CN113005262A - 一种利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法，包括下述步骤：（1）将铝灰、钙源、腐殖酸钠按一定比例加入强力混合机中，制成含有下述质量百分含量的混合物：CaO：40‑50%，Al2O3：30‑40%，SiO2：≤4%，MgO：≤6%，腐殖酸钠2‑5%；（2）在混合物中加入混合物质量7‑10%的水，在强力混合机中混匀；（3）将混匀的物料加入润磨机中，设置润磨机转速为100‑200r/min，润磨3‑8min；（4）将润磨好的物料加入造球机中，制成粒径为10‑16mm的小球，烘干，即得；本发明方法制备的炼钢脱硫剂，能进入钢液熔渣内部，与熔渣充分接触，改善钢液脱硫动力学条件，避免了通常添加脱硫剂过程，脱硫剂漂浮在熔渣表面，脱硫效果差的难题，提高了脱硫剂的利用率，强化了硫化效果，且成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及矿物加工和钢铁冶金技术领域，尤其是一种利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法。采用本发明方法制备的脱硫剂，脱硫效率可达80%。
背景技术
铝灰是氧化铝熔炼过程中产生的含铝废渣，据不完全统计，每生产一吨铝会形成30-50kg铝灰，我国每年产生铝灰总量高达100-200万吨。通常铝灰的成分及含量如下：Al2O3：30-75％，SiO2：2-4%，CaO：1-3%，MgO：0.5-2%，余量为杂质，具有极高的回收价值。
此外，随着社会经济和钢铁工业的高速发展，社会对钢铁质量的要求越来越高、越来越苛刻，产品的种类也急剧增加，尤其是高品质高附加值钢种的需求不断在增大。面对钢铁市场日趋激烈的竞争，在炼钢过程通常需要添加脱硫剂或精炼剂，脱除钢水中的硫、氧、炭等杂质元素，提高钢水的洁净度。铝酸钙系炼钢脱硫(精炼剂)剂具备熔点低(1450℃)、形成液相时间短、成分均匀、脱硫能力强、氟含量低等优势，被钢铁行业广泛应用。
因此，若能充分利用铝灰中铝含量高的特点，通过适宜配方混合制备出具有目标成分的脱硫剂或精练剂，然后辅助粘结剂成型，应用于炼钢脱硫或精练，则可大幅度降低成本，变废为宝。上述想法的初衷是想利用工业废渣铝灰为主要原料，原料来源广，成本低，产生较高的附加值，且操作简单、生产成本低、环境友好，既解决铝厂工业废渣堆积的环境问题，又能制备出高效的脱硫剂，应用于钢铁行业，经济、社会和环境价值显著。
中国发明专利201910353081.6，一种利用铝灰烧结脱除杂质同步制备铝酸钙系炼钢脱硫剂的方法，即提供了一种利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法，该方法是将铝灰与含钙原料混匀，压制成团块；所得团块经过干燥后，依次置于空气气氛中焙烧进行一段低温焙烧、置于强氧化性气氛中进行二段中温焙烧、置于空气气氛中进行三段高温熔融焙烧，焙烧产物经过冷却，破碎，即得以12CaO·7Al2O3为主相的预熔型铝酸钙系脱硫剂；但是该方法所需温度高、污染大、能耗高、成本高，无法适应当今低碳发展的要求，并且铝灰在经过高温焙烧后，其活性差，成球难，导致团块强度低，使用过程易扬尘、易破裂和粉碎，漂浮在钢液表面，不但污染环境，且导致钢液内部脱硫效果差，脱硫率低，仅有60%左右。
因此，目前利用铝灰制备脱硫剂，技术还不成熟，制备的脱硫剂无法真正用于炼钢生产中，寻找一种新的利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法，是解决上述问题的关键。
发明内容
本发明的目的就是针对目前利用铝灰制备脱硫剂，技术还不成熟，制备的脱硫剂脱硫效果差，脱硫率低，提供一种炼钢脱硫剂及其制备方法，本发明是以铝灰为主原料，配加辅料和一定的工艺制成脱硫剂颗粒，本发明制备的脱硫剂颗粒，脱硫效率可以达到80%以上，使用效果好。
本发明的一种利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法，包括下述步骤：
（1）将铝灰、钙源、腐殖酸钠按一定比例加入强力混合机中，配制成含有下述质量百分含量物质的混合物：CaO：40-50%，Al2O3：30-40%，SiO2：≤4%，MgO：≤6%，腐殖酸钠2-5%；
（2）在步骤（1）制备的混合物中加入混合物质量7-10%的水，在强力混合机中混匀；
（3）将步骤（2）混匀的物料加入润磨机中，设置润磨机转速为100-200r/min，润磨3-8min；
（4）将步骤（3）润磨好的物料加入造球机中，制成粒径为10-16mm的小球，在70-90℃下烘干至水分含量为≤0.5%，即得球状炼钢脱硫剂；
所述铝灰中含有下述质量分数的物质：Al2O3：60-75％，SiO2：2-4%，CaO：1-3%，MgO：0.5-2.0%，杂质：16-36.5%；
所述钙源为生石灰或消石灰中的一种或两种，要求钙源中CaO的质量分数≥80%，SiO2的质量分数≤3.5%，杂质：6.5-16.5%。
本发明中步骤（4）制得的球状炼钢脱硫剂，其球团抗压强度≥100N/个，脱硫效率达80%以上。
优选地，本发明步骤（1）中设置强力混合机的转速为500-1000r/min，混合时间为2-8min。
优选地，本发明步骤（2）中设置强力混合机的转速为1000-2000r/min，混合时间为3-6min。
优选地，本发明步骤（4）中采用中圆盘造成球机造球，造球水分为8wt%-10wt%，造球时间为15-20min。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明提供了一种利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法，利用铝灰中铝含量高的特点（剔除氧化铝含量小于60%的劣质铝灰），与生石灰或消石灰搭配，配合腐殖酸钠作为粘结剂，即可制备出高效炼钢脱硫剂，该脱硫剂的脱硫效率高、铝和钙含量高，比例适宜，熔点低，形成液相时间短、成分均匀。
（2）本发明提供了一种利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法，利用腐殖酸钠作为粘结剂，强化物料表面性能，提高颗粒表面粘结性能，不但能够改善造球性能，提高脱硫剂球团的强度，而且利用腐殖酸钠中含有的Na2O碱性氧化物，与钢液中硫化物发生反应，形成钠盐进入钢渣中，可强烈改善脱硫效率。
（3）本发明提供了一种利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法，利用润磨工艺，提高混合料的比表面积，改善混合料活性，为后续造球提供良好的表面效果，提高造球强度，改善传统工艺制备的脱硫剂强度低、易粉化，使用过程容易扬尘，不但污染环境，而且漂浮在钢液表面，导致脱硫不均匀，不彻底，脱硫效果差的问题。
本发明提供了一种利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法，预先将铝灰和钙源在腐殖酸钠粘结剂和润磨的联合作用下，制备成小球，使其能进入熔渣内部，充分接触，改善钢液脱硫动力学条件，避免了通常添加脱硫剂过程，漂浮在熔渣表面，脱硫效果差的难题，从而提高了脱硫剂的利用率，强化了硫化效果，改善钢液质量。
采用本发明炼钢脱硫剂，脱硫效率可达到80%以上。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例采用的铝灰含有下述质量分数的物质：Al2O3：70％，SiO2：2.5%，CaO：2.3%，MgO：2.0%，其他杂质23.2%；
本实施例采用的钙源为生石灰，含有下述质量分数的物质：CaO：86.28%，SiO2：1.5%，MgO：3.4%，Al2O3：1.8％，其他杂质：7.02%。
一种利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法，包括下述步骤：
（1）将铝灰、生石灰、腐殖酸钠按一定比例加入强力混合机中，配制成含有下述质量百分含量物质的混合物：CaO：40%，Al2O3：36.5%，SiO2：1.95%，MgO：2.55%，腐殖酸钠4%，其他杂质：15%；所述强力混合机的转速为700r/min，混合时间为8min；
（2）在步骤（1）制备的混合物中加入混合物质量8%的水，在强力混合机中混匀；所述强力混合机的转速为1800r/min，混合时间为6min；
（3）将步骤（2）混匀的物料加入润磨机中，设置润磨机转速为140r/min，润磨6min；
（4）将步骤（3）润磨好的物料加入造球机中，制成粒径为13mm的小球，在85℃下烘干至水分含量为0.3%，即得球状炼钢脱硫剂；本实施例是采用中圆盘造成球机造球，造球水分为9wt%，造球时间为17min。
本发明中步骤（4）制得的球状炼钢脱硫剂，其球团抗压强度为136N/个，经LF炉检验其脱硫效率，脱硫效率达88%以上。
实施例2
本实施例采用的铝灰含有下述质量分数的物质：Al2O3：61.3％，SiO2：3.2%，CaO：1.7%，MgO：1.4%，其他杂质32.4%；
本实施例采用的钙源为消石灰，含有下述质量分数的物质：CaO：85%，SiO2：2.7%，MgO：1.6%，Al2O3：2.1％，其他杂质：8.6%。
一种利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法，包括下述步骤：
（1）将铝灰、消石灰、腐殖酸钠按一定比例加入强力混合机中，配制成含有下述质量百分含量物质的混合物：CaO：43.23%，Al2O3：30.52%，SiO2：2.88%，MgO：1.47%，腐殖酸钠2%，其他杂质：19.87%；所述强力混合机的转速为800r/min，混合时间为5min；
（2）在步骤（1）制备的混合物中加入混合物质量7%的水，在强力混合机中混匀；所述强力混合机的转速为1500r/min，混合时间为5min；
（3）将步骤（2）混匀的物料加入润磨机中，设置润磨机转速为150r/min，润磨8min；
（4）将步骤（3）润磨好的物料加入造球机中，制成粒径为14mm的小球，在80℃下烘干至水分含量为0.5%，即得球状炼钢脱硫剂；本实施例是采用中圆盘造成球机造球，造球水分为8.5wt%，造球时间为15min。
本实施例中步骤（4）制得的球状炼钢脱硫剂，其球团抗压强度为115N/个，通过LF炉脱硫效率检验，脱硫效率达80%以上。
实施例3
本实施例采用的铝灰含有下述质量分数的物质：Al2O3：75％，SiO2：2.0%，CaO：3%，MgO：2.0%，其他杂质18%；
本实施例采用的钙源为生石灰，含有下述质量分数的物质：CaO：90%，SiO2：3.5%，MgO：0.5%，Al2O3：1.5%，其他杂质：4.5%。
一种利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法，包括下述步骤：
（1）将铝灰、生石灰、腐殖酸钠按一定比例加入强力混合机中，配制成含有下述质量百分含量物质的混合物：CaO：41.68%，Al2O3：40%，SiO2：2.6%，MgO：1.27%，腐殖酸钠3%，其他杂质：11.45%；所述强力混合机的转速为500r/min，混合时间为8min；
（2）在步骤（1）制备的混合物中加入混合物质量10%的水，在强力混合机中混匀；所述强力混合机的转速为2000r/min，混合时间为3min；
（3）将步骤（2）混匀的物料加入润磨机中，设置润磨机转速为200r/min，润磨3min；
（4）将步骤（3）润磨好的物料加入造球机中，制成粒径为10mm的小球，在75℃下烘干至水分含量为0.5%，即得球状炼钢脱硫剂；本实施例是采用中圆盘造成球机造球，造球水分为10wt%，造球时间为15min。
本实施例中步骤（4）制得的球状炼钢脱硫剂，其球团抗压强度为120N/个，通过LF炉脱硫效率检验，脱硫效率达81%以上。
实施例4
本实施例采用的铝灰含有下述质量分数的物质：Al2O3：74.73％，SiO2：3.5%，CaO：3.0%，MgO：0.5%，其他杂质18.27%；
本实施例采用的钙源为消石灰，含有下述质量分数的物质：CaO：90%，SiO2：3.0%，MgO：1.0%，Al2O3：4.0％，其他杂质：2%。
一种利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法，包括下述步骤：
（1）将铝灰、消石灰、腐殖酸钠按一定比例加入强力混合机中，配制成含有下述质量百分含量物质的混合物：CaO：50%，Al2O3：32.8%，SiO2：3.055%，MgO：0.745%，腐殖酸钠5%，其他杂质：8.4%；所述强力混合机的转速为1000r/min，混合时间为2min；
（2）在步骤（1）制备的混合物中加入混合物质量9.0%的水，在强力混合机中混匀；所述强力混合机的转速为1000r/min，混合时间为6min；
（3）将步骤（2）混匀的物料加入润磨机中，设置润磨机转速为100r/min，润磨6min；
（4）将步骤（3）润磨好的物料加入造球机中，制成粒径为15mm的小球，在70℃下烘干至水分含量为0.4%，即得球状炼钢脱硫剂；本实施例是采用中圆盘造成球机造球，造球水分为9.5wt%，造球时间为17min。
本实施例中步骤（4）制得的球状炼钢脱硫剂，其球团抗压强度为134N/个，通过LF炉脱硫效率检验，脱硫效率达86%以上。
实施例5
本实施例采用的铝灰含有下述质量分数的物质：Al2O3：74.56％，SiO2：2.5%，CaO：2.8%，MgO：1.8%，其他杂质18.34%；
本实施例采用的钙源为生石灰，含有下述质量分数的物质：CaO：87.42%，SiO2：1.8%，MgO：0.6%，Al2O3：3.6％，其他杂质：6.58%。
一种利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法，包括下述步骤：
（1）将铝灰、生石灰、腐殖酸钠按一定比例加入强力混合机中，配制成含有下述质量百分含量物质的混合物：CaO：45%，Al2O3：36.1%，SiO2：2.05%，MgO：1.128%，腐殖酸钠4%，其他杂质：11.722%；所述强力混合机的转速为600r/min，混合时间为5min；
（2）在步骤（1）制备的混合物中加入混合物质量9.5%的水，在强力混合机中混匀；所述强力混合机的转速为1800r/min，混合时间为4min；
（3）将步骤（2）混匀的物料加入润磨机中，设置润磨机转速为200r/min，润磨4min；
（4）将步骤（3）润磨好的物料加入造球机中，制成粒径为16mm的小球，在90℃下烘干至水分含量为0.4%，即得球状炼钢脱硫剂；本实施例是采用中圆盘造成球机造球，造球水分为9.5wt%，造球时间为20min。
本实施例中步骤（4）制得的球状炼钢脱硫剂，其球团抗压强度为132N/个，通过LF炉脱硫效率检验，脱硫效率达85%以上。
实施例6
本实施例采用的铝灰含有下述质量分数的物质：Al2O3：65.43％，SiO2：2.6%，CaO：2.9%，MgO：1.6%，其他杂质24.47%；
本实施例采用的钙源为生石灰，含有下述质量分数的物质：CaO：90%，SiO2：1.5%，MgO：0.6%，Al2O3：3.8％，其他杂质：4.1%。
一种利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法，包括下述步骤：
（1）将铝灰、生石灰、腐殖酸钠按一定比例加入强力混合机中，配制成含有下述质量百分含量物质的混合物：CaO：42%，Al2O3：35.7%，SiO2：2.027%，MgO：1.102%，腐殖酸钠3%，其他杂质：16.17%；所述强力混合机的转速为900r/min，混合时间为4min；
（2）在步骤（1）制备的混合物中加入混合物质量10%的水，在强力混合机中混匀；所述强力混合机的转速为1900r/min，混合时间为3min；
（3）将步骤（2）混匀的物料加入润磨机中，设置润磨机转速为120r/min，润磨5min；
（4）将步骤（3）润磨好的物料加入造球机中，制成粒径为13mm的小球，在90℃下烘干至水分含量为0.3%，即得球状炼钢脱硫剂；本实施例是采用中圆盘造成球机造球，造球水分为10wt%，造球时间为15min。
本实施例中步骤（4）制得的球状炼钢脱硫剂，其球团抗压强度为120N/个，通过LF炉脱硫效率检验，脱硫效率达82%以上。
实施例7
本实施例采用的铝灰含有下述质量分数的物质：Al2O3：71.83％，SiO2：2.7%，CaO：2.7%，MgO：1.2%，其他杂质21.57%；
本实施例采用的钙源为生石灰，含有下述质量分数的物质：CaO：94.2%，SiO2：2.3%，MgO：0.7%，Al2O3：2.5％，其他杂质：0.3%。
一种利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法，包括下述步骤：
（1）将铝灰、生石灰、腐殖酸钠按一定比例加入强力混合机中，配制成含有下述质量百分含量物质的混合物：CaO：48%，Al2O3：34.5%，SiO2：2.39%，MgO：0.9%，腐殖酸钠4%，其他杂质：10.21%；所述强力混合机的转速为850r/min，混合时间为6min；
（2）在步骤（1）制备的混合物中加入混合物质量9.5%的水，在强力混合机中混匀；所述强力混合机的转速为1600r/min，混合时间为8min；
（3）将步骤（2）混匀的物料加入润磨机中，设置润磨机转速为200r/min，润磨5min；
（4）将步骤（3）润磨好的物料加入造球机中，制成粒径为15mm的小球，在85℃下烘干至水分含量为0.4%，即得球状炼钢脱硫剂；本实施例是采用中圆盘造成球机造球，造球水分为9.5wt%，造球时间为15min。
本实施例中步骤（4）制得的球状炼钢脱硫剂，其球团抗压强度为138N/个，通过LF炉脱硫效率检验，脱硫效率达87%以上。
实施例8
本实施例采用的铝灰含有下述质量分数的物质：Al2O3：75％，SiO2：1.3%，CaO：1.6%，MgO：0.6%，其他杂质21.5%；
本实施例采用的钙源为生石灰，含有下述质量分数的物质：CaO：92.6%，SiO2：1.2%，MgO：1.2%，Al2O3：1.8％，其他杂质：3.2%。
一种利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法，包括下述步骤：
（1）将铝灰、生石灰、腐殖酸钠按一定比例加入强力混合机中，配制成含有下述质量百分含量物质的混合物：CaO：47.3%，Al2O3：34.65%，SiO2：1.18%，MgO：0.87%，腐殖酸钠5%，其他杂质：11%；所述强力混合机的转速为750r/min，混合时间为8min；
（2）在步骤（1）制备的混合物中加入混合物质量7.5%的水，在强力混合机中混匀；所述强力混合机的转速为1500r/min，混合时间为8min；
（3）将步骤（2）混匀的物料加入润磨机中，设置润磨机转速为100r/min，润磨8min；
（4）将步骤（3）润磨好的物料加入造球机中，制成粒径为16mm的小球，在90℃下烘干至水分含量为0.3%，即得球状炼钢脱硫剂；本实施例是采用中圆盘造成球机造球，造球水分为8.5wt%，造球时间为20min。
本实施例中步骤（4）制得的球状炼钢脱硫剂，其球团抗压强度为142N/个，通过LF炉脱硫效率检验，脱硫效率达75%以上。
对比例1
采用实施例1所用的铝灰，和生石灰，不加腐殖酸钠，以实施例1中铝灰和生石灰的比例配成混合物，强力混匀制成球团后烘干，球团的抗压强度为72N/个，经LF炉脱硫效果检验，脱硫率仅为61%。
对比例2
采用实施例1所用的铝灰和生石灰，加入腐殖酸钠1%，以实施例1中铝灰和生石灰的比例配成混合物，强力混匀，采用圆盘造成球机中制成球团，烘干，球团的抗压强度为84N/个，通过LF炉脱硫效果检验，脱硫率仅为68%。
对比例3
采用实施例1所用的铝灰和生石灰，加入腐殖酸钠5%，以实施例1中铝灰和生石灰的比例配成混合物，强力混匀，采用圆盘造成球机中制成球团，烘干，球团的抗压强度为90N/个，通过LF炉脱硫效果检验，脱硫率仅为71%。
从上述实施例1-8及对比例1-3可知，对比例1，只采用铝灰和生石灰制成的球团，抗压强度低，且经过LF炉脱硫效果检验，脱硫率仅61%；对比例2、3，在铝灰和生石灰中加入1-5%的腐殖酸钠，制成的球团抗压强度随着腐殖酸钠加入量有所增加，但是球团的抗压强度仍然不高，抗压强度≤90N/个，脱硫效率≤71%；而本发明的实施例1-8，不仅加入腐殖酸钠2-5%，还增加了润磨工艺，生产制得的脱硫剂球团，抗压强度≥100N/个，且脱硫效率均达到80%以上，说明本发明脱硫剂的制备方法中，加入腐殖酸钠和增加润磨工艺，均是必不可少的条件，并对增加脱硫剂的强度，和提高脱硫剂的脱硫效率起到至关重要的作用。
Claims (5)
1.一种利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）将铝灰、钙源、腐殖酸钠按一定比例加入强力混合机中，配制成含有下述质量百分含量物质的混合物：CaO：40-50%，Al2O3：30-40%，SiO2：≤4%，MgO：≤6%，腐殖酸钠2-5%；
（2）在步骤（1）制备的混合物中加入混合物质量7-10%的水，在强力混合机中混匀；
（3）将步骤（2）混匀的物料加入润磨机中，设置润磨机转速为100-200r/min，润磨3-8min；
（4）将步骤（3）润磨好的物料加入造球机中，制成粒径为10-16mm的小球，在70-90℃下烘干至水分含量为≤0.5%，即得球状炼钢脱硫剂；
所述铝灰中含有下述质量分数的物质：Al2O3：60-75％，SiO2：2-4%，CaO：1-3%，MgO：0.5-2.0%，杂质：16-36.5%；
所述钙源为生石灰或消石灰中的一种或两种，要求钙源中CaO的质量分数≥80%，SiO2的质量分数≤3.5%，杂质：6.5-16.5%。
2.根据权利要求1所述的一种利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法，其特征在于：步骤（4）制得的球状炼钢脱硫剂，其球团抗压强度≥100N/个，脱硫效率达80%以上。
3.根据权利要求1所述的一种利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法，其特征在于：步骤（1）中设置强力混合机的转速为500-1000r/min，混合时间为2-8min。
4.根据权利要求1所述的一种利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法，其特征在于：步骤（2）中设置强力混合机的转速为1000-2000r/min，混合时间为3-6min。
5.根据权利要求1所述的一种利用铝灰制备炼钢脱硫剂的方法，其特征在于：步骤（4）中采用中圆盘造成球机造球，造球水分为8wt%-10wt%，造球时间为15-20min。
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