碳酸钠8‑15份，萤石18‑25份，氧化铝5‑15份，氧化镁6‑10份，纳米二氧化硅8‑20份，其总重量满足100份。本发明制备原料来源广泛，成本低廉，得到的脱硫剂脱硫率比一般常规脱硫剂提高显著，可将铁水中硫含量下降到10ppm以下，有广阔的应用前景。

Description

一种纳米铁水复合脱硫剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金辅料技术领域，尤其涉及一种纳米铁水复合脱硫剂及其制备方法。
背景技术
钢中硫通常被认为是有害的夹杂，原因是它对钢的性能不利，如降低塑性尤其是低温冲击韧性、抗腐蚀性能和焊接性。因此，几乎所有类型钢都对硫含量做出限制，但不同钢种硫含量限制不同。如螺纹钢筋、型材和线材等普碳钢，通常要求低于200ppm。对如LC、ULC、电工钢、镀锡板和大多数长材，规范是小于50-100ppm的限制。而对ULS钢，规范要求低于10-20ppm。这些钢种基本上都是氢致裂纹(HIC)钢种和用作装甲板、液化天然气罐的高强度钢。
铁水炉外脱硫技术近年来发展非常迅速。它是提高钢的质量、改善炼铁和炼钢的技术经济指标和适应原材料硫含量增加的非常重要的措施。它具有设备简单、投资少、操作灵活方便、冶金效果好、处理铁水量大和费用低等优点，使铁水脱硫技术得到广泛应用。铁水脱硫对提高钢的质量、实现精料操作和增加经济效益将起一定的积极作用。
现有技术中，为了一方面保证铁水脱硫的效果，另一方面又通过改进脱硫过程中渣态以降低铁损，或降低脱硫剂使用综合成本，都存在一定缺陷；在综合各种脱硫剂的基础上，通过增加新技术—纳米技术，研究了新型的纳米铁水复合脱硫剂。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种高效纳米铁水复合脱硫剂及其制备方法。本发明制备原料来源广泛，成本低廉，制备方法简单，得到的脱硫剂用于铁水中脱硫脱硫率高，脱硫效果好，可使铁水中的硫含量降低到10ppm以下。
本发明的技术方案具体介绍如下。
本发明提供一种纳米铁水复合脱硫剂，其由以下重量份的组分组成：纳米生石灰30-42份，纳米碳酸钠8-15份，萤石18-25份，氧化铝5-15份，氧化镁6-10份，纳米二氧化硅8-20份，其总重量满足100份。优选的，其由以下重量份的组分组成：纳米生石灰30-42份，纳米碳酸钠8-15份，萤石18-25份，氧化铝6-14份，氧化镁6-8份，纳米二氧化硅8-20份，其总重量满足100份。
本发明中，纳米生石灰的粒度为1-100nm；碳酸钠的粒度为1-100nm；氧化铝的粒径在1-15mm，氧化镁的粒度为180-220目，萤石的粒度为1-15mm，纳米二氧化硅粒度为20-85nm。
本发明还提供一种上述的纳米铁水复合脱硫剂的制备方法，其通过将所有原料按比例搅拌混合得到。本发明中，SiO2以含SiO2≥55％的石英砂为原料；CaO以含CaO≥90％的生石灰为原料；碳酸钠以含碳酸钠95％以上的纯碱为原料；CaF2以含CaF2≥80％的萤石为原料；氧化铝为机械加工生产铝粒过程中所产生氧化铝粉末。
本发明中采用上述来源的原料制备纳米铁水复合脱硫剂时，其含有不可避免的杂质，其具体为SiO2、CaO、CaF2、Na2CO3、Al2O3原料中所含的杂质。其并不包括对脱硫、冶炼构成不利影响的物质如S、P等。
和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)在大量实验的基础上，通过对纳米脱硫组分的选择和含量配比实验，综合了纳米复合脱硫剂系列的特点，使得各组分达到协同技术效果，使用相同质量的纳米复合脱硫剂的脱硫效率比使用相同质量的常规脱硫剂极大幅度提高，可使铁水中的硫含量降低到10ppm以下，适于超洁净钢等对硫含量要求低的钢种的冶炼；
2)改为碳酸钠可放出大量气体搅动钢液，加快脱硫反应速度，适应于无底部吹氩装置的中小企业，提高脱硫能力，也可提高夹杂物的上浮能力，对净化钢水起一定的作用；
3)采用氧化镁和二氧化硅配合，能更好的包容含硫物质，使化学平衡向脱硫方向移动，不会产生回硫现象；
4)比现有技术降低了镁的用量，降低了成本；
5)选择适合的纳米原料粒度，以保证使用效果；
本发明铁水纳米复合脱硫剂的脱硫效果较优，储存、使用安全，渣态好，易扒渣，可满足钢企脱硫和生产超洁净钢的需求；更有利于环保和资源的充分利用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例范围之中。
实施例1-3
先在室温下将生石灰、纯碱和石英砂分别加入纳米球磨机，按物理法分别制备出颗粒粒径在1～100纳米的纳米CaO、纳米碳酸钠和颗粒粒径在20～85纳米的纳米二氧化硅，然后将上述各种原料按照表1搅拌均匀。
按表1原料比例称取原料并粉碎至规定粒度范围，混合得实施例1、实施例2、实施例3的纳米铁水复合脱硫剂。
表1
按表2原料比例称取原料并粉碎至规定粒度范围，混合得实施例1、实施例2、实施例3的常规脱硫剂。
表2
原料名称 化学组成 化学名称 实施例1 实施例2 实施例3
石英砂 SiO255％ SiO2 8 20 15
生石灰 CaO90％ CaO 30 42 35
萤石 CaF280％ CaF2 25 18 22
纯碱 Na2CO398％ Na2CO3 15 8 12
氧化镁 MgO 98％ MgO 8 6 7
氧化铝 Al2O385％ Al2O3 14 6 9
使用常规生产实验方法：山东钢铁集团莱芜分公司炼钢厂260t铁水罐，实际铁水量249t，加入350kg纳米铁水复合脱硫剂，反应充分后，进行扒渣作业，扒渣约三分之二时，再加入250kg纳米铁水复合脱硫剂进行反应，直至扒渣作业结束。
将所得三组纳米铁水复合脱硫剂，并与常规脱硫剂进行比较，分别按上述实验方法使用脱硫。
实验发现上述三组实施例的铁水脱前硫含量平均为0.064％，纳米铁水复合脱硫剂脱硫后硫含量平均为0.0009％。纳米铁水复合脱硫剂的实施例1、实施例2、实施例3三组实施例的硫含量平均为0.0011％、0.0008％和0.0009％，而常规脱硫剂的实施例1、实施例2、实施例3三组实施例的硫含量平均为0.0024％、0.0021％和0.0018％。采用纳米复合渣系脱硫，回硫情况得到很好的控制。与使用常规脱硫渣系相比，本发明铁水脱硫剂的脱硫效果更佳。而且采用本发明铁水脱硫剂脱硫所得脱硫渣的渣态适中，易扒渣，渣铁分离顺利。

Claims (5)

1.一种纳米铁水复合脱硫剂，其特征在于，其由以下重量份的组分组成：纳米生石灰30-42份，纳米碳酸钠8-15份，萤石18-25份，氧化铝5-15份，氧化镁6-10份，纳米二氧化硅8-20份，其总重量满足100份。
2.根据权利要求1所述的纳米铁水复合脱硫剂，其特征在于，其由以下重量份的组分组成：纳米生石灰30-42份，纳米碳酸钠8-15份，萤石18-25份，氧化铝6-14份，氧化镁6-8份，纳米二氧化硅8-20份，其总重量满足100份。
3.根据权利要求1所述的纳米铁水复合脱硫剂，其特征在于，纳米生石灰的粒度为1-100nm；碳酸钠的粒度为1-100nm；氧化铝的粒径在1-15mm，氧化镁的粒度为180-220目，萤石的粒度为1-15mm，纳米二氧化硅粒度为20-85nm。
4.一种根据权利要求1所述的纳米铁水复合脱硫剂的制备方法，其特征在于，将所有原料按比例搅拌混合，得到纳米铁水复合脱硫剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，SiO2以含SiO2≥55％的石英砂为原料；CaO以含CaO≥90％的生石灰为原料；碳酸钠以含碳酸钠95％以上的纯碱为原料；CaF2以含CaF2≥80％的萤石为原料；氧化铝为机械加工生产铝粒过程中所产生氧化铝粉末。
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