CN111485051A

CN111485051A - 一种铝电解用磷生铁高效脱硫剂

Info

Publication number: CN111485051A
Application number: CN202010533153.8A
Authority: CN
Inventors: 李贺松; 韩波; 孙盛林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-06-12
Filing date: 2020-06-12
Publication date: 2020-08-04

Abstract

本发明提供了一种铝电解用磷生铁高效脱硫剂，其包括以下重量份配比的组分：稀土钝化复合镁粉65‑75份，硅铝酸钙12‑18份，金属铝4‑8份，生石灰7‑12份。所述稀土钝化复合镁粉中稀土铈元素的重量含量占比为1.5‑2%，制备时，先使金属镁粒的表面包覆一层由氧化铈和氧化镁组成的阻燃层，再使阻燃层外部包裹一层钝化膜。本脱硫剂中的稀土钝化复合镁粉由于具有阻燃层和钝化膜的保护，其在铁水中比纯镁粉燃烧时间更长，燃烧更稳定，脱硫效率更稳定，脱硫效果更好，而且阻燃层中的氧化铈本身也具有很好的脱硫效果；金属铝有利于硫化物从铁水通过渣铁界面向熔渣扩散，可大大减少回硫的数量；而硅铝酸钙、生石灰的加入则是为了形成足够量的铝酸钙系多组元渣。

Description

一种铝电解用磷生铁高效脱硫剂

技术领域

本发明涉及一种铝电解生产中使磷生铁能够循环使用的添加剂，具体是一种铝电解用磷生铁高效脱硫剂，属于固体脱硫剂技术领域。

背景技术

铝电解工业阳极组装在连接预焙阳极炭块与钢爪时，通常采用磷生铁水进行浇铸，使得炭块能够与钢爪紧密结合且导电性良好，为下一步的电解生产提供合格的阳极组。浇铸时所使用的磷生铁要求流动性好，比电阻低，凝固后具有良好的脆性，并与炭块炭碗的热胀冷缩相匹配。

磷生铁的主要成分是铁（约90％），还含有少量的C、Si、P、Mn、S五种化学元素，而正是这些少量化学元素影响着磷生铁的主要物理性能，其中C、Si、S元素对磷生铁物理性能的影响如下：

C元素：C含量越高，析出石墨越多，石墨的膨胀化作用能减少铁水冷却后的收缩，在铸铁中影响铁的基体、强度、硬度、流动性，可调整铁水的浇铸温度及增加导电性。

Si元素：Si原子与Fe原子结合力极强，Si可提高铁液流动性，减少铁水冷却后的收缩，从而增大磷铁与炭碗间接触面积，降低铁-碳压降，并减少铁环与炭碗间的间隙，降低阳极炭块使用过程中与钢爪脱落（脱极）的几率。

S元素：S元素对于磷生铁则是有害元素，磷生铁在循环使用过程中硫大部分以各种硫化夹杂物形式（MnS、FeS）存在，且含量不断累积，这种硫化夹杂物均为高熔点物质，增大了铁水粘度，从而恶化了铁水的流动性，大大降低铸铁的力学性能。磷生铁中的硫含量增加，还会使磷铁环产生热脆性和降低铁液的流动性，出现热裂现象，影响浇注质量并增大电阻。铁水中含硫量的高低严重影响碳粉的球化，造成气孔收缩缺陷，增加Fe-C压降。

在铝电解生产过程中磷生铁是可以循环利用的，但在循环利用过程中，磷生铁中的C、Si、P、Mn、S元素会随着生产的不断进行不断发生变化，其中尤以碳元素的损失和硫元素的富集最为严重，硫含量的增加会导致磷生铁的相关物理特性变差，影响磷生铁的循环使用周期，为此需要在磷生铁的熔炼过程中在炉内添加锰铁或脱硫剂，以降低磷生铁中的硫含量，否则只能报废硫含量较高的磷生铁，增加生产成本。

传统磷生铁脱硫剂主要采用CaO基脱硫剂，CaO基脱硫剂普遍存在着CaO用量大，导致渣量大、温降大、铁损大、脱硫效率不稳定等问题。如公开号为CN101570803A的中国专利公开了一种预焙阳极浇注用磷生铁脱硫剂。该技术中公开了脱硫剂的组成为：2～4%的石墨，35～45%的CaO，3～5%的CaF₂，1～3%的Na₂CO₃，40～50%的Na₂SiO₃，1～3%的FeO，脱硫剂的添加量为2.5%，该脱硫剂在1.6吨感应炉上使用，其生产的磷生铁成分和性能可达到使用要求，但该脱硫剂使用时存在着脱硫效率不稳定、原料复杂、处理成本昂贵的问题。

传统以CaO为核心的脱硫剂已满足不了当前对磷生铁脱硫的高要求，部分现有技术开始研究金属镁在磷生铁脱硫方面的运用。如公开号为CN108977608A的中国专利公开了一种磷生铁稳固剂、磷生铁稳固剂的制备方法及磷生铁增碳脱硫方法。该技术涉及一种磷生铁稳固剂、磷生铁稳固剂的制备方法及磷生铁增碳脱硫方法；包括如下重量份数的组分：碳粉：10份-30份，氧化钙：40份-70份，碳酸钠：1份-3份，硅酸钠：5份-8份，氧化铁：5份-8份，偏铝酸钠：5份-8份，氧化锌：1份-3份，镁粉：1份-3份。该技术虽然仍是使用CaO作为核心，但其增加了镁粉，但在此技术方案中，由于纯镁粒燃烧时间短，放入铁水中因为过高的温度很快燃烧殆尽，无法更好地发挥作用，达不到好的脱硫效果，因此该技术同样存在着脱硫效率不稳定的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝电解用磷生铁高效脱硫剂，以解决现有磷生铁脱硫剂普遍存在的脱硫效率不稳定、脱硫效果差的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的具体技术方案为：

一种铝电解用磷生铁高效脱硫剂，其包括以下重量份配比的组分：

稀土钝化复合镁粉65-75份，硅铝酸钙12-18份，金属铝4-8份，生石灰7-12份。

所述稀土钝化复合镁粉中稀土铈元素的重量含量占比为1.5-2%。

所述稀土钝化复合镁粉制备时，先通过物理和化学相结合的方法使金属镁粒的表面包覆一层由氧化铈和氧化镁组成的阻燃层，然后再经过钝化处理使阻燃层外部包裹一层钝化膜。

本发明的铝电解用磷生铁脱硫剂采用稀土钝化复合镁粉为核心进行构建，并加入硅铝酸钙、金属铝和生石灰作为辅助成分，由此得到一种高效稳定的磷生铁脱硫剂。镁是一种强效脱硫剂，为了克服纯镁粒燃烧时间短，放入铁水中因为过高的温度很快燃烧殆尽，无法更好的发挥良好脱硫作用的问题，本发明采用了稀土钝化复合镁粉，由于具有阻燃层和钝化膜的保护，稀土钝化复合镁粉在铁水中比纯镁粉燃烧时间更长，燃烧更稳定，脱硫效率更稳定，脱硫效果更好，而且阻燃层中的氧化铈本身也具有很好的脱硫效果。作为辅助成分的金属铝，根据脱硫的反应动力学，脱硫反应的限制性环节是脱硫产物在液态渣和铁水界面的扩散速度，而温度和还原气氛是脱硫反应的热力学条件，研究表明，金属铝可以兼顾着两方面的要求，有利于硫化物从铁水通过渣铁界面向熔渣扩散，可大大减少回硫的数量。而硅铝酸钙、生石灰的加入则是为了形成足够量的铝酸钙系多组元渣，硅元素的在这一过程中也起到了至关重要的作用。稀土脱硫时生成的稀土硫化物比重大,在铁水中上浮困难,影响捞渣的效果，因此本脱硫剂中稀土元素含量控制在较低的范围，而且加入辅助成分形成的多组元渣也能够对稀土硫化物进行吸附，使之跟随上浮，利于捞渣。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明。

实施例1：

本实施例的铝电解用磷生铁高效脱硫剂，包括以下重量份配比的组分：

稀土钝化复合镁粉73份，硅铝酸钙12份，金属铝7份，生石灰8份。

该脱硫剂的具体使用步骤如下：

（1）、熔炼：向中频炉中投入废磷生铁、废钢爪，添加废钢爪的目的是稀释因磷生铁循环使用带入大量的杂质元素，如S元素，利用中频炉将其加热到1400-1500℃；

（2）、配料：在使用前20分钟，将脱硫剂按上述配比进行配料并搅拌均匀；

（3）、加料：称取3kg配好的脱硫剂均匀撒入抬包（具有容纳1吨磷生铁铁水的容量，俗称1吨抬包）底部，用步骤（1）中熔炼好的磷生铁铁水冲击搅拌；

（4）、扒渣：反应4分钟后，用0.5kg石英聚渣剂撒到抬包铁水表面，倾斜抬包15度，然后用铁勺拔渣，反复三次即可；

（5）、浇铸：扒渣完成后即可进行浇铸。

实施例2：

稀土钝化复合镁粉70份，硅铝酸钙15份，金属铝5份，生石灰10份。

该脱硫剂的具体使用步骤如下：

（5）、浇铸：扒渣完成后即可进行浇铸。

结果比对：

将使用本发明脱硫剂后的实施例1和实施例2所生产的磷生铁与未添加脱硫剂前的同批次磷生铁进行五种元素成分比对，结果如表1所示。

表1：磷生铁各成分使用本发明脱硫剂前后对比

从上表可以看到，对比组1在抬包中添加实施例1的脱硫剂后，磷生铁中的硫含量由原来的0.51%下降至0.23%，对比组2在抬包中添加实施例2的脱硫剂后，磷生铁中的硫含量由原来的0.48%下降至0.22%，由此可见，本发明的脱硫剂可有效降低铝电解用磷生铁中的硫含量，而且脱硫效果好，效率稳定，只需单次脱硫即可达到使用要求。另外值得一提的是，从上表还可看出，使用本发明的脱硫剂后，磷生铁中的碳含量也有一定的增加，有利于提高磷生铁的使用性能。

上述实施例仅为本发明的典型实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改或等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种铝电解用磷生铁高效脱硫剂，其特征在于包括以下重量份配比的组分：

2.根据权利要求1所述的铝电解用磷生铁高效脱硫剂，其特征在于：所述稀土钝化复合镁粉中稀土铈元素的重量含量占比为1.5-2%。

3.根据权利要求2所述的铝电解用磷生铁高效脱硫剂，其特征在于：所述稀土钝化复合镁粉制备时，先通过物理和化学相结合的方法使金属镁粒的表面包覆一层由氧化铈和氧化镁组成的阻燃层，然后再经过钝化处理使阻燃层外部包裹一层钝化膜。