CN114798682A - 钙铝脱硫脱氧剂型料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钙铝脱硫脱氧剂型料的制备方法，包括：将收集到的铝回收废品进行破碎，利用破碎过程产生的热量脱水，利用破碎过程中的摩擦脱漆，铝回收废品破碎形成铝颗粒；将铝颗粒作为原料I，碳酸钙或者氧化钙作为原料II，原料I与原料II进行混合、搅拌、配料后形成混合料，混合料压制成钙铝脱硫脱氧剂型料。本发明还公开了一种钙铝脱硫脱氧剂型料，将铝颗粒作为原料I，碳酸钙或者氧化钙作为原料II，原料I的占比为10‑90wt％，其余为原料II。本发明改善了炉料添加剂性能单一的缺陷，整个制备过程没有燃料消耗，物料没有烧损，在脱水过程中利用破碎过程所消耗的能量来加热物料并脱水，实现破碎能量的回收再利用。
Description
技术领域
本发明属于脱氧脱硫剂制备技术领域，具体涉及一种钙铝脱硫脱氧剂型料及其制备方法。
背景技术
在炼钢等金属冶炼行业，大量使用各种炉料添加剂(例如：铝、钙等，使用量约0.2-8公斤/吨钢)对冶炼金属进行脱氧、脱氮、改善冶炼金属的性能。目前炼钢用铝基脱氧剂主要产品包括铝块、铝铁等材料，其主要原料是氧化铝电解成的金属铝锭或再生铝经反射炉熔化浇铸的铝锭，再经过与废钢按一定的比例配比在中频炉中熔融浇铸而成。无论是金属铝锭的电解过程还是再生铝在反射炉中的熔化过程，以及中频炉冶炼浇铸过程，都需要消耗大量的电力能源和燃料，致使其能耗成本较高。
回收的废旧金属质材料制作炉料添加剂，一般采用加热熔化金属后再切块成型的工艺方法，这种方法生产的炉料添加剂的成分单一，制作过程中熔化金属浇注成型的能耗大，加热熔化过程消耗燃料会大量排放二氧化碳，对环境污染大、生产成本高。
CN201210432365.2公开了一种废铝易拉罐绿色循环保级再利用的方法，具体步骤如下：经过破碎、磁选除铁、脱漆、熔炼、成分调整、过滤、浇铸工序得到用于生产易拉罐的铝合金。其中，预处理脱漆：将易拉罐碎片进入脱漆窑进行脱漆，漆层被炭化，再经过专门的震动设备，使炭粒全部脱落，旋转式脱漆窑出来的气体和炭粒通入高温炉进行二次燃烧，一段燃烧处于缺氧还原区，温度控制在850℃左右，烟气继续送入二次燃烧室内彻底氧化分解，二次燃烧室内温度较高，通常在1000℃以上。熔炼：采用蓄热式双室反射炉，脱漆后的铝片经打包后，在外室压入熔融的铝液进行熔化，熔融的铝液在内室被反射炉火焰加热，内室和外室熔融的铝液依靠陶瓷泵循环；外室铝液温度为700℃-850℃，内室铝液的温度在850℃-950℃。
CN200910011596.4公开了一种铝钙铁复合脱氧剂，其化学成分(重量比)为：石灰石粉25～35％，铝屑35～50％，钉屑20～30％，粘土粉0.3～2％，工业淀粉3～8％，液体水玻璃4～7％。铝钙铁复合脱氧剂的制备方法，其特征在于按下述化学成分(重量比)原料配比：石灰石粉25～35％，铝屑35～50％，钉屑20～30％，粘土粉0.3～2％，工业淀粉3～8％，液体水玻璃4～7％，采用以下步骤：
1、将上述原料中的石灰石粉、粘土粉、工业淀粉预混合均匀制成粉料备用，将上述原料按重量的百分比称量后，先将钉屑和铝屑加入液体水玻璃，搅拌2～3分钟后，再加入经过预混合的粉料，经过碾轮式混砂机搅拌3～4分钟后达到充分混合；
2、成型：混合后的原料通过摩檫压砖机成型，制成铝钙铁复合脱氧剂块半成品，干燥：外形整齐的半成品装在干燥窑窑车上或带式干燥机中，干燥温度为160～260℃，干燥时间为8～10小时，成品的水分为＜0.5％，经过化验合格的产品，采用内塑外编的袋子包装，10公斤/袋。
上述易拉罐回收利用方法中，在脱碳(脱漆)过程使用燃料加热焙烧来使有机物碳化，实现脱碳；成型熔炼过程中，使用燃料加热使铝片熔化。由于废铝易拉罐破碎后形成的铝片属于薄片类表面积大的固体，在脱漆、熔炼过程中不可避免会造成铝片被氧化成Al2O3，烧损严重，大大降低了废铝易拉罐的回收率，提高了回收成本。在成型、熔炼过程中，不可避免地需要额外消耗大量燃料，致使其能耗成本较高，而且增加了二氧化碳排放量，造成环境污染。
上述脱碳设备中，无论焙烧窑、脱漆窑都是加热设备，加热设备需要远离物料成型设备，脱碳物料需要频繁搬运到成型设备，造成加热设备、成型设备不能够使用到同一个生产线，不能够实现生产节点的上下对接。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钙铝脱硫脱氧剂型料及其制备方法，改善了炉料添加剂性能单一的缺陷，整个制备过程没有燃料消耗，物料没有烧损，而且在脱水过程中利用破碎过程所消耗的能量来加热物料并脱水，实现破碎能量的回收再利用。
技术方案如下：
钙铝脱硫脱氧剂型料的制备方法，包括：
将收集到的铝回收废品进行破碎，利用破碎过程产生的热量脱水，利用破碎过程中的摩擦脱漆，铝回收废品破碎形成铝颗粒；
将铝颗粒作为原料I，碳酸钙或者氧化钙作为原料II，原料I与原料II进行混合、搅拌、配料后形成混合料，混合料压制成钙铝脱硫脱氧剂型料。
进一步，铝回收废品选用废易拉罐、汽车废水箱、铝废散热片或者废铝刨花。
进一步，破碎过程中，对于附有漆面的铝回收废品，利用的机械去除方式脱漆；利用破碎过程产生的热量脱水，铝回收废品所在的空间温度高于120℃，实现回收破碎过程所消耗的能量。
进一步，铝回收废品采用破碎搓揉机进行破碎和脱漆，破碎搓揉机包括：壳体、底座料仓、衬板、转子盘、主轴、锤头、刀片、料筛；壳体的下部固定在底座料仓上部，壳体的底部设置有破碎出料口，侧部设置有筛料出料口，上部设置有破碎入料口；料筛利用弹簧连接在壳体内腔下方，料筛的末端伸出筛料出料口并连接料筛电机，通过料筛电机带动料筛振动；衬板固定在壳体的侧部内壁上，主轴两端分别安装在壳体侧壁的轴座上，端部连接主轴电机，通过主轴电机带动主轴转动；转子盘包括：转子盘单体、刀锤连接轴、固定键，转子盘单体设置有多个连接轴通孔，中心处设置有主轴通孔，多个呈圆周排列的连接轴通孔位于主轴通孔外侧；多个刀锤连接轴的两端分别连接在两个转子盘单体的多个连接轴通孔内，多个刀锤连接轴互相平行；锤头、刀片在端部设置有轴孔，多个锤头、刀片利用轴孔套装在刀锤连接轴上，轴孔两侧分别设置有卡环，卡环安装在刀锤连接轴的环槽内，利用卡环定位，每个刀锤连接轴上的锤头、刀片间隔排列；转子盘利用主轴通孔套装在主轴上，转子盘的主轴通孔、主轴外壁分别设置有键槽，固定键安装在键槽内，利用固定键将固定转子盘固定在主轴上。
进一步，采用破碎搓揉机对铝回收废品进行脱水和脱漆，包括：
将回收的铝回收废品收集并形成废旧金属材料压缩包，废旧金属材料压缩包送到拆包疏散机；拆包疏散机拆散废旧金属材料压缩包，将铝回收废品送入输送机，输送机将铝回收废品送入破碎搓揉机；
破碎搓揉机对铝回收废品进行破碎、脱漆、脱水，将铝回收废品破碎成铝颗粒；刀片、锤头持续对铝回收废品进行剪切、摩擦、搓揉、击打，破碎过程产生的热量将铝回收废品携带的水蒸发，实现脱水。
进一步，铝颗粒的粒度小于10mm。
钙铝脱硫脱氧剂型料，将铝颗粒作为原料I，碳酸钙或者氧化钙作为原料II，原料I的占比为10-90wt％，其余为原料II。
优选的，原料I的占比为：35-65wt％，其余为原料II。
优选的，原料I的占比为：45-55wt％，其余为原料II。
优选的，原料I的占比为：40-60wt％，其余为原料II。
本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明整个钙铝脱硫脱氧剂型料的制备过程没有消耗燃烧燃料来脱碳、熔化，因此，制备过程无二氧化碳排放，生产过程能耗低(生产能耗比传统冶炼工艺生产同类产品低80％以上)、环境友好，生产过程无工业“三废”排放，具有低能耗、绿色低碳等优点，符合节能减排的要求，同时降低了制造成本，有利于推广使用，助力实现“碳达峰”、“碳中和”。
2、本发明制备得到的钙铝脱硫脱氧剂型料具有多组分的炉料添加剂，改善了炉料添加剂性能单一的缺陷；将脱硫、脱氧、造渣三种功能集为一体，减少了炼钢过程中添加不同功能炉料所需要的工艺时间。
3、本发明在铝回收废品的破碎、脱漆、脱水、成型过程不消耗燃料，而且在脱漆、脱水过程中利用破碎过程所消耗的能量来加热物料，实现破碎能量的回收再利用，而且没有烧损。
破碎过程中，采用摩擦、剪切、揉搓、击打等方式脱漆(非加热的物理方式脱漆)，摩擦加热方式脱水，避免了体积较小、轻薄型铝材在脱漆、提纯、成型过程中被氧化成Al2O3而烧损，提高了材料回收率，传统铝回收废品在熔炼过程中更易烧损，回收效率仅80-85％，本发明铝的回收率在98％以上，加工损失小于2％，回收效率相差10％以上。
回收的废旧铝回收废品在破碎、搓揉成粒状铝颗粒过程中，利用摩擦、剪切、揉搓、击打铝回收废品过程所产生的热量来脱水。脱水和脱漆过程无二氧化碳排放，无原料烧损。
4、本发明采用压制成型工艺，摒弃了加热设备处理物料，破碎、配料、成型等设备可以在同一条生产线上进行布置，各个设备作为生产节点容易上下对接，皮带自动化短程连接，不需要远距离输送，避免破碎压制时热量散失，便于实现电气自动化生产，能够显著提高生产效率；成型材料尺寸、成分一致性好、强度高，便于向冶炼炉中精准投料。。
5、本发明采用冷塑性变形工艺制备炉料添加剂，生产炼钢用炉料添加剂(铝基脱氧剂)，与传统工艺相比较，在原料处理、生产设备、工艺流程、产品性能、环保能耗等方面，系统地解决了传统冶炼工艺产品能耗高、成本高、产品质量难以控制等难题。
6、本发明采用压制成型工艺制备钙铝脱硫脱氧剂型料，与传统工艺相比较，在原料处理、生产设备、工艺流程、产品性能、环保能耗等方面，系统地解决了传统工艺的能耗高、二氧化碳排放高、成本高、产品质量难以控制等难题。
附图说明
图1是本发明中钙铝脱硫脱氧剂型料的制备方法的流程图；
图2是本发明中破碎搓揉机的结构示意图；
图3是本发明中锤头、刀片在转子盘上的排列示意图。
具体实施方式
以下描述充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践和再现。
如图1所示，是本发明中钙铝脱硫脱氧剂型料的制备方法的流程图。
本发明采用压制工艺制备钙铝脱硫脱氧剂型料，用于替代传统炉料制作生产工艺。
钙铝脱硫脱氧剂型料的制备方法，具体步骤包括：
步骤1：将收集到的铝回收废品进行破碎，利用破碎过程产生的热量脱水，利用破碎过程中的摩擦脱漆，铝回收废品破碎形成铝颗粒；
铝回收废品选用废易拉罐、汽车废水箱、废散热片、废铝刨花等。根据不同的钢种选用上述不同的铝回收废品，确保不污染钢水并能提高脱氧效果。
对于附有漆面的铝回收废品，例如废易拉罐，利用剪切、搓揉、击打、摩擦等非加热的物理方式将铝回收废品附着的漆面去除。
利用剪切、搓揉、击打、摩擦产生的热量来脱水，加热温度120℃以上，能够有效回收并利用破碎过程所消耗的能量。采用非焙烧方式脱水、脱碳，能够有效避免原料烧损。
如图2所示，是本发明中破碎搓揉机的结构示意图。如图3所示，是本发明中锤头46、刀片47在转子盘上的排列示意图。
步骤1.1：将回收的铝回收废品收集并形成废旧金属材料压缩包，废旧金属材料压缩包(通过输送机或者叉车)送到拆包疏散机；拆包疏散机拆散废旧金属材料压缩包，将铝回收废品送入输送机，输送机将铝回收废品送入破碎搓揉机；
破碎搓揉机的结构包括：壳体41、底座料仓42、衬板43、转子盘44、主轴45、锤头46、刀片47、料筛48；壳体41的底部固定在底座料仓42上部，壳体41的底部设置有破碎出料口411，上部设置有破碎入料口412，侧部设置有电机通孔；料筛48利用弹簧连接在壳体41内腔下方，料筛48端部通过料筛连接杆连接料筛电机，通过料筛电机带动料筛48振动；衬板43固定在壳体41的侧部内壁上，主轴45两端分别安装在壳体41侧壁的主轴安装座上，主轴45的端部通过减速机主轴电机，通过减速机带动主轴45转动。
转子盘44包括：转子盘单体441、刀锤连接轴442、固定键443，转子盘单体441设置有多个连接轴通孔，中心处设置有主轴通孔，多个呈圆周排列的连接轴通孔位于主轴通孔外侧；多个刀锤连接轴442的两端分别连接在两个转子盘单体441的多个连接轴通孔内，多个刀锤连接轴442互相平行；锤头46、刀片47在端部设置有轴孔，多个锤头46、刀片47利用轴孔套装在刀锤连接轴442上，锤头46、刀片47两侧分别设置有卡环，卡环安装在刀锤连接轴442的环槽内，利用卡环定位锤头46、刀片47，每个刀锤连接轴442上的锤头46、刀片47间隔排列。
转子盘44利用主轴通孔套装在主轴45上，转子盘44的主轴通孔、主轴45外壁分别设置有键槽，固定键443安装在键槽内，利用固定键443将转子盘44固定在主轴45上。
步骤1.2：破碎搓揉机对铝回收废品进行破碎、脱漆、脱水，将铝回收废品破碎成铝颗粒；破碎过程中刀片47、锤头46持续对铝回收废品进行剪切、摩擦、搓揉，产生的热量将铝回收废品携带的水蒸发。
将回收的铝回收废品送入破碎搓揉机，破碎搓揉机的转子盘44带动刀片、锤头46击打、摩擦、搓揉铝回收废品表面，摩擦生热将铝回收废品带入的水蒸发，铝回收废品所在的空间温度120-200℃；铝回收废品中残余水分全部蒸发，物料水分含量为零，从而回收破碎过程中能量并利用。
对于附有漆面的铝回收废品，破碎搓揉机的转子盘44带动锤头46击打、摩擦铝回收废品表面，实现脱漆，避免焙烧脱漆造成的烧损。
转子盘44带动刀片47剪切，锤头46揉搓，铝回收废品形成铝颗粒。
综合作用下，经破碎后的铝颗粒筛分后，将粒度达到要求(小于10mm)的铝颗粒送入主料仓，粒度大于10mm的铝颗粒原料重新送入破碎搓揉机进行剪切。
步骤2：将铝颗粒作为原料I，选用碳酸钙或者氧化钙作为原料II，将原料I与原料II进行混合，搅拌后配置成混合料；
根据钢厂生产流程特性相应制定和调整原料I与原料II的比例。
主料仓将铝颗粒输送到配料室，配料存储仓将配料或者辅料按照设定比例经计量后输送到配料室，在配料室中通过搅拌混合料。
原料I与原料II通过计量装置分别计算重量，按照设定比例混合。将铝颗粒作为主料(铝颗粒的占比为10-90wt％)将碳酸钙或者氧化钙作为原料II(碳酸钙或者氧化钙的占比为10-90wt％)，原料I与原料II按设定比例混合并拌合均匀成混合料。
本发明优选实施例中，钙铝脱硫脱氧剂型料中，原料I占总重量分别为：50-50wt％、35-65wt％、45-55wt％或者40-60wt％。或者原料II占总重量分别为：50-50wt％、35-65wt％、45-55wt％或者40-60wt％。
步骤3：混合料送入压球机压制成钙铝脱硫脱氧剂型料。
钙铝脱硫脱氧剂型料的形状可以是球状、椭圆球形或者其他便于使用的形状。钙铝脱硫脱氧剂型料的外径小于38mm。对于手动抛送脱氧剂的工艺，需要较大外形，钙铝脱硫脱氧剂型料外径在38-400mm之间。
压制球状的钙铝脱硫脱氧剂型料过程中，使用大压力辊式磨具对混合料施加压力造球，钙铝脱硫脱氧剂型料的成型好，粘接性好，便于运输。
压球机的两个压辊成位置相对，每个压辊在侧壁上设置有多个半球形凹坑，两个压辊上的凹坑位置相对；混合料从料斗进入压球机，落入两个压辊之间，通过两个压辊将混合料压制成球形的钙铝脱硫脱氧剂型料。
在现有的炼钢过程中投送脱氧剂时，金属铝浮在钢液表面并暴露在大气环境下，容易被氧化，形成烧损，降低钢液脱氧效果。投送本发明的钙铝脱硫脱氧剂型料时，因为非金属钙质物包裹在金属铝表面形成保护，非金属钙质物起脱硫作用并造渣；同时，由于非金属钙质物的包裹，金属铝在钢液表面不容易烧损，非金属钙质物脱硫、造渣同时，保护铝能够顺利进入钢液，进行脱氧并造渣形成氧化铝。
本发明所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离技术方案的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种钙铝脱硫脱氧剂型料的制备方法，其特征在于，包括：
将收集到的铝回收废品进行破碎，利用破碎过程产生的热量脱水，利用破碎过程中的摩擦脱漆，铝回收废品破碎形成铝颗粒；
将铝颗粒作为原料I，碳酸钙或者氧化钙作为原料II，原料I与原料II进行混合、搅拌、配料后形成混合料，混合料压制成钙铝脱硫脱氧剂型料。
2.如权利要求1所述的钙铝脱硫脱氧剂型料的制备方法，其特征在于，铝回收废品选用废易拉罐、汽车废水箱、铝废散热片或者废铝刨花。
3.如权利要求1所述的钙铝脱硫脱氧剂型料的制备方法，其特征在于，破碎过程中，对于附有漆面的铝回收废品，利用的机械去除方式脱漆；利用破碎过程产生的热量脱水，铝回收废品所在的空间温度高于120℃，实现回收破碎过程所消耗的能量。
4.如权利要求1所述的钙铝脱硫脱氧剂型料的制备方法，其特征在于，铝回收废品采用破碎搓揉机进行破碎和脱漆，破碎搓揉机包括：壳体、底座料仓、衬板、转子盘、主轴、锤头、刀片、料筛；壳体的下部固定在底座料仓上部，壳体的底部设置有破碎出料口，侧部设置有筛料出料口，上部设置有破碎入料口；料筛利用弹簧连接在壳体内腔下方，料筛的末端伸出筛料出料口并连接料筛电机，通过料筛电机带动料筛振动；衬板固定在壳体的侧部内壁上，主轴两端分别安装在壳体侧壁的轴座上，端部连接主轴电机，通过主轴电机带动主轴转动；转子盘包括：转子盘单体、刀锤连接轴、固定键，转子盘单体设置有多个连接轴通孔，中心处设置有主轴通孔，多个呈圆周排列的连接轴通孔位于主轴通孔外侧；多个刀锤连接轴的两端分别连接在两个转子盘单体的多个连接轴通孔内，多个刀锤连接轴互相平行；锤头、刀片在端部设置有轴孔，多个锤头、刀片利用轴孔套装在刀锤连接轴上，轴孔两侧分别设置有卡环，卡环安装在刀锤连接轴的环槽内，利用卡环定位，每个刀锤连接轴上的锤头、刀片间隔排列；转子盘利用主轴通孔套装在主轴上，转子盘的主轴通孔、主轴外壁分别设置有键槽，固定键安装在键槽内，利用固定键将固定转子盘固定在主轴上。
5.如权利要求4所述的钙铝脱硫脱氧剂型料的制备方法，其特征在于，采用破碎搓揉机对铝回收废品进行脱水和脱漆，包括：
将回收的铝回收废品收集并形成废旧金属材料压缩包，废旧金属材料压缩包送到拆包疏散机；拆包疏散机拆散废旧金属材料压缩包，将铝回收废品送入输送机，输送机将铝回收废品送入破碎搓揉机；
破碎搓揉机对铝回收废品进行破碎、脱漆、脱水，将铝回收废品破碎成铝颗粒；刀片、锤头持续对铝回收废品进行剪切、摩擦、搓揉、击打，破碎过程产生的热量将铝回收废品携带的水蒸发，实现脱水。
6.如权利要求1所述的钙铝脱硫脱氧剂型料的制备方法，其特征在于，铝颗粒的粒度小于10mm。
7.使用权利要求1～6任一项所述的制备方法得到的钙铝脱硫脱氧剂型料，其特征在于，将铝颗粒作为原料I，碳酸钙或者氧化钙作为原料II，原料I的占比为10-90wt％，其余为原料II。
8.如权利要求7所述的钙铝脱硫脱氧剂型料，其特征在于，原料I的占比为：35-65wt％，其余为原料II。
9.如权利要求7所述的钙铝脱硫脱氧剂型料，其特征在于，原料I的占比为：45-55wt％，其余为原料II。
10.如权利要求7所述的钙铝脱硫脱氧剂型料，其特征在于，原料I的占比为：40-60wt％，其余为原料II。
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