CN112063800B - 一种kr超细粉脱硫剂及其应用工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种KR超细粉脱硫剂及其应用工艺方法，属于炼钢技术领域。本发明公开了一种KR超细粉脱硫剂及其应用工艺方法。超细粉KR脱硫剂采用含铝薄铁皮包裹制球，超细粉脱硫剂粒度≤0.05mm的占比≥90％，0.05mm＜粒度≤0.1mm的占比＜10％，主要成分重量百分比CaO：75‑85％、CaF₂：5‑15％、金属钙粉：2‑6％、金属镁粉：2‑6％、CaCO₃：0‑5％。当铁水运至KR脱硫站处理工位，由脱硫剂料仓投入超细粉脱硫剂，同时下降搅拌头开始搅拌铁水脱硫，第一次脱硫扒渣结束开底吹促进脱硫剂上浮，然后再次进行扒渣。采用本发明所述的超细粉脱硫剂及冶炼工艺方法，可将脱硫剂单耗控制在4.5‑6.5Kg/t，得到S含量重量百分比≤0.001％的铁水。显著降低了脱硫剂消耗，同时大幅提升了KR脱硫效果及脱硫效率。

Description

一种KR超细粉脱硫剂及其应用工艺方法

技术领域

本发明涉及铁水脱硫处理技术领域，特别涉及一种KR超细粉脱硫剂及其应用工艺方法。

背景技术

铁水脱硫剂及其工艺方法种类繁多，转炉车间脱硫工位一般常见采用喷粉脱硫或KR搅拌脱硫。喷粉脱硫主要为喷镁粉，该种方法脱硫效果显著，但喷镁粉反应剧烈，易喷溅，产生的MgO熔点高，易粘枪，喷枪清理频繁，维护成本高。此外，Mg元素非常活泼，存在一定的危险性，存贮要求高。因此，喷粉脱硫逐渐被KR搅拌法脱硫所取代。目前KR搅拌脱硫为各钢铁企业主要使用的铁水脱硫工艺方法，一般采用CaO-CaF₂脱硫渣系，通过搅拌头搅拌铁水，将脱硫剂卷入铁水中，对铁水进行充分脱硫。该方法脱硫效果稳定，一般可将硫含量脱至15ppm以下，在适当增大脱硫剂消耗，延长搅拌处理时间的情况下，可将硫含量脱至5ppm左右。但该种脱硫方法存在脱硫剂消耗高，粉尘污染大等缺点。主要因为颗粒状的脱硫剂由料仓投入铁水中时，落差高度大，细粉颗粒飞扬严重，因此，必须使用除尘设备进行清洁处理。开通除尘设备后，细分颗粒被抽除，增大了脱硫剂消耗。而余下的较大颗粒脱硫剂由于比表面积小于细颗粒，脱硫效果下降，进一步增大了脱硫剂消耗。

为了克服上述问题，国内外少数钢铁企业开始研究使用喷吹-搅拌法进行KR脱硫，如专利CN110468256A，将脱硫剂采用喷枪吹入铁水中，然后利用搅拌头搅拌进行脱硫处理。该种方法降低了脱硫剂的粒度，脱硫剂粒度在0.5-1.5mm，增大了比表面积，可显著提升脱硫效果。但该方法任然存在诸多缺点，纯搅拌脱硫时间一般在8-15min，因此，单位时间内向铁水中喷吹的脱硫剂量非常大，喷吹速度快，易造成铁水翻腾飞溅，存在安全隐患。另外，喷吹过程铁水及渣料飞溅，易造成喷枪口及外壁易结渣，维护频繁且成本高。该种方法虽然脱硫效果好，应用于少量高端超低硫钢种的生产具有一定优势，但不利于大规模使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种KR超细粉脱硫剂及其应用工艺方法，以此解决上述现有技术中存在的问题，相对现有技术而言，是一种工艺简单、利于操作，且可以显著降低脱硫剂消耗，同时大幅提升KR脱硫效果及脱硫效率。

为实现本发明的上述目的，采取的技术方案为：一种KR超细粉脱硫剂，KR超细粉脱硫剂包括芯剂和外壳，芯剂主要成分重量百分比CaO：75-85％、CaF2：5-15％、金属钙粉：2-6％、金属镁粉：2-6％、CaCO₃：0-5％，芯剂密度1.0-2.0g/cm³，芯剂粒度≤0.05mm的占比≥90％，0.05mm＜芯剂粒度≤0.1mm的占比＜10％；球形含铝薄铁皮的铝含量0.015-0.045％，厚度0.08-0.15mm；外壳为球形含铝薄铁皮，外壳内部直径10-100mm。

优选的，外壳主要成分重量百分比Al：0.015-0.045％、C：0.025-0.055％、Si：≤0.030％、Mn：0.2-0.4％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

一种KR超细粉脱硫剂及其应用工艺方法，包括如下步骤：当铁水运至KR脱硫站处理工位，由脱硫剂料仓先投入KR超细粉脱硫剂，再下降搅拌头开始搅拌铁水，进行脱硫处理，搅拌脱硫结束，提升搅拌头；然后进行扒渣处理，扒渣处理结束开通铁水包底吹，软吹3-5min后再次扒渣，得到超低S。

优选的，初始铁水温度≥1390℃，S重量百分比≤0.055％。

优选的，KR超细粉脱硫剂投料速度100-200Kg/min，KR搅拌头插入深度0.8-1.3m，搅拌头转速100-150R/min，搅拌脱硫处理时间6-10min。优选的，第一次扒渣结束铁水包底吹流量设置为30-100NL/min，两次扒渣后的扒渣率达到98％以上。

优选的，采用上述KR超细粉脱硫剂及冶炼工艺方法可将KR脱硫剂单耗控制在4.5-6.5Kg/t，得到S含量重量百分比≤0.001％的铁水。

本发明冶炼工艺的原理如下：

铁水进行深脱硫处理时，为了保证脱硫效果，需要将脱硫剂的粒度控制越小越好，增大其比表面积。但脱硫剂粒度越小越易被除尘设备抽走，损耗非常大，也容易造成环境污染。同时，脱硫剂制球后，虽然可将脱硫剂粒度控制的非常小，但容易团聚结块，严重影响脱硫效果。因此，本发明在常规脱硫剂的基础上，加入了金属钙粉、金属镁粉以及少量的CaCO₃，金属钙粉、金属镁粉受热气化，CaCO₃受热分解也产生CaO气体，气体在薄铁皮球壳内膨胀，随着薄铁皮的熔化，喷炸出来，将超细粉脱硫剂在铁水中散开，超细粉颗粒比表面积大，与铁水充分接触，有助于脱硫。此外，铁水脱硫反应为CaO+[S]＝CaS+[O]，由此反应可知，脱硫过程需要还原性条件，即将化学式中的[O]脱除，更有利于脱硫反应的进行。因此，所选用的薄铁皮含有0.015-0.45％的Al，促进脱硫剂的脱硫作用。薄铁皮的筛选有严格的要求，首先，薄铁皮中Al含量要合适，同时需根据薄铁皮的厚度及脱硫剂球形半径等，计算出薄铁皮用量，进而确认加入球形超细粉脱硫剂后带入的金属铝量。因为，若带入的金属铝过高，会产生大量高熔点的Al₂O₃，会使脱硫渣熔点进一步升高，粘度增大，减弱脱硫效果；若带入的金属Al偏少，则脱氧作用减弱，也会降低脱硫效果。

此外，脱硫剂中混有一定量的镁粉、钙粉，除了受热气化膨胀，使脱硫剂分离外，还可以脱除铁水中的[O]，同时也可以直接与S反应，Mg+[S]＝MgS、Ca+[S]＝CaS。金属钙粉、金属镁粉混入脱硫剂中再由铁皮包裹，减少了气化或氧化损耗，提高了收得率。Al、Mg、Ca等金属参与脱氧，是强烈的放热反应，对减少铁水温降也较为有利，温度提升进一步有利于提高脱硫效果。

常规铁水脱硫过程中一般先下降搅拌头搅拌铁水，再加入脱硫，让脱硫剂随着铁水漩涡搅入铁水中，由于料仓直接投入的松散脱硫剂密度非常小，受铁水浮力大，很难短时间内搅拌均匀，铁水包中仍存在一定死区，脱硫剂不易运动到达该区域脱硫，只能通过延长搅拌时间，使各区域铁水运动替换，达到整体脱硫的目的，脱硫剂消耗高，脱硫时间长。本发明所使用的超细粉脱硫剂由于有薄铁皮包裹，薄铁皮需一定的时间熔化，因此，加脱硫剂可与搅拌头作业同步进行，缩短处理时间。球形脱硫剂随着搅拌的漩涡运动到铁水包各个区域，减少死区的存在，能够促进脱硫剂均匀分布，快速脱硫，可显著降低脱硫剂消耗，提升脱硫效率。综上所述可知，使用本发明所述的脱硫剂及其使用方法，对降低消耗、改善环境、提高生产效率、提升脱硫效率等均具有重大意义。

同现有技术相比，本发明的有益效果至少体现在以下几个方面：

(1)常规KR脱硫工位粉尘大，或开大功率除尘设备，导致生产成本高，新开发的KR超细粉脱硫剂在使用过程中粉尘少，作业环境显著改善，同时可降低生产能耗。

(2)新开发的KR超细粉脱硫剂及其使用方法使深脱硫搅拌时间由原来的15min左右降至6-10min，脱硫剂消耗由9-12kg/t，降至4.5-6.5kg/t，提高了生产效率的同时降低了生产成本。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所提供一种KR超细粉脱硫剂及其应用工艺方法，所处理的铁水化学成分以质量百分数计为：S≤0.055％、C＝4.1％-0.4.5％、Si＝0.30％-0.75％、Mn＝0.15％-0.75％、P≤0.10％、其余为Fe和其它不可避免的杂质。在180t转炉车间冶炼，铁水包装入量165t，采用本发明工艺处理为例，对本项发明进行进一步说明。

实施例：

本项发明所提供的一种KR超细粉脱硫剂及其应用工艺方法，在某钢厂的KR脱硫工位进行生产应用，KR超细粉脱硫剂粒度≤0.05mm的占比≥90％，0.05mm＜d≤0.1mm的占比＜10％。生产过程主要参数及应用效果如下。

(1)KR所处理的铁水主要参数如下：

表1 KR进站铁水主要化学成分，wt％

炉号	S	C	Si	Mn	Fe及其它
						a	0.41	4.50	0.75	0.56	93.78
b	0.55	4.42	0.48	0.15	94.40
						c	0.28	4.10	0.30	0.75	94.57
d	0.17	4.33	0.61	0.44	94.45

表2 KR进站铁水温度

炉号	a	b	c	d
					温度，℃	1422	1435	1390	1410

各炉次所使用KR脱硫剂主要参数：

表3脱硫剂参数

表4制球铁皮主要化学成分及厚度

炉号	Al，％	C，％	Si，％	Mn，％	Fe及其它，％	铁皮厚度，mm
							a	0.023	0.015	0.030	0.35	99.58	0.08
b	0.045	0.036	0.026	0.40	99.49	0.15
							c	0.031	0.055	0.012	0.28	99.62	0.10
d	0.015	0.042	0.019	0.20	99.72	0.12

(3)KR脱硫操作主要工艺参数及脱硫效果：

表5 KR脱硫操作主要工艺参数及脱硫效果

对比实施例：

原工艺KR脱硫采用普通粒度的CaO-CaF₂脱硫渣系，脱硫剂粒度0.1-0.8mm的占比≥85％，0.8mm＜d＜1.3mm的占比＜10％，＜0.1mm的占比＜5％，脱硫剂主要成分质量百分数CaO：80-85％、CaF₂：8-15％、MgO：≤5％、SiO₂：≤3％，以及少量其它不可避免的杂质。

(1)KR所处理的铁水主要参数如下：

表6脱硫前铁水主要化学成分，wt％

炉号	S	C	Si	Mn	Fe及其它
						(1)	0.45	4.38	0.67	0.46	94.04
(2)	0.38	4.25	0.58	0.33	94.46
						(3)	0.20	4.43	0.33	0.67	94.37
(4)	0.53	4.16	0.46	0.52	94.33

表7 KR进站铁水温度

炉号	(1)	(2)	(3)	(4)
					温度，℃	1418	1395	1421	1407

(2)KR脱硫操作主要工艺参数及脱硫效果：

表8 KR脱硫操作主要工艺参数及脱硫效果

在铁水初始条件相近的情况下，本发明所述的超细粉脱硫剂脱硫效果显著优于普通颗粒状脱硫剂，是一种经济环保、效果突出的新型脱硫剂及工艺技术。

以上仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种KR超细粉脱硫剂，其特征在于：KR超细粉脱硫剂包括芯剂和外壳，芯剂主要成分重量百分比CaO：75-85%、CaF₂：5-15%、金属钙粉：2-6%、金属镁粉：2-6%、CaCO₃：0-5%，芯剂密度1.0-2.0g/cm³，芯剂粒度≤0.05mm的占比≥90%，0.05mm＜芯剂粒度≤0.1mm的占比＜10%；球形含铝薄铁皮的铝含量0.015-0.045%，厚度0.08-0.15mm；外壳为球形含铝薄铁皮，外壳内部直径10-100mm。

2.根据权利要求1所述的一种KR超细粉脱硫剂，其特征在于，外壳主要成分重量百分比Al：0.015-0.045%、C：0.025-0.055%、Si：≤0.030%、Mn：0.2-0.4%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

3.一种KR超细粉脱硫剂应用工艺方法，其特征在于，当铁水运至KR脱硫站处理工位，由脱硫剂料仓先投入KR超细粉脱硫剂，再下降搅拌头开始搅拌铁水，进行脱硫处理，搅拌脱硫结束，提升搅拌头；然后进行扒渣处理，扒渣处理结束开通铁水包底吹，软吹3-5min后再次扒渣，得到超低S含量的铁水；所述KR超细粉脱硫剂包括芯剂和外壳，芯剂主要成分重量百分比CaO：75-85%、CaF₂：5-15%、金属钙粉：2-6%、金属镁粉：2-6%、CaCO₃：0-5%，芯剂密度1.0-2.0g/cm³，芯剂粒度≤0.05mm的占比≥90%，0.05mm＜芯剂粒度≤0.1mm的占比＜10%；球形含铝薄铁皮的铝含量0.015-0.045%，厚度0.08-0.15mm；外壳为球形含铝薄铁皮，外壳内部直径10-100mm。

4.根据权利要求3所述的一种KR超细粉脱硫剂应用工艺方法，其特征在于，初始铁水温度≥1390℃，S重量百分比≤0.055%。

5.根据权利要求3所述的一种KR超细粉脱硫剂应用工艺方法，其特征在于，KR超细粉脱硫剂的投料速度为100-200kg/min，KR搅拌头插入深度为0.8-1.3m，搅拌头转速100-150R/min，搅拌脱硫处理时间6-10min。

6.根据权利要求3所述的一种KR超细粉脱硫剂应用工艺方法，其特征在于，第一次扒渣结束铁水包底吹流量设置为30-100NL/min，两次扒渣后的扒渣率达到98%以上。

7.根据权利要求3所述的一种KR超细粉脱硫剂应用工艺方法，其特征在于，KR超细粉脱硫剂单耗控制在4.5-6.5kg/t铁水，得到S含量重量百分比≤0.001%的铁水。