CN113337664A - 基于脱碳渣的复合脱磷剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钢铁冶金技术领域，适用于铁水预处理工艺，公开了一种基于脱碳渣的复合脱磷剂及其制备方法和应用，该基于脱碳渣的复合脱磷剂是将重量比为1：1~9的脱碳渣和石灰石混匀后制得，经预热，喷吹入待脱磷铁水，能实现碳、硅及磷元素的脱除，得到高纯净度钢水。本发明能够降低成本、高效完成铁水预处理且提高脱磷剂中石灰利用率及脱碳渣循环利用安全性。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，涉及复合脱磷剂，具体地说是基于脱碳渣的复合脱磷剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着钢铁需求量的不断增加，在提高钢铁产量与保证质量的同时，节能减排和废弃物利用的需求也给炼钢工艺带来不小的挑战，磷元素作为导致钢材冷脆的有害元素需在铁水预处理工艺中脱除，目前，铁水脱磷作为铁水预处理工艺的关键环节，一定程度上决定了钢材质量。
现行转炉铁水脱磷的方法是向铁水中快速供氧使磷生成P2O5上浮到炉渣中，加入脱磷剂，使P2O5与脱磷剂中的CaO反应，生成CaCO3，CaCO3熔点高且稳定，从而使磷元素稳定固溶在炉渣中，达到脱除磷的目的。现有的石灰系脱硅脱磷剂主要由萤石、氧化铁皮和石灰等组成，其中的石灰是由石灰石高温煅烧制得的，其生产过程能耗高，且过烧现象严重会降低石灰活性，使脱磷过程中，石灰无法充分熔化而利用率低，导致在终渣中存在大量的自由CaO，造成资源浪费。
目前，钢铁企业每年大约排放8000万吨转炉渣，且历年均有累计积存量，总量巨大。转炉渣含有较高的氧化铁和氧化钙质量分数，若能将其进行再次循环利用，不仅可提高企业的经济效益，还可减少对环境的污染及产生社会效益。但随着转炉双联工艺的推广，该工艺产生的转炉渣即脱碳渣直接循环利用时，脱碳渣与铁水直接接触会剧烈反应，造成喷溅，不仅影响所生产钢材的稳定性，还极易发生安全事故。
因此，开发一种低成本且高效脱磷的新型复合脱磷剂，解决现有脱磷剂石灰利用及脱碳渣的循环利用问题有着重要意义。
发明内容
本发明的一个目的，是要提供一种基于脱碳渣的复合脱磷剂，通过原料合理配比，以达到降低成本、高效完成铁水预处理且提高脱磷剂中石灰利用率及脱碳渣循环利用安全性的目的；
本发明的另外一个目的，是要提供上述基于脱碳渣的复合脱磷剂的制备方法；
本发明的还有一个目的，是要提供上述基于脱碳渣的复合脱磷剂的应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于脱碳渣的复合脱磷剂，制成它的有效成分的原料是重量比为1：1～9的脱碳渣和石灰石。
作为一种限定，所述脱碳渣中铁氧化物的含量≥15％，SiO2的含量为10～20％，CaO的含量为25～40％。
作为另一种限定，所述石灰石中CaO的含量≥50％。
本发明还提供了上述基于脱碳渣的复合脱磷剂的一种制备方法，它是将所述原料混匀制得。
作为一种限定，所述原料的粒径为0.1～5mm。
本发明也提供了上述基于脱碳渣的复合脱磷剂的一种应用，它是取基于脱碳渣的复合脱磷剂，预热，喷吹入待脱磷铁水，用于铁水预处理工艺；
其中，基于脱碳渣的复合脱磷剂和待脱磷铁水的重量比为1：6～15。
作为一种限定，所述预热是升高温度至500～700℃。
作为另一种限定，所述喷吹时间为10～20min；
优选地，所述喷吹分三次进行，每次均是将占总量三分之一的基于脱碳渣的复合脱磷剂，以O2为载体，通过枪管喷吹入待脱磷铁水中，三次喷吹时间合计为10～20min，用钼棒搅拌均匀。
本发明由于采用了上述技术方案，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：
(1)本发明的基于脱碳渣的复合脱磷剂采用石灰石替代石灰直接作为脱磷剂原料，参与铁水预处理，石灰石预热及加入至铁水后，经短时间高温煅烧新生成的石灰不存在过烧，活性高，可快速参与造渣过程，从而快速脱磷、脱硅及脱碳，且石灰利用率高；石灰石在高温铁水中受热分解可降低铁水温度，低温有利于脱磷，保证铁水在低碱度和低渣量的条件下获得较大的脱磷率；另外省去了石灰窑煅烧、运输等环节，石灰石价格远低于石灰；
(2)本发明的基于脱碳渣的复合脱磷剂中脱碳渣和石灰石配比合理，降低成本、高效完成铁水预处理且提高脱碳渣循环利用安全性，石灰石在复合脱磷剂中不但起到脱磷作用，同时还作为脱碳渣的冷却剂，避免脱碳渣循环利用时引起喷溅，增加操持稳定性，提高安全性；
(3)本发明在应用于铁水预处理工艺时，基于脱碳渣的复合脱磷剂中含有的铁氧化物被还原进入待脱磷铁水中，实现脱碳渣和石灰石中铁资源的利用，带来极高的经济效益；
本发明的制备方法简单快速，成本低廉，适于工业生产，所制得的基于脱碳渣的复合脱磷剂适于作为脱磷剂应用于铁水预处理工艺。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步详细说明，应当理解所描述的实施例仅用于解释本发明，并不限定本发明。
如果实施例中未注明的实验具体条件，通常按照常规条件，或者按照试剂公司所推荐的条件；下述实施例中所用的试剂、耗材等，如无特殊说明，均可通过商业途径获得，所用工艺如无特殊说明，均为本领域常规工艺方法。
实施例1一种基于脱碳渣的复合脱磷剂的制备方法
脱碳渣选用转炉双联工艺中脱碳转炉产生的脱碳渣，经成分检测，其铁氧化物的含量为15％，SiO2的含量为15％，CaO的含量为25％；
石灰石选用经成分检测CaO含量≥50％的石灰石。
取脱碳渣和石灰石粉碎、筛分，至粒径均为0.1～5mm，按原料重量比为1：9称取筛分后的脱碳渣10kg和石灰石90kg,混匀，即得基于脱碳渣的复合脱磷剂，标记为J1。
实施例2～6基于脱碳渣的复合脱磷剂的制备方法
实施例2～6分别为一种基于脱碳渣的复合脱磷剂的制备方法，与实施例1基本相同，不同之处仅在于原料重量比不同及制得的复合脱磷剂性质检测结果的细微区别，具体参数见表1，所制得相应基于脱碳渣的复合脱磷剂，依次标记为J2～J6。
表1实施例1～6工艺参数
实施例2～6其它部分的内容与实施例1相同。
实施例7基于脱碳渣的复合脱磷剂的应用
在铁水预处理工艺中应用上述基于脱碳渣的复合脱磷剂J1～J6，试验分6组进行，各试验组一一对应采用基于脱碳渣的复合脱磷剂J1～J6；各组均进行5次取均值，记算铁水预处理工艺后待脱磷铁水的脱碳率、脱硅率及脱磷率。
一)待脱磷铁水性质成分测定
经检测，待脱磷铁水温度为1350℃，待脱磷铁水中C含量为4.5％、Si含量为0.38％、Mn含量为0.2％且P含量为0.1％。
二)基于脱碳渣的复合脱磷剂的应用
取基于脱碳渣的复合脱磷剂，预热至500℃，每次取占总量三分之一的基于脱碳渣的复合脱磷剂，以O2为载体，通过枪管喷吹入待脱磷铁水中，喷吹时间为5min，用钼棒搅拌均匀，重复上述操作三次，总喷吹时间15min，至基于脱碳渣的复合脱磷剂用完，反应30min后，得钢水，滤出未反应的基于脱碳渣的复合脱磷剂。
其中，基于脱碳渣的复合脱磷剂和待脱磷铁水的重量比(记为剂水比)为1：6～15，具体预热所至温度、O2用量、剂水比及喷吹时间见表2。
反应过程中记录有无喷溅现象，反应结束后，对钢水中C含量、Si含量、Mn含量、P含量及未反应的基于脱碳渣的复合脱磷剂的全铁含量进行成分测定，计算铁水预处理工艺的脱碳率、脱硅率、脱磷率及铁元素回收率；
其中，铁元素回收率＝(基于脱碳渣的复合脱磷剂的全铁含量-未反应的基于脱碳渣的复合脱磷剂的全铁含量)/基于脱碳渣的复合脱磷剂的全铁含量；
结果见表3。
表2实施例7工艺参数
表3实施例7结果
| 组别 | 反应现象 | 脱碳率(％) | 脱硅率(％) | 脱磷率(％) | 铁元素回收率(％) |
| 试验组1 | 无喷溅 | 83 | 92.6 | 71 | 72.7 |
| 试验组2 | 无喷溅 | 86.7 | 94.3 | 74.5 | 67.3 |
| 试验组3 | 无喷溅 | 79.5 | 88.1 | 75.7 | 79.5 |
| 试验组4 | 无喷溅 | 85.3 | 85.4 | 69.8 | 78.3 |
| 试验组5 | 无喷溅 | 73.4 | 95.3 | 80.3 | 82.6 |
| 试验组6 | 无喷溅 | 88.1 | 84.2 | 64.1 | 66 |
由表3中，实施例7基于脱碳渣的复合脱磷剂的应用效果可知，采用本发明的制备方法制得的J1-J6，在铁水预处理试验中，表现出很好的脱碳率、脱硅率、脱磷率及铁元素回收率。
结果表明，本发明的基于脱碳渣的复合脱磷剂避免了脱碳渣循环利用时引起的喷溅，增加了操持稳定性，提高了安全性；本发明采用石灰石而非石灰，整体缩短反应时间，降低了成本、提高了脱磷剂中石灰利用率；提高了铁元素回收率，实现了脱碳渣中资源回收。
本发明的基于脱碳渣的复合脱磷剂的制备和使用方法简单，不会对环境和相关作业人员造成损害。
需要注意，上述实施例，仅是本发明的较佳实施例，并非是对本发明所作的其他形式的限定，任何熟悉本专业的技术人员都可能利用上述技术内容作为启示加以变更或改型为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明权利要求的技术实质，对以上实施例所作出的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明权利要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种基于脱碳渣的复合脱磷剂，其特征在于，制成它的有效成分的原料是重量比为1：1~9的脱碳渣和石灰石。
2.根据权利要求1所述的基于脱碳渣的复合脱磷剂，其特征在于，所述脱碳渣中铁氧化物的含量≥15%，SiO2的含量为10~20%，CaO的含量为25~40%。
3.根据权利要求1或2所述的基于脱碳渣的复合脱磷剂，其特征在于，所述石灰石中CaO的含量≥50%。
4.权利要求1~3中任一项所述的基于脱碳渣的复合脱磷剂的一种制备方法，其特征在于，它是将所述原料混匀制得。
5.根据权利要求4所述的基于脱碳渣的复合脱磷剂的制备方法，其特征在于，所述原料的粒径为0.1~5mm。
6.权利要求1~3中任一项所述的基于脱碳渣的复合脱磷剂的一种应用，其特征在于，它是取基于脱碳渣的复合脱磷剂，预热，喷吹入待脱磷铁水，用于铁水预处理工艺；
其中，基于脱碳渣的复合脱磷剂和待脱磷铁水的重量比为1：6~15。
7.根据权利要求6所述的基于脱碳渣的复合脱磷剂的应用，其特征在于，所述预热是升高温度至500~700℃。
8.根据权利要求6所述的基于脱碳渣的复合脱磷剂的应用，其特征在于，所述喷吹时间为10~20min。
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