CN116162846B - 一种由铜熔炼渣生产的高硫铜铁合金的脱硫方法及铜铁合金 - Google Patents

一种由铜熔炼渣生产的高硫铜铁合金的脱硫方法及铜铁合金 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种由铜熔炼渣生产的高硫铜铁合金的脱硫方法及铜铁合金，脱硫方法具体包括以下步骤：S1.深度脱硫处理：将高硫铜铁合金与脱硫剂及还原性助剂一同升温至脱硫温度进行深度脱硫；S2.渣/金沉降分离：待脱硫完成后，低硫铜铁合金经静置沉降后与含硫渣分离。本发明提供了一种由铜熔炼渣生产的高硫铜铁合金的脱硫方法，通过向熔融的高硫铜铁合金中加入脱硫剂及还原性助剂可实现高硫铜铁合金的深度脱硫，本发明具有操作简单、适应性强、经济可行等优点，可处理硫含量为1％以上的高硫铜铁合金。

Description

一种由铜熔炼渣生产的高硫铜铁合金的脱硫方法及铜铁合金
技术领域
本发明涉及铜铁合金领域，具体为一种由铜熔炼渣生产的高硫铜铁合金的脱硫方法及铜铁合金。
背景技术
钢中硫含量超标会导致钢发生热脆现象，钢易轧裂，从而降低钢的性能。铜铁合金是制备含铜钢的重要原料，但由于铜相较于铁具有更强的亲硫特性，铜铁合金脱硫比铁水脱硫更困难，炼钢过程的脱硫方法并不适用于铜铁合金脱硫。此外，铜熔炼渣是铜精矿熔炼生产铜锍过程中的副产物，由于部分铜锍在熔炼过程中未能与铜熔炼渣分离，从而留在铜熔炼渣中，导致铜熔炼渣中硫含量远高于铁矿石，因此，由铜熔炼渣生产的铜铁合金中硫含量也远高于普通铁水。
在钢铁行业中，传统的脱硫工序主要为高炉脱硫及转炉脱硫。高炉脱硫主要是在高炉炼铁过程中加入一定量的碱性氧化物以实现脱硫的目的，转炉脱硫则是在铁水中加入脱硫剂以脱除铁水中的硫。随着优质铁矿石逐年减少，高硫铁矿石及其他高硫含铁二次资源也被当作炼铁原料。但高炉脱硫及转炉脱硫的脱硫能力有限，不能处理硫含量高的铁矿石或铁水，限制了高硫铁矿石及高硫含铁二次资源的利用。申请号为201710068962.4的中国专利提供了一种转炉铁水脱硫的方法，通过调整脱硫制度及加入锰铁实现脱除铁水中70％的硫，申请号为201510698459.8的中国专利则通过调整脱硫制度，提供了一种能够降低脱硫剂用量的脱硫方法。但这两种方法均无法处理硫含量为1％以上的高硫铁水。申请号为201010167157.5的中国专利提出了一种利用铜渣熔融还原制备低硫铁水的方法，通过向熔融还原完成后的合金-渣体系中加入由CaO、BaO和CaF2组成的脱硫剂并喷吹CO气体以实现铁水脱硫。但该方法脱硫要求还原渣处于强碱性条件，而还原渣中含有大量的SiO2等酸性氧化物，因此需要大量的碱性脱硫剂调整还原渣碱度从而实现铜铁合金脱硫，脱硫后的渣中含2.7％以上的FeO，严重影响铁的回收率。申请号为201611056424.5的中国专利提出了一种铜渣脱硫的方法，通过向铜渣中喷入氧化性气体，使铜渣中的硫以二氧化硫的形式进入烟气中，从而实现脱硫的目的。但此方法会导致铜渣中+2价铁被氧化为+3价，从而显著提高了铜渣的熔点，需要添加大量的助剂以降低铜渣熔点，且需消耗更多的还原剂，不利于后续铁的回收。
随着廉价铜铁合金应用的拓展，亟需一种低成本、经济可行的高硫铜铁合金的脱硫方法，以实现铜铁合金在含铜钢中的实际应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种由铜熔炼渣生产的高硫铜铁合金的脱硫方法及铜铁合金，能够实现高效、经济地脱硫，以深度脱除高硫铜铁合金中的硫，从而拓宽铜铁合金的应用领域。
第一方面，本发明提供了一种由铜熔炼渣生产的高硫铜铁合金的脱硫方法，采用以下技术方案：
一种由铜熔炼渣生产的高硫铜铁合金的脱硫方法，具体包括以下步骤：
S1.深度脱硫处理：将高硫铜铁合金与脱硫剂及还原性助剂一同升温至脱硫温度进行深度脱硫；
S2.渣/金沉降分离：待脱硫完成后，低硫铜铁合金经静置沉降后与含硫渣分离。
可选的，步骤S1中，按质量百分比计，高硫铜铁合金中硫含量为1％以上。
可选的，步骤S1中，所述还原性助剂为焦炭、煤粉、石墨中的一种或多种，所述脱硫剂为CaO和Al2O3的混合物。
可选的，所述脱硫剂、还原性助剂与高硫铜铁合金的质量比为0.1～0.6：0.05～0.3：1。
优选的，所述脱硫剂、还原性助剂与高硫铜铁合金的质量比为0.2～0.6：0.05～0.15：1。
可选的，所述脱硫剂中Al2O3与CaO的质量比为0～1：1，其中，Al2O3的质量不为0。
优选的，所述脱硫剂中Al2O3与CaO的质量比为0.3～0.5：1。
可选的，步骤S2中，按质量百分比计，低硫铜铁合金中硫含量＜0.2％。
可选的，步骤S2中，按质量百分比计，低硫铜铁合金中硫含量＜0.03％。
第二方面，本发明提供一种低成本的铜铁合金，由前述的由铜熔炼渣生产的高硫铜铁合金的脱硫方法制备得到。
综上所述，本发明具有以下至少一种有益效果：
1.本发明提供了一种由铜熔炼渣生产的高硫铜铁合金的脱硫方法，通过往熔融高硫铜铁合金中加入脱硫剂及还原性助剂共同作用，可实现高硫铜铁合金的深度脱硫。本发明具有操作简单、适应性强、经济可行等优点，可处理硫含量为1％以上的高硫铜铁合金，较佳的，脱硫后得到的低硫铜铁合金的硫含量＜0.2％，更佳的，脱硫后得到的低硫铜铁合金的硫含量＜0.03％，填补了高硫铜铁合金脱硫的空白。
2.本发明提供的一种由铜熔炼渣生产的高硫铜铁合金的脱硫方法，利用特定种类和配比的脱硫剂和还原性助剂，实现了较佳的脱硫效果，降低了助剂的用量。
3.本发明提供的一种由铜熔炼渣生产的高硫铜铁合金的脱硫方法，利用廉价的脱硫剂和还原性助剂，协同促进脱硫效果，并且进一步降低脱硫及铜铁合金生产成本。
具体实施方式
本发明提供一种由铜熔炼渣制备铜铁合金的脱硫方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
铜熔炼渣可通过火法冶炼回收铜铁合金，为制备含铜钢提供原料，由于回收的铜铁合金存在高硫含量的特点，为了避免硫含量超标导致钢发生热脆现象，相关技术中，通过提高脱硫剂的添加量、利用复杂高成本脱硫剂和还原性助剂以实现脱硫，然而对于硫含量为1％以上的高硫铜铁合金，仍然无法实现较好的脱硫效果。申请人系统研究发现，通过向熔融的高硫铜铁合金中加入独创的脱硫剂及还原性助剂可实现高硫铜铁合金的深度脱硫。本发明的高硫铜铁合金是指，按质量百分比计，硫含量为1％以上的铜铁合金；低硫铜铁合金是指硫含量＜1％的铜铁合金。具体的，高硫铜铁合金的脱硫温度为1450～1550℃，还原性助剂为焦炭、煤粉、石墨中的一种或多种，脱硫剂为CaO和Al2O3的混合物。脱硫剂、还原性助剂与高硫铜铁合金的质量比为0.1～0.6：0.05～0.3：1，优选为0.2～0.6：0.05～0.15：1，更优选为0.4～0.6：0.05～0.15：1。脱硫剂中Al2O3与CaO的质量比为0～1：1，其中，Al2O3的质量不为0，优选的，脱硫剂中Al2O3与CaO的质量比为0.3～0.5：1。
高硫铜铁合金脱硫后仅去除S以及增加了C含量，Fe、Cu并不会在脱硫过程中减少，均存在于合金中，而C能够在后续钢的精炼过程中作为燃料提供热量。待脱硫完成后，低硫铜铁合金经静置沉降后与含硫渣分离，操作简便，过程容易控制。制备得到的低硫铜铁合金，按质量百分比计，较佳的，硫含量＜0.2％，更佳的，硫含量＜0.03％，可以满足各种含铜钢的生产要求。
下面通过具体的实施例对本发明作进一步地说明。
以下实施例中使用的高硫铜铁合金由铜熔炼渣制备所得，铜熔炼渣成分为：TFe35.5％，TCu 4.5％，CaO 2.87％，SiO2 18.17％，MgO 2.63％，Al2O3 1.98％，S 1.09％，在温度为1400℃条件下，加入还原剂石墨、助剂CaO进行深度还原，形成高硫铜铁合金。其中，助剂CaO加入量根据铜熔炼渣的碱度决定，碱度R＝ω(CaO)/ω(SiO2)，控制碱度为0.43，还原剂的加入量按还原剂石墨与铜熔炼渣质量比为0.14：1加入。制备得到的高硫铜铁合金成分如表1所示：
表1高硫铜铁合金成分表
实施例1
S1.深度脱硫处理：将高硫铜铁合金与脱硫剂及还原性助剂一同升温至1500℃进行深度脱硫。
其中脱硫剂为Al2O3与CaO的混合物，Al2O3与CaO的质量比为0：1，还原性助剂采用石墨，脱硫剂、还原性助剂与高硫铜铁合金的质量比为0.6：0.15：1。
S2.渣/金沉降分离：待脱硫完成后，低硫铜铁合金经静置沉降后与含硫渣分离。采用碳硫分析仪对低硫铜铁合金进行检测，按质量百分比计，测得低硫铜铁合金中碳、硫含量分别为3.0％、0.9％。
实施例2
实施例2与实施例1的区别之处在于，脱硫剂为Al2O3和CaO的混合物，Al2O3与CaO的质量比为1：1。采用碳硫分析仪对得到的低硫铜铁合金进行检测，按质量百分比计，测得低硫铜铁合金中碳、硫含量分别为3.0％、0.8％。
实施例3
实施例3与实施例1的区别之处在于，Al2O3与CaO的质量比为0.5：1。采用碳硫分析仪对得到的低硫铜铁合金进行检测，按质量百分比计，测得低硫铜铁合金中碳、硫含量分别为4.6％、0.002％。
实施例4
实施例4与实施例3的区别之处在于，脱硫剂、还原性助剂与高硫铜铁合金的质量比为0.6：0.025：1。采用碳硫分析仪对得到的低硫铜铁合金进行检测，按质量百分比计，测得低硫铜铁合金中碳、硫含量分别为0.66％、1.7％。
实施例5
实施例5与实施例3的区别之处在于，脱硫剂、还原性助剂与高硫铜铁合金的质量比为0.2：0.05：1。采用碳硫分析仪对得到的低硫铜铁合金进行检测，按质量百分比计，测得低硫铜铁合金中碳、硫含量分别为4.3％、0.15％。
实施例6
实施例6与实施例3的区别之处在于，脱硫剂、还原性助剂与高硫铜铁合金的质量比为0.4：0.05：1。采用碳硫分析仪对得到的低硫铜铁合金进行检测，按质量百分比计，测得低硫铜铁合金中碳、硫含量分别为4.5％、0.02％。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种由铜熔炼渣生产的高硫铜铁合金的脱硫方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1.深度脱硫处理：将高硫铜铁合金与脱硫剂及还原性助剂一同升温至脱硫温度进行深度脱硫；
S2.渣/金沉降分离：待脱硫完成后，低硫铜铁合金经静置沉降后与含硫渣分离；
步骤S1中，按质量百分比计，高硫铜铁合金中硫含量为1％以上；
所述还原性助剂为焦炭、煤粉、石墨中的一种或多种，所述脱硫剂为CaO和Al2O3的混合物；
所述脱硫剂、还原性助剂与高硫铜铁合金的质量比为0.1～0.6：0.05～0.3：1；
所述脱硫剂中Al2O3与CaO的质量比为0.3～0.5：1；
步骤S2中，按质量百分比计，低硫铜铁合金中硫含量＜0.2％。
2.根据权利要求1所述的由铜熔炼渣生产的高硫铜铁合金的脱硫方法，其特征在于，所述脱硫剂、还原性助剂与高硫铜铁合金的质量比为0.2～0.6：0.05～0.15：1。
3.根据权利要求1所述的由铜熔炼渣生产的高硫铜铁合金的脱硫方法，其特征在于，步骤S2中，按质量百分比计，低硫铜铁合金中硫含量＜0.03％。
4.一种铜铁合金，由权利要求1-3中任一项所述的由铜熔炼渣生产的高硫铜铁合金的脱硫方法制备得到。
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