CN113481343A - 一种高效kr脱硫剂及其制备方法和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高效KR脱硫剂及其制备方法和使用方法，成分为：CaO粉：含铝粉的质量比为(8‑9)：(2‑1)；与现有技术相比，通过改变石灰系脱硫剂中粉剂的配比，增加部分含铝粉，从而提高石灰在铁水中的反应活性，增加石灰与铁水的反应面积，从而提高脱硫效率；通过去除脱硫剂中的CaF2，避免脱硫渣产生的氟污染，且不降低脱硫剂的使用效果；而且，本发明方法产品原料简单，易推行且成本低。采用本发明脱硫剂能够稳定达到93％以上的脱硫率，经过脱硫处理后铁水中的S含量可稳定控制在≤0.001％。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高效KR脱硫剂及其制备方法和使用方法。
背景技术
目前，国内各大钢厂铁水预处理脱硫工艺使用的粉剂主要有四类分别为石灰系、碳化钙系、苏打系、镁系，但从成本的角度考虑，石灰系脱硫剂由于来源广泛，价格低廉，脱硫效果好，因此在国内得到广泛的使用。
当前，各大钢厂脱硫主要采用的KR脱硫工艺，其常规脱硫剂CaO+CaF2组成的混合物，其中CaF2的组成含量约为10％-20％，这种成分组成的脱硫剂脱硫率约为90％左右，但是其脱硫率存在一定的波动，其加入铁水中后，顶渣会有一定的结坨现象，影响了其脱硫率。脱硫剂中的CaF2可以改善渣的流动性，如果加入大量的CaF2会改善铁水顶渣的结坨现象，但是会存在1)CaF2成本高，增加脱硫剂使用成本；2)CaF2对环境有危害，过量使用CaF2会影响环境。
2016年8月24日公开的CN201610420081.X一种脱硫剂及其制备、使用方法，李胜超,廖利辉,庞建飞,余明红,邓品团.武钢KR脱硫工艺改进[J].钢铁研究,2013,41(04):39-42公开的武钢KR脱硫工艺；崔曦文,朴明伟,吴占德.KR脱硫剂生产工艺介绍与改进[J].耐火与石灰,2017,42(04):公开的KR脱硫剂。然而，这些专利和文章通过改变脱硫剂的配比和工艺来改善脱硫剂的环保或者高效，但是没有明显提高脱硫剂的使用效率。
如何在现有的生产成本的前提下，提高现有脱硫剂的脱硫率，一直都是技术员研究的方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效KR脱硫剂及其制备方法，通过改变石灰系脱硫剂中粉剂的配比，增加部分含铝粉，从而提高石灰在铁水中的反应活性，增加石灰与铁水的反应面积，从而提高脱硫效率；通过去除脱硫剂中的CaF2，避免脱硫渣产生的氟污染，且不降低脱硫剂的使用效果；而且，本发明方法产品原料简单，成本低易推行。
本发明另一目的在提供一种高效KR脱硫剂的使用方法，根据本发明脱硫剂设计使用的方法，经过脱硫处理后铁水中的S含量可稳定控制在≤0.001％。
本发明具体技术方案如下：
一种高效KR脱硫剂，包括以下原料：
CaO粉和含铝粉。
所述CaO粉中CaO质量含量≥90％；
所述含铝粉包含以下质量百分比成分：Al2O3：50％-60％，TAl：15％-25％，MgO+SiO2：≤35％。
TAl代表铝单质含量。
本发明对铝粉的控制有一定的要求，一般的脱硫剂为CaO，其化学反应为：
[S]+(CaO)＝(CaS)+[O] (1)
一般情况下，脱硫剂脱硫的化学反应随着反应的发生，反应产物CaS和钢液中的[O]在钢液中含量增加，在反应到一定程度的时候，随着反应产物增加，脱硫化学反应不易于正向进行，此时的脱硫反应进行缓慢甚至达到平衡不再反应。
而本发明在脱硫剂中加入部分Al粉，Al在钢液中会发生化学反应：
2/3[Al]+[O]＝1/3Al2O3(S) (2)
脱硫反应会变为：
[S]+(CaO)+2/3[Al]＝(CaS)+1/3Al2O3(S) (3)
Al的加入会促使反应朝着生成(CaS)的方向发生。从而使得脱硫反应进行的更彻底，更完全，效率更高。
如果仅仅在常规的脱硫剂中加入铝单质的话，反应产物中会有Al2O3，会改变渣的动力学反应条件，仍然不会有利于脱硫的反应发生，所以不仅仅需要在脱硫剂中加入Al粉，还需要加入部分Al2O3、MgO和SiO2，来调整渣系中的动力学条件，为达到此动力学条件的调整需要，本发明经过大量的设计、推理和大量实验，确定得到上述铝粉的设计。
其中CaO粉：含铝粉的质量比为(8-9)：(2-1)；
优选的，所述CaO粉：含铝粉质量比为85：15。
所述的CaO粉的粒径均≤1mm；
所述含铝粉的粒径为200目(74μm)以下。
所述高效KR脱硫剂中200目(74μm)以下的颗粒质量占比30％以上，其余颗粒尺寸均＜1000μm。
本发明对粒径的要求有利于改善动力学反应条件，增加脱硫剂的反应效率。
本发明提供的一种高效KR脱硫剂的制备方法，包括以下步骤：
将配方量的CaO粉和含铝粉混合均匀，即得高效KR脱硫剂。
所制备的高效KR脱硫剂对高效脱硫剂的成分的时效性有要求，即CaO粉和含铝粉在混合后，要在24小时内进行脱硫处理，否则会影响脱硫效果。
本发明提供的一种高效KR脱硫剂的使用方法，具体为：
将所述高效脱硫剂加入待脱硫铁水中，搅拌。
所述高效脱硫剂和待脱硫铁水的质量比为(0.67-1)：100；优选0.8:100。本发明脱硫剂使用量比常规脱硫剂少，用量大约为常规脱硫剂的92％。
脱硫处理中，铁水平均温度达到1300-1400℃。
进行前扒渣和后扒渣的，高效脱硫剂加入到待脱硫铁水后，搅拌时间为8-10min。所述高效脱硫剂加入待脱硫铁水前，所述待脱硫铁水进行前扒渣处理的，可以改善脱硫效果；
本发明脱硫剂还可以处理未进行扒渣处理的铁水，如果待脱硫铁水不进行前扒渣处理，需要适当延长处理时间从而改善高效脱硫剂和铁水的反应动力学条件。具体的未进行前扒渣和后扒渣的，高效脱硫剂加入到待脱硫铁水后，搅拌时间为10-12min。
优选的，尽量选取进KR站温度较高的铁水进行脱硫处理，即铁水温度达到1400℃的温度上限，有利于提高脱硫效果；在处理过程中加大搅拌强度，使铁水液面翻腾，使脱硫剂和铁水充分反应。
本发明所述的高效KR脱硫剂中去除了脱硫剂中的萤石(CaF2)含量，CaF2的使用会产生环境污染问题，本发明的脱硫剂在不使用CaF2使用量的前提下，采用含铝粉替代萤石(CaF2)的作用，通过含铝粉作用从而有效增加脱硫剂的流动性，使高效KR脱硫剂中的CaO粉能更有效的和铁水反应，从而增加高效KR脱硫剂的脱硫率，在没有增加所述脱硫剂的消耗量和成本的情况下，高效KR脱硫剂可达到较好的脱硫效果。本发明提供的高效KR脱硫剂，原料只有两种，而且原料易得，成本低容易推行，适宜工业化生产。采用本发明脱硫剂能够稳定达到93％以上的脱硫率，经过脱硫处理后铁水中的S含量可稳定控制在≤0.001％。
与现有技术相比，本发明提供的高效KR脱硫剂原料只有两种，在不增加现有脱硫剂成本的前提下，有效提高KR脱硫的脱硫效率，有效改善脱硫渣的流动性，不易产生脱硫渣结坨现象，提高脱硫剂利用率，不使用含氟脱硫渣，避免脱硫渣的环境污染等。
附图说明
图1为本发明高效KR脱硫剂使用示意图。
具体实施方式
实施例1
一种高效KR脱硫剂的制备方法，具体为：
将CaO粉：含铝粉以质量比85:15混合均匀，所述CaO粉中CaO质量含量≥95％；所述的CaO粉的粒径均≤1mm；所述含铝粉的粒径为200目(74μm)以下；所述含铝粉包含以下质量百分比成分：Al2O3：50％-60％，TAl：15％-25％，MgO+SiO2：≤35％。
其中混合后的环保型高效KR脱硫剂的成分如表1所示，表1中没有显示为不可避免的杂质。所述的高效KR脱硫剂粉末中200目(74μm)以下的颗粒约占比30％以上，其余颗粒尺寸均＜1000μm。
表1高效KR脱硫剂成分
上述高效KR脱硫剂的使用方法为：
将高效KR脱硫剂与310t、温度1320℃的待脱硫铁水混合；本次试验采用的高效KR脱硫剂与待脱硫的铁水的质量比为0.75:100；
具体而言，使用中，将CaO粉与含铝粉分别输送到CaO粉料仓和含铝粉料仓，将两个料仓的给料速度设置为85:15，分别将料送进高效KR脱硫剂混料仓，混合均匀后，通过管道将高效KR脱硫剂输送至KR工位的脱硫剂储料仓，后将高效KR脱硫剂输送至脱硫剂受料仓。根据生产需要，待脱硫的铁水进入处理位后，按照高效KR脱硫剂与待脱硫的铁水的质量比为0.75:100加入高效KR脱硫剂，搅拌10min，使铁水液面翻腾，使脱硫剂和铁水充分反应，铁水中的硫和脱硫剂反应生成硫化物进入渣中，后进行扒渣处理，将渣中的硫化物去除，从而完成铁水脱硫。脱硫处理前的铁水S含量均值为0.020％，处理后的S含量均值为0.001％，脱硫率约为95％。
实施例2
一种高效KR脱硫剂的制备方法，具体为：
将CaO粉：含铝粉以质量比83:17混合均匀，所述CaO粉中CaO质量含量≥95％；所述的CaO粉的粒径≤1mm；所述含铝粉的粒径为200目(74μm)以下；所述含铝粉包含以下质量百分比成分：Al2O3：50％-60％，TAl：15％-25％，MgO+SiO2：≤35％。
其中混合后的环保型高效KR脱硫剂的成分如表2所示，表2中没有显示为不可避免的杂质。所述的高效KR脱硫剂粉末中200目(74μm)以下的颗粒约占比30％以上，其余颗粒尺寸均＜1000μm。
表2高效KR脱硫剂成分
上述高效KR脱硫剂的使用方法为：
将高效KR脱硫剂与310t、温度1380℃的待脱硫铁水混合；本次试验采用的高效KR脱硫剂与待脱硫的铁水的质量比为0.8:100；
具体而言，使用中，将CaO粉与含铝粉分别输送到CaO粉料仓和含铝粉料仓，将两个料仓的给料速度设置为83:17，分别将料送进高效KR脱硫剂混料仓，混合均匀后，通过管道将高效KR脱硫剂输送至KR工位的脱硫剂储料仓，后将高效KR脱硫剂输送至脱硫剂受料仓。根据生产需要，待脱硫的铁水进入处理位后，进行前扒渣，按照高效KR脱硫剂与待脱硫的铁水的质量比为0.8:100加入高效KR脱硫剂，搅拌8min，使铁水液面翻腾，使脱硫剂和铁水充分反应，铁水中的硫和脱硫剂反应生成硫化物进入渣中，后进行扒渣处理，将渣中的硫化物去除，从而完成铁水脱硫。脱硫处理前铁水的S含量为0.023％，处理后的S含量为0.0008％，脱硫率约为96.5％。
采用本发明所述的高效KR脱硫剂以及采用该脱硫剂的脱硫方法，增加脱硫剂的流动性，增加脱硫剂和铁水的反应程度，避免脱硫渣中含有氟污染物，且在不增加脱硫剂用量和成本的前提下，获得很好的脱硫效果。经过脱硫处理后铁水中的S含量可稳定控制在≤0.001％。
对比例1
一种KR脱硫剂的制备方法，具体为：
所述KR脱硫剂包括以下质量比的原料CaO粉：含铝粉调整为91：9；
对比例1原料参数和使用方法与实施例1相同，脱硫前的铁水S含量为0.022％，脱硫后的铁水S含量为0.003％，铁水的脱硫率为86％。
对比例2
一种高效KR脱硫剂的制备方法，具体为：同实施例2；
上述高效KR脱硫剂的使用方法同实施例1，区别仅在于，高效脱硫剂和待脱硫铁水的质量比为0.5:100，在其他条件一样的情况下，脱硫前的铁水S含量为0.023％，脱硫后的铁水S含量为0.005％，铁水的脱硫率为78％。
Claims (10)
1.一种高效KR脱硫剂，其特征在于，所述高效KR脱硫剂包括以下质量比原料：CaO粉和含铝粉，质量比为(8-9)：(2-1)。
2.根据权利要求1所述的高效KR脱硫剂，其特征在于，所述含铝粉包含以下质量百分比成分：Al2O3：50％-60％，TAl：15％-25％，MgO+SiO2：≤35％。
3.根据权利要求1或2所述的高效KR脱硫剂，其特征在于，所述CaO粉：含铝粉质量比为85：15。
4.根据权利要求1或2所述的高效KR脱硫剂，其特征在于，所述的CaO粉的粒径均为≤1mm。
5.根据权利要求1或2所述的高效KR脱硫剂，其特征在于，所述含铝粉的粒径为200目以下。
6.一种权利要求1-5任一项所述高效KR脱硫剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将配方量的CaO粉和含铝粉混合均匀，即得高效KR脱硫剂。
7.一种权利要求1-5任一项所述高效KR脱硫剂的使用方法，其特征在于，所述高效脱硫剂和待脱硫铁水的质量比为(0.67-1)：100。
8.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，脱硫处理中，铁水平均温度达到1300-1400℃。
9.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，进行前扒渣和后扒渣的，高效脱硫剂加入到待脱硫铁水后，搅拌时间为8-10min。
10.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，未进行前扒渣和后扒渣的，高效脱硫剂加入到待脱硫铁水后，搅拌时间为10-12min。
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