CN111411193B - 一种高效环保型kr脱硫剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高效环保型KR脱硫剂及其制备方法，包括如下重量份数的原料：铝镁铁合金5份～15份、活性石灰粉74份～84份、石灰石粉1份～6份、还原金属钙渣3份～6份、粉状硅酸钠1份～3份。与现有的技术相比，本发明的有益效果是：该脱硫剂使用时无烟尘、不污染环境、具有较高硫容量，且由于其中组分可以保证较强还原氛围，促使脱硫更彻底，有利于优质钢低硫冶炼。

Description

一种高效环保型KR脱硫剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种铁水预处理工序使用的辅助材料，尤其涉及一种高效环保型KR脱硫剂及其制备方法。

背景技术

随着钢铁原料、燃料的日趋贫化，低磷、低硫等高品位低杂质铁矿石的逐渐减少，高磷、高硫铁矿石必将进入大量使用阶段。加之，优质钢对硫含量的要求越来越严格，因此，如何实现有效脱硫、生产优质低硫钢已经成为冶金工作者面临的重大课题之一。传统的转炉炼钢方法，由于炉内的高温和高氧化性，转炉脱硫能力受到限制。而进入转炉前的铁水中脱硫的热力学条件优越，性价比高，成为脱硫的主要方式。所以，现代的高炉炼铁和转炉炼钢之间采用了铁水预处理工艺。铁水预脱硫方法很多，而KR机械搅拌法以其优良的动力学条件、低廉的运行费用及稳定的脱硫效果等得到了越来越广泛的应用。为了实现有效脱硫，工艺技术人员研究开发了各种适用于铁水预处理工艺的脱硫剂，常见的有：①粒状石灰CaO；②CaO+CaF₂；③复合脱硫剂CaO+CaF₂+CaCO₃+C粉等。其制备方法是将原料粉碎至一定粒度或将粉碎至一定粒度的各种原料按比例配料混匀，通过罐车等运送到指定区域参与铁水预处理脱硫。这些脱硫剂成本较低、脱硫效率较高，但也表现出不同程度的缺点，总结如下：①粒状石灰CaO脱硫剂加入量多、处理时间长，渣量多扒渣困难；②、③两种脱硫剂，因为加入萤石CaF₂，增加了渣的流动性，进一步提高了脱硫效率，但脱硫后的脱硫渣需经水处理使得F-进入水中,严重污染环境危害人体健康；③铁水温降相对较大，降低了转炉消化废钢的能力；④脱硫剂多为粒粉状，受铁水面热气流上升影响损耗大，同时加重了环境污染；⑤组分硫容量相对较差，不利于深脱硫。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效环保型KR脱硫剂及其制备方法，满足优质低硫钢铁水预处理脱硫需要。该脱硫剂使用时无烟尘、不污染环境，由于设计优化，该脱硫剂具有较高的硫容量并可创造良好的热力学条件，脱硫反应更彻底。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种高效环保型KR脱硫剂，包括如下重量份数的原料：铝镁铁合金5份～15份、活性石灰粉74份～84份、石灰石粉1份～6份、还原金属钙渣3份～6份、粉状硅酸钠1份～3份。

所述铝镁铁合金中各组分的重量百分比含量为：Al 45％～55％、Mg 5％～15％、Fe35％～49％，余量为不可避免的杂质。

所述活性石灰粉中CaO≥86wt％、SiO₂≤2.5wt％、S≤0.05wt％；活性度≥300ml；所述活性石灰粉粒度≤3mm。

所述石灰石粉中CaCO₃≥94wt％、SiO₂≤4wt％、MgO≤3wt％；石灰石粉粒度≤1mm。

所述还原金属钙渣中CaO≥48wt％、Al₂O₃≥46wt％；所述还原金属钙渣粒度200目。

所述粉状硅酸钠中Na₂SiO₃≥98wt％，粉状硅酸钠粒度325目。

一种高效环保型KR脱硫剂的制备方法，包括如下步骤：

1)制备铝镁铁合金：

a)将铝锭、镁块、轻薄料废钢配比称重；

b)将步骤a)所称轻薄料废钢、镁块分别分成若干等分，将一份中的二分之一轻薄料废钢加入废钢压块机料槽，然后将一份镁块加在轻薄料废钢中间，之后一份中余下的轻薄料废钢覆盖在镁块上面，启动压块机进行压块，采用该方式将余下的轻薄料废钢、镁块全部压成块；

c)按以下标准将原料投入中频感应炉熔化，加料顺序：先加入部分铝锭及1块中间裹有镁块的废钢压块，熔化量达到加入量的40％～50％时，加入其余裹有镁块的废钢压块，当后加入的废钢压块出现液体状态时，将剩余的铝锭加入；

d)熔炼完成后，浇铸成10-40毫米块状铝镁铁合金；

2)将块状铝镁铁合金通过球磨机磨碎至3～5mm的颗粒；

3)将铝镁铁合金颗粒、活性石灰粉、石灰石粉、还原金属钙渣和粉状硅酸钠送至立式搅拌机，将配入的物料混合8-12分钟，然后压制成20-40mm椭球状颗粒。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

本发明一种高效环保型KR脱硫剂及其制备方法，该脱硫剂使用时无烟尘、不污染环境、具有较高硫容量，且由于其中组分可以保证较强还原氛围，促使脱硫更彻底，有利于优质钢低硫冶炼。

本发明由于采用铝镁铁合金粒、椭球形产品形状两方面措施，有效解决了镁气化损失及传统产品烟尘大、污染作业环境问题，铝元素的加入，有利于保证脱硫环境的高还原性，实现高效脱硫去氧；还原金属钙渣粉、粉状硅酸钠、石灰石粉的加入，降低脱硫剂熔点、提高熔渣流动性，增强熔渣硫容量，有效解决传统KR脱硫剂不能将铁水中硫含量脱至较低水平问题；由于脱硫剂实现了CaO、MgO及金属Mg复合脱硫，所以脱硫效率高于传统KR脱硫剂，缩短了脱硫处理时间，且因添加一定铝镁铁，进入铁水中发生放热反应，有效降低了脱硫处理过程中铁水温降；各物料合适配比，解决了传统KR脱硫剂为保证熔渣流动性而加入萤石带来的环境污染问题；本发明产品可以将铁水中硫含量降至0.01％以下。

具体实施方式

下面对本发明做详细说明，但本发明的实施范围不仅仅限于下述的实施方式。

一种高效环保型KR脱硫剂，包括如下重量份数的原料：铝镁铁合金5份～15份、活性石灰粉74份～84份、石灰石粉1份～6份、还原金属钙渣3份～6份、粉状硅酸钠1份～3份。还原金属钙渣是还原法生产金属钙的废渣。

所述铝镁铁合金中各组分的重量百分比含量为：Al 45％～55％、Mg 5％～15％、Fe35％～49％，余量为不可避免的杂质。

所述活性石灰粉中CaO≥86wt％、SiO₂≤2.5wt％、S≤0.05wt％、活性度≥300ml；所述活性石灰粉粒度≤3mm。

所述石灰石粉中CaCO₃≥94wt％、SiO₂≤4wt％、MgO≤3wt％；石灰石粉粒度≤1mm。

所述还原金属钙渣中CaO≥48wt％、Al₂O₃≥46wt％；所述还原金属钙渣粒度200目。

所述粉状硅酸钠中Na₂SiO₃≥98wt％，粉状硅酸钠粒度325目。

一种高效环保型KR脱硫剂的制备方法，包括如下步骤：

1)制备铝镁铁合金：

a)将标准铝锭、镁块、08Al轻薄料废钢配比称重；

b)将步骤a)所称轻薄料废钢、镁块分别分成若干等分，将一份中的二分之一轻薄料废钢加入废钢压块机料槽，然后将一份镁块加在轻薄料废钢中间，之后一份中余下的轻薄料废钢覆盖在镁块上面，启动压块机进行压块，采用该方式将余下的轻薄料废钢、镁块全部压成块；

c)按以下标准将原料投入中频感应炉熔化，加料顺序：先加入部分铝锭及1块中间裹有镁块的废钢压块，熔化量达到加入量的40％～50％(目测熔化量体积比)时，加入其余裹有镁块的废钢压块，当后加入的废钢压块出现液体状态时，将剩余的铝锭加入，铝锭覆盖熔融液态合金表面以减少镁块烧损；

d)熔炼完成后，浇铸成10-40毫米块状铝镁铁合金；

2)将块状铝镁铁合金通过球磨机磨碎至3～5mm的颗粒，并打入铝镁铁合金粉料仓；

活性石灰通过立磨磨至标准粒径，然后打入料仓中。将石灰石粉、200目还原金属钙渣、325目的粉状硅酸钠分别打入各自的料仓中。

3)中控室内，打开IBA监控系统，操作者确认料仓物料储备，输入批量及各物料配入比例，运行自动配料程序；IBA监控系统进行实时过程监控；通过气力输送机将铝镁铁合金颗粒、活性石灰粉、石灰石粉、还原金属钙渣和粉状硅酸钠移送至大型立式搅拌机，将按比例配入的物料混合8-12分钟，出料口出料至密封皮带输送机输送至高压压球机，然后经高压压球机压制成20-40mm椭球状颗粒，通过密封皮带输送机输送至高位料仓或吨袋密封包装。

本发明克服了传统KR脱硫剂的不足，具有高效环保低耗的特征，使用本产品克服了原KR脱硫剂的不足，F^-污染问题得到解决，渣系硫容量明显增强、满足优质钢低硫冶炼要求。还原性气氛有利于脱硫反应进行，本发明中的一种原料铝镁铁合金粒，同时引入强脱氧、脱硫元素，其中的铝元素是强脱氧剂，且优先与CaO脱硫产生的氧反应，有利于形成还原性氛围，为镁及氧化镁的脱硫创造了良好的热力学条件，脱硫反应更彻底，可以将硫脱到较低水平。镁元素有很强的脱硫去氧能力，但如果单独加入镁元素，因其气化温度为1107℃，在铁液温度下呈气态，极易损失，影响脱硫作用的发挥，而以铝镁铁合金的形式加入，因合金熔点1100℃左右，以液态形式存在，有效避免了镁的气化损失，铝、镁元素同时存在，可以增强彼此单独存在时的脱氧去硫能力，提高脱硫效率；本发明中的一种原料还原金属钙渣粉，其主要成分是12CaO·7Al₂O₃化合物，具有较低的熔点和良好的流动性，对CaO和Al₂O₃具有很强的容纳能力，配加大量石灰(CaO)依然可以保持熔渣优良的流动性；石灰石粉的加入，利用CaC0₃分解，促进脱硫剂分散，产生的CO₂气泡帮助脱氧脱硫产物上浮，同时分解产生的CaO与铁水中的硫反应，降低铁水中硫含量；硅酸钠的加入有利于降低脱硫剂熔点，提高熔渣流动性；椭球形产品颗粒形状，有效避免了传统KR脱硫剂因粒度小加入铁水罐时受热气流冲击产生的烟尘对环境的污染；本发明脱硫产物脱硫渣流动性良好，有利于后续扒渣操作，铁损少。

实施例1：

一种高效环保型KR脱硫剂的制备方法，包括如下步骤：

1)铝镁铁合金的制备方法：

a)将标准铝锭(Al99.7％)、镁块(Mg99.95％)、08Al轻薄料废钢配比称重；

b)将a)所称轻薄料废钢、镁块分别分成四等分，将一份中的二分之一08Al轻薄料废钢加入废钢压块机料槽，然后将一份镁块加在废钢料中间，之后一份中余下的轻薄料废钢覆盖在镁块上面，启动压块机操作按钮，进行压块，最终全部压成四块；

c)按以下标准将原料投入中频感应炉熔化，加料顺序：先加入三分之一铝锭及1块中间裹有镁块的废钢压块，约达到加入量的40％～50％熔化后加入其余裹有镁块的废钢压块，之后根据熔化速度陆续加入剩余铝锭，铝锭覆盖熔融液态合金表面以减少镁块烧损；

d)合格后，浇铸成10-40毫米块状铝镁铁合金。

2)将铝镁铁合金通过球磨机磨碎至3～5mm，并打入铝镁铁合金粉料仓。

3)将活性石灰通过立磨磨碎至0-3mm，并打入活性石灰粉料仓。

4)将检验合格、粒度0-1mm的石灰石粉打入对应料仓。

5)将粒度200目的还原金属钙渣打入对应料仓。

6)将粒度325目的粉状硅酸钠打入对应料仓；

7)按配方配料、混料并压制成球：中控室内，打开IBA监控系统，操作者确认料仓物料储备，输入批量及各物料配入比例，运行自动配料程序；IBA监控系统进行实时过程监控；通过气力输送机将各物料移送至大型立式搅拌机，将按比例配入的物料混合10分钟，出料口出料至密封皮带输送机输送至高压压球机，经高压压球机压制成椭球状颗粒，通过密封皮带输送机输送至高位料仓或吨袋密封包装。

成品颗粒的形状为椭球状，成品颗粒粒度30-40mm。

铝镁铁合金粒中，Al 47.62wt％、Mg 5.25wt％、Fe46.19wt％；粒度3～5mm；脱硫剂中铝镁铁合金粒的重量份数为11份；

活性石灰粉中，CaO 91.5wt％、SiO₂ 2.05wt％、S 0.04wt％、活性度339(ml)；活性石灰粉粒度≤3mm；脱硫剂中活性石灰粉的重量份数为81份；

石灰石粉中，CaCO₃ 95.30wt％、SiO₂ 2.24wt％、MgO 2.43wt％；粒度≤1mm；脱硫剂中石灰石粉的重量份数为2份；

还原金属钙渣中，CaO 49.86wt％、Al₂O₃ 47.53wt％、其余杂质；还原金属钙渣粒度200目；脱硫剂中还原金属钙渣的重量份数为4份；

粉状硅酸钠中，Na₂O 50.21wt％、SiO₂ 47.79wt％、其余杂质；粉状硅酸钠粒度325目；脱硫剂中粉状硅酸钠的重量份数为2份。

成品KR脱硫剂的各有效成分的质量百分含量为：Al 5.23％、Mg 0.58％、Fe5.08％、CaO77.18％、Al₂O₃ 1.90％、SiO₂ 2.66％、Na₂O 1.004％，其余为不可避免的杂质。

实施例2：

本实施例高效环保型KR脱硫剂的制备方法与实施例1相同；本实施例的成分含量如下：

铝镁铁合金粒中，Al 51.85wt％、Mg 7.51wt％、Fe 40.12wt％；粒度3～5mm；脱硫剂中铝镁铁合金粒的重量份数为9份；

活性石灰粉中，CaO 89.5wt％、SiO₂ 2.17wt％、S 0.045wt％、活性度321(ml)、粒度≤3mm；脱硫剂中活性石灰粉的重量份数为84份；

石灰石粉中，CaCO₃ 96.95wt％、SiO₂ 1.58wt％、MgO 1.34wt％；粒度≤mm；脱硫剂中石灰石粉的重量份数为1.2份；

还原金属钙渣中，CaO 51.06wt％、Al₂O₃ 47.32wt％、其余杂质、还原金属钙渣粒度200目；脱硫剂中还原金属钙渣的重量份数为4.3份；

粉状硅酸钠中，Na₂O 50.73wt％、SiO₂ 48.27wt％、其余杂质；粉状硅酸钠粒度325目；脱硫剂中粉状硅酸钠的重量份数为1.5份。

成品KR脱硫剂的各有效成分的质量百分含量为：Al 4.67％、Mg 0.68％、Fe3.61％、CaO 78.03％、Al₂O₃ 2.03％、SiO₂ 2.60％、Na₂O 0.72％，其余为不可避免的杂质。

实施例3：

本实施例高效环保型KR脱硫剂的制备方法与实施例1相同；本实施例的成分含量如下：

铝镁铁合金粒中，Al 53.44wt％、Mg 6.78wt％、Fe 38.98wt％；粒度3～5mm；脱硫剂中铝镁铁合金粒的重量份数为9.3份；

活性石灰粉中，CaO 92.41wt％、SiO₂ 1.54wt％、S 0.03wt％；活性度345(ml)；粒度≤3mm；脱硫剂中活性石灰粉的重量份数为83份；

石灰石粉中，CaCO₃ 96.43wt％、SiO₂ 1.86wt％、MgO 0.82wt％；粒度0～1mm；脱硫剂中石灰石粉的重量份数为1.5份；

还原金属钙渣中，CaO 51.22wt％、Al₂O₃ 48.0wt％、其余杂质；还原金属钙渣粒度200目；脱硫剂中还原金属钙渣的重量份数为4.7份；

粉状硅酸钠中，Na₂O 50.47wt％、SiO₂ 48.15wt％、其余杂质；粉状硅酸钠粒度325目；脱硫剂中粉状硅酸钠的重量份数为1.5份。

成品KR脱硫剂的各有效成分的质量百分含量为：Al 4.97％、Mg 0.63％、Fe3.63％、CaO 79.92％、Al₂O₃ 2.26％、SiO₂ 2.06％、Na₂O 0.72％，其余为不可避免的杂质。

Claims (2)

1.一种高效环保型KR脱硫剂的制备方法，所述的高效环保型KR脱硫剂包括如下重量份数的原料：铝镁铁合金5份～15份、活性石灰粉74份～84份、石灰石粉1份～6份、还原金属钙渣3份～6份、粉状硅酸钠1份～3份；

其特征在于，制备方法包括如下步骤：

1)制备铝镁铁合金：

a)将铝锭、镁块、轻薄料废钢配比称重；

b)将步骤a)所称轻薄料废钢、镁块分别分成若干等分，将一份中的二分之一轻薄料废钢加入废钢压块机料槽，然后将一份镁块加在轻薄料废钢中间，之后一份中余下的轻薄料废钢覆盖在镁块上面，启动压块机进行压块，采用该方式将余下的轻薄料废钢、镁块全部压成块；

c)按以下标准将原料投入中频感应炉熔化，加料顺序：先加入部分铝锭及1块中间裹有镁块的废钢压块，熔化量达到加入量的40％～50％时，加入其余裹有镁块的废钢压块，当后加入的废钢压块出现液体状态时，将剩余的铝锭加入；

d)熔炼完成后，浇铸成10-40毫米块状铝镁铁合金；

2)将块状铝镁铁合金通过球磨机磨碎至3～5mm的颗粒；

3)将铝镁铁合金颗粒、活性石灰粉、石灰石粉、还原金属钙渣和粉状硅酸钠送至立式搅拌机，将配入的物料混合8-12分钟，然后压制成20-40mm椭球状颗粒；

所述铝镁铁合金中各组分的重量百分比含量为：Al 45％～55％、Mg 5％～15％、Fe35％～49％，余量为不可避免的杂质；

所述活性石灰粉中CaO≥86wt％、SiO₂≤2.5wt％、S≤0.05wt％、活性度≥300ml；所述活性石灰粉粒度≤3mm；

所述石灰石粉中CaCO₃≥94wt％、SiO₂≤4wt％、MgO≤3wt％；石灰石粉粒度≤1mm；

所述还原金属钙渣中CaO≥48wt％、Al₂O₃≥46wt％；所述还原金属钙渣粒度200目。

2.根据权利要求1所述的一种高效环保型KR脱硫剂的制备方法，其特征在于，所述粉状硅酸钠中Na₂SiO₃≥98wt％，粉状硅酸钠粒度325目。