CN113388716B - 一种无氟复合型铁水脱硫剂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无氟复合型铁水脱硫剂及制备方法，该铁水脱硫剂由内部的石灰颗粒和外部包覆的铝渣层组成，其粒度为2～4mm，铝渣层的厚度为0.5～1mm。优点是：利用铝渣的熔池加螺旋电磁搅拌的方法，将熔化后铝渣和一定粒度的石灰均匀搅拌，凝固后破碎成脱硫剂。该脱硫剂颗粒为复合型结构，加入到铁水中后，外层的铝渣对铁水进行脱氧，且能够保证内部石灰颗粒的活性，同时根据合适的配比使得生成的低熔点的铝酸钙，有利于硫的扩散，进而达到深脱硫或稳定终点硫含量的目的。

Description

一种无氟复合型铁水脱硫剂及制备方法
技术领域
本发明属于铁水脱硫领域，尤其涉及一种无氟复合型铁水脱硫剂及制备方法。
背景技术
KR机械搅拌法以优越的动力学条件并且可采用廉价石灰作为脱硫剂进行深脱硫和超深脱硫等优点已逐渐成为国内外先进钢厂生产高质量钢所采用的重要技术手段。目前钢厂在石灰中加入萤石作催化剂仍是普遍的处理手段，因萤石的主要成分CaF2可以与CaO结合形成低熔点的共晶熔体从而促进脱硫反应进行，然而CaF2会侵蚀炉衬、污染环境且有害于人身体健康，因此开发合适的脱硫催化剂来替代萤石十分重要。
国内外已有相关研究表明，当铁水中含有一定量的Al时可显著提高石灰的脱硫效率和脱硫速度，并且在实际生产中发现往CaO中加入一定量的铝渣充当催化剂对铁水脱硫有着显著的促进作用。如文献“铝渣复合脱硫剂在KR铁水脱硫过程中的应用”(钢铁研究学报，2017年第29卷第1期)，用质量分数为5％的铝渣完全代替萤石，铝渣复合脱硫剂可以明显促进脱硫反应进行，代替萤石避免其侵蚀炉衬和污染环境。但是脱硫剂是石灰和铝渣简单的混合加入到铁水中脱硫，存在几点不足：
1)在该配比下石灰颗粒表面易形成高熔点的铝硅酸盐，降低其表面活性，进而降低其脱硫效果；
2)石灰和铝渣混合后，铝渣与铁水的接触面积较小，脱氧效果较低；
3)由于铝渣和石灰的密度不同，两者机械混合后很难保证复合脱硫剂的均匀性。最好的方式是先用铝渣脱除铁水中的氧，再加石灰进行脱硫。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种无氟复合型铁水脱硫剂及制备方法，该铁水脱硫剂无氟，熔点低，硫容量高，脱硫能力强，制造成本低，脱硫效果好，且能够长期保存。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种无氟复合型铁水脱硫剂，该铁水脱硫剂由内部的石灰颗粒和外部包覆的铝渣层组成，其粒度为2～4mm，铝渣层的厚度为0.5～1mm。
所述的铝渣的成分按重量百分比为：Al：45％～55％，Al2O3：30％～35％，SiO2：9％～12％，MgO：6％～8％，CaO：2％～3％，其余为杂质。
所述的石灰颗粒的粒度为1.5～3mm。
一种无氟复合型铁水脱硫剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将粒度小于1mm的石灰粉，原料总重的3wt％～5wt％的粘结剂在造球机上造球，形成石灰颗粒；
2)在感应炉内将铝渣熔化；
3)用螺旋电磁搅拌器将步骤1)中制备的石灰颗粒加入到熔融的铝渣中进行包覆处理，直至熔融铝渣完全凝固；石灰颗粒与铝渣的重量配比为1:0.8～1:1.5；
4)利用破碎机将步骤3)制备的产物破碎成成品。
所述的石灰粉中CaO的质量百分比≥88.0％，其余为杂质；石灰的活性度大于270ml。
所述的粘结剂为纯酒精。
步骤3)中螺旋电磁搅拌器搅拌时，搅拌电流为250～300A，频率30～50Hz。
所述的铝渣熔化温度为850～950℃
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明利用铝渣的熔池加螺旋电磁搅拌的方法，将熔化后铝渣和一定粒度的石灰均匀搅拌，凝固后破碎成脱硫剂。该脱硫剂颗粒为复合型结构，加入到铁水中后，外层的铝渣对铁水进行脱氧，且能够保证内部石灰颗粒的活性，同时根据合适的配比使得生成的低熔点的铝酸钙，有利于硫的扩散，进而达到深脱硫或稳定终点硫含量的目的。
2、本发明采用小于1mm的石灰粉作为原料进行造球，不仅避免了除尘设备对小粒度石灰的吸附，而且有利于在石灰颗粒表面包覆铝渣，进而提高了石灰的脱硫效率。
3、在一定粒度的石灰球表面包覆铝渣的目的是控制铁水中硅参与反应的数量和降低铁水中的氧含量，并且在石灰颗粒表面形成低熔点的铝酸钙，有利于深脱硫或保持稳定终点超低硫含量。另外，在石灰颗粒表面覆盖一层铝渣可起到防潮的作用，使石灰颗粒能够长期保存。
4、本发明中铝渣的熔化温度范围不仅可以完成使熔融铝渣对石灰球的包覆，而且显著地降低铝渣中铝的烧损，避免了铝渣和石灰间的化学反应。
5、螺旋电磁搅拌器可使熔体产生水平、垂直或两方向同时的运动，使石灰球在熔融铝渣充分且均匀地包覆，效率高且成本低。
具体实施方式
下面对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
实施例1：
一种无氟复合型铁水脱硫剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将粒度小于1mm的石灰粉在造球机上造球，用原料总重的4wt％的纯酒精作为粘结剂，直至石灰球的粒度达到1.5～3mm。石灰粉中CaO的质量百分比为88.0％，其余为杂质。石灰的活性度350ml。
2)在感应炉的石墨坩埚内将铝渣熔化，熔化温度为850℃，铝渣的成分的重量百分比为：Al：50.8％，Al2O3：27.5％，SiO2：10.3％，MgO：7.0％，CaO：2.2％，其余为杂质。
3)将装有熔融铝渣的石墨坩埚置于螺旋电磁搅拌器内，开启搅拌器，再将步骤1)中制备的石灰球加入到熔融的铝渣中进行包覆处理，直至熔融铝渣完全凝固。石灰和铝渣的重量配比为1:0.8。螺旋电磁搅拌电流为280A，频率40Hz。
4)利用破碎机将制备的块状破碎成粒度为2～4mm的颗粒，包装，待用。
实施例2：
一种无氟复合型铁水脱硫剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将粒度小于1mm的石灰粉在造球机上造球，用原料总重的4wt％的纯酒精作为粘结剂，直至石灰球的粒度达到1.5～3mm。石灰粉中CaO的质量百分比为92.0％，其余为杂质。石灰的活性度350ml。
2)在感应炉的石墨坩埚内将铝渣熔化，熔化温度为880℃，铝渣的成分的重量百分比为：Al：50.8％，Al2O3：27.5％，SiO2：10.3％，MgO：7.0％，CaO：2.2％，其余为杂质。
3)将装有熔融铝渣的石墨坩埚置于螺旋电磁搅拌器内，开启搅拌器，再将步骤1)中制备的石灰球加入到熔融的铝渣中进行包覆处理，直至熔融铝渣完全凝固。石灰和铝渣的重量配比为1:1。螺旋电磁搅拌电流为280A，频率40Hz。
4)利用破碎机将制备的块状破碎成粒度为2～4mm的颗粒，包装，待用。
实施例3：
一种无氟复合型铁水脱硫剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将粒度小于1mm的石灰粉在造球机上造球，用原料总重的4wt％的纯酒精作为粘结剂，直至石灰球的粒度达到1.5～3mm。石灰粉中CaO的质量百分比为95.0％，其余为杂质。石灰的活性度380ml。
2)在感应炉的石墨坩埚内将铝渣熔化，熔化温度为900℃，铝渣的成分的重量百分比为：Al：50.8％，Al2O3：27.5％，SiO2：10.3％，MgO：7.0％，CaO：2.2％，其余为杂质。
3)将装有熔融铝渣的石墨坩埚置于螺旋电磁搅拌器内，开启搅拌器，再将步骤1)中制备的石灰球加入到熔融的铝渣中进行包覆处理，直至熔融铝渣完全凝固。石灰和铝渣的重量配比为1:1.2。螺旋电磁搅拌电流为250A，频率40Hz。
4)利用破碎机将制备的块状破碎成粒度为2～4mm的颗粒，包装，待用。
实施例4：
一种无氟复合型铁水脱硫剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将粒度小于1mm的石灰粉在造球机上造球，用原料总重的4wt％的纯酒精作为粘结剂，直至石灰球的粒度达到1.5～3mm。石灰粉中CaO的质量百分比为98.0％，其余为杂质。石灰的活性度370ml。
2)在感应炉的石墨坩埚内将铝渣熔化，熔化温度为950℃，铝渣的成分的重量百分比为：Al：50.8％，Al2O3：27.5％，SiO2：10.3％，MgO：7.0％，CaO：2.2％，其余为杂质。
3)将装有熔融铝渣的石墨坩埚置于螺旋电磁搅拌器内，开启搅拌器，再将步骤1)中制备的石灰球加入到熔融的铝渣中进行包覆处理，直至熔融铝渣完全凝固。石灰和铝渣的重量配比为1:1.5。螺旋电磁搅拌电流为300A，频率40Hz。
4)利用破碎机将制备的块状破碎成粒度为2～4mm的颗粒，包装，待用。
实施例5：
一种无氟复合型铁水脱硫剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将粒度小于1mm的石灰粉在造球机上造球，用原料总重的4wt％的纯酒精作为粘结剂，直至石灰球的粒度达到1.5～3mm。石灰粉中CaO的质量百分比为98.0％，其余为杂质。石灰的活性度370ml。
2)在感应炉的石墨坩埚内将铝渣熔化，熔化温度为950℃，铝渣的成分的重量百分比为：Al：50.8％，Al2O3：27.5％，SiO2：10.3％，MgO：7.0％，CaO：2.2％，其余为杂质。
3)将装有熔融铝渣的石墨坩埚置于螺旋电磁搅拌器内，开启搅拌器，再将步骤1)中制备的石灰球加入到熔融的铝渣中进行包覆处理，直至熔融铝渣完全凝固。石灰和铝渣的重量配比为1:1.1。螺旋电磁搅拌电流为300A，频率40Hz。
4)利用破碎机将制备的块状破碎成粒度为2～4mm的颗粒，包装，待用。
将实施例1-5制备的无氟复合型铁水脱硫剂用于KR铁水预处理过程中，铁水脱硫前后的硫含量见表1。从表1可知，铁水的终点硫含量均小于10ppm，符合硅钢或管线钢等高级别钢种对铁水预处理对深脱硫的要求。另外，脱硫剂中不含氟，对环境和设备无污染和腐蚀。
表1本发明脱硫剂的脱硫效果
脱硫剂类型 铁水脱硫前S，％ 加脱硫渣脱硫后S，％
实施例1 0.023 0.00082
实施例2 0.025 0.00086
实施例3 0.028 0.00088
实施例4 0.024 0.00090
实施例5 0.025 0.00092
本发明制备的铁水脱硫剂不仅具有熔点低，石灰活性高，脱硫效果好等优点，而且脱硫剂中不含氟避免了侵蚀炉衬和污染环境，另外，脱硫剂的颗粒强度高，粒度均匀，不吸潮，可长期保存。石灰颗粒表面包覆铝渣在脱硫前降低了铁水中的全氧，并且降低了铁水中硅参与反应的数量，避免了在石灰颗粒表面形成高熔点的硅酸盐，而是在石灰颗粒表面形成低熔点的铝酸钙，有利于深脱硫或保持稳定终点超低硫含量，适合硅钢、管线钢等高附加值钢种的铁水深脱硫。制备方法简单、易行且成本低。

Claims (4)

1.一种无氟复合型铁水脱硫剂，其特征在于，该铁水脱硫剂由内部的石灰颗粒和外部包覆的铝渣层组成，其粒度为2～4mm，铝渣层的厚度为0.5～1mm；
所述的铝渣的成分按重量百分比为：Al：45％～55％，Al2O3：30％～35％，SiO2：9％～12％，MgO：6％～8％，CaO：2％～3％，其余为杂质；
所述的铝渣熔化温度为850～950℃；
无氟复合型铁水脱硫剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将粒度小于1mm的石灰粉，原料总重的3wt％～5wt％的粘结剂在造球机上造球，形成石灰颗粒；
2)在感应炉内将铝渣熔化；
3)用螺旋电磁搅拌器将步骤1)中制备的石灰颗粒加入到熔融的铝渣中进行包覆处理，直至熔融铝渣完全凝固；石灰颗粒与铝渣的重量配比为1:0.8～1:1.5；螺旋电磁搅拌器搅拌时，搅拌电流为250～300A，频率30～50Hz；
4)利用破碎机将步骤3)制备的产物破碎成成品。
2.根据权利要求1所述的一种无氟复合型铁水脱硫剂，其特征在于，所述的石灰颗粒的粒度为1.5～3mm。
3.根据权利要求1所述的一种无氟复合型铁水脱硫剂，其特征在于，所述的石灰粉中CaO的质量百分比≥88.0％，其余为杂质；石灰的活性度大于270ml。
4.根据权利要求1所述的一种无氟复合型铁水脱硫剂，其特征在于，所述的粘结剂为纯酒精。
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