CN1201023C - 铝钙复合脱硫剂及其生产方法和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生铁的精炼领域，主要涉及铁水的脱硫处理。本发明所述的铝钙复合脱硫剂的化学成分(重量%)为：CaO 40-75%，Al2O35-30%，C1-8%，Al2-15%，氯盐1-10%，添加剂1-5%，润滑剂1-5%，SiO2≤10%，MgO≤10%。其生产方法包括配料、破碎、研磨、混合和活化处理，研磨后的粒度要求80-100目；活化处理的参数为：处理温度300-500℃，处理时间20-60分钟，经活化处理后的混合料再加入添加剂和润滑剂，再混合均匀，即成为本发明铝钙复合脱硫剂。本发明铝钙复合脱硫剂的使用方法包括喷吹法和机械搅拌法。
Description
技术领域
本发明属于生铁的精炼领域，主要涉及铁水的脱硫处理。
背景技术
降低钢中[P]、[S]含量，消除钢材”热脆”，提高钢材品质，是目前钢铁冶金的发展要求和趋势。在转炉炼钢中，根据当前钢铁冶金工艺发展的要求，一方面对钢材成品硫要求日益严格；另一方面同时要求减轻转炉脱硫压力。为此，铁水脱硫已成为人们关注的问题。另外，如何解决脱硫反应界面的热力学条件，解决脱硫反应后渣铁分离问题，成为关系脱硫综合效果的重要因素之一。
在现有技术中，所采用的脱硫剂有CaO、CaF2，该脱硫剂的缺点是脱硫效率低，脱硫单耗大，达10-12kg/吨铁水，铁水温降大。另外，也有采用金属Mg作为脱硫剂，但该脱硫剂成本高，脱硫渣状态差，渣铁分离困难，需加聚渣剂，使成本更高。
发明内容
本发明的目的是提供一种脱硫效果好、成本低的，能满足铁水炉外预处理脱硫的铝钙复合脱硫剂及其生产方法和使用方法。
针对上述目的，本发明采用了一种铝钙复合脱硫剂，它的化学成分(重量％)为：CaO 40-75％，Al2O3 5-30％，C 1-8％，Al 2-15％，氯盐1-10％，添加剂1-5％，润滑剂1-5％，另限制成分SiO2≤10％，MgO≤10％。
其中氯盐为KCl或NaCl中的任一种。
添加剂为CaCl2、NaCO3或CaF2中的任一种。
润滑剂为石墨或硅油中的任一种。
采用本发明铝钙复合脱硫剂在铁水预处理脱硫的使用过程中，CaO可与铁水中的硫形成CaS，并进入脱硫渣中而被带出铁水液面，从而达到脱硫的目的，故被用作脱硫剂主要成分；Al2O3在高温下可与富余CaO结合生成7Al2O3l2CaO，该渣系与脱硫产物CaS亲和性好，易于吸附CaS并上浮排出铁水液面，从而提高脱硫效率；Al具有强还原性，在脱硫反应过程中，在铁水中局部形成强还原气氛，可有效改善脱硫反应的热力学条件，加速脱硫反应进行；同时Al2O3和CaO形成低熔点钙铝酸盐，降低了渣熔点，改善了渣流动性，提高了S在渣钢界面及渣中的传质速度，可提高脱硫效果；此外，形成的钙铝酸盐能与脱硫生成的CaS很好地湿润和溶解，利于结合长大后上浮排出铁水液面，达到洁净铁水的目的。上浮后脱硫渣属铝钙质渣系，聚渣性好，渣铁界面张力大，脱硫渣不易与铁水浸润造成渣中硫重新进入铁水中，造成铁回硫。该脱硫剂中加入添加剂和润滑剂，能改善脱硫反应过程的动力学条件和热力学条件，提高S在渣钢界面的传质速度，提高脱硫剂的利用率，进而在保证脱硫效果的前提下降低脱硫生产综合成本。
本发明所述的铝钙复合脱硫剂的生产方法，其工序包括配料、破碎、研磨、混合、活化处理和最后混合，现分述如下：
(1)配料、破碎、研磨和混合
按如下重量百分比的化学成分进行配料：CaO 40-75％，Al2O35-30％，C 1-8％，Al 2-15％，KCl或NaCl中的任一种1-10％，CaCl2、Na2CO3或CaF2中的任一种为1-5％，SiO2≤10％，MgO≤10％，以铝钙复合脱硫剂的总重量为基准；
上述原料配备后，再经过破碎、研磨，并充分混合均匀，最终粒度控制在80-100目。
(2)活化处理
将研磨并充分混合均匀的上述原料放置于加热炉中，进行活化处理，处理温度为300-500℃，处理时间20-60分钟。
(3)最后混合
在经活化处理后的混合料中加入1～5％的CaCl2、Na2CO3或CaF2和加入1～5％的石墨或硅油，以铝钙复合脱硫剂的总重量为基准，之后再混合均匀，即成为本发明铝钙复合脱硫剂。
本发明所述的铝钙复合脱硫剂使用方法包括喷吹方法和机械搅拌法。
(1)喷吹方法
采用自加压罐车将铝钙复合脱硫剂粉料输入高位料罐中，再经专用喷吹设备，以N2为载气，通过插入铁水中的浸入式喷枪，将脱硫剂喷入铁水中；铝钙复合脱硫剂的喷吹加入量为5～10kg/吨铁水。
(2)机械搅拌法
将脱硫剂直接投入铁水罐或鱼雷罐车中，通过机械搅拌方式，将脱硫剂与铁水充分混合。
采用本发明所述的铝钙复合脱硫剂及其使用方法，可有效地脱除铁水中的硫，脱硫率可达≥80％，脱硫剂单耗低，单耗≤10kg/吨铁水。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
①脱硫效果好，脱硫率可达≥80％。
②脱硫剂单耗低，单耗≤10kg/吨铁水，使用成本低。
③原料来源广泛，生产方法及其生产设备简单，投资小，见效快，生产成本低。
④脱硫过程中，铁水温降小，喷吹时间短，生产效率高。
具体实施方式
根据本发明铝钙复合脱硫剂的化学成分范围，制备了3批铝钙复合脱硫剂，在配料中，首先配备CaO、Al2O3、C、Al和氯盐原料，上述原料经破碎、研磨和混合后，进行活化处理，其处理参数如表2所示。活化处理后再加入配备好的添加剂和润滑剂，并充分混合均匀，即成为本发明铝钙复合脱硫剂。三批铝钙复合脱硫剂的化学成分如表1所示。
将上述制备的批号1的铝钙复合脱硫剂在100kg感应炉所熔炼的铁水中，利用喷吹脱硫装置，以N2作为载气进行脱硫试验，试验用生铁块熔化成铁水，并通过添加硫化亚铁调整铁水处理前的原始含硫量。共进行了8次脱硫试验，试验参数和试验结果如表3所示。
另外，采用上述制备的批号2铝钙复合脱硫剂在50吨的铁水包中，采用喷吹法处理工艺进行脱硫试验，以N2为助吹气体，进行喷吹处理，共进行了13次试验，处理工艺参数如表4所示，试验结果如表5所示。试验中铝钙复合脱硫剂单耗为5-6Kg/吨铁水。
表1实施例铝钙复合脱硫剂的化学成分(重量％)
| 批号 | CaO | Al2O3 | Al | C | SiO2 | MgO | 氯盐 | 添加剂 | 润滑剂 |
| 1 | 62.4 | 12.0 | 5.5 | 3.7 | 3.3 | 4.8 | KCl3.1 | CaCl23.2 | 石墨2.0 |
| 2 | 70.3 | 5.3 | 7.1 | 7.0 | 4.9 | KCl2.9 | CaF21.2 | 硅油1.3 | |
| 3 | 45.9 | 20.4 | 11.4 | 4.8 | 5.8 | NaCl5.9 | Na2CO32.4 | 石墨3.4 |
表2实施例铝钙复合脱硫剂活化处理参数
| 批号 | 温度，℃ | 时间，min |
| 1 | 460 | 22 |
| 2 | 300 | 42 |
| 3 | 380 | 35 |
表3实施例100kg感应炉铁水脱硫试验参数及试验结果
| 序号 | 单耗kg/t铁水 | 喷吹时间min | 铁水温度℃ | 铁水硫含量，％ | 元素脱除率，％ | ||
| 脱硫前 | 脱硫后 | C | S | ||||
| 1 | 10 | 11.5 | 1309 | 0.098 | 0.019 | 2.45 | 80.1 |
| 2 | 9.2 | 14.1 | 1294 | 0.103 | 0.019 | 5.92 | 81.4 |
| 3 | 10 | 14.1 | 1308 | 0.093 | 0.016 | 2.62 | 82.7 |
| 4 | 8.1 | 13.7 | 1312 | 0.079 | 0.010 | 3.17 | 87.3 |
| 5 | 9.5 | 12.4 | 1296 | 0.092 | 0.013 | 1.95 | 85.9 |
| 6 | 9.1 | 13.9 | 1318 | 0.0979 | 0.017 | 3.77 | 82.8 |
| 7 | 8.0 | 10.9 | 1319 | 0.094 | 0.012 | 2.80 | 87.1 |
| 8 | 8.0 | 11.8 | 1305 | 0.074 | 0.0065 | 3.47 | 91.1 |
表4实施例50吨铁水包脱硫喷吹处理工艺参数
| 流态化 | 助吹 | 枪位，m | ||
| 流量，m3/h | 压力，Mpa | 流量，m3/h | 压力，Mpa | |
| 15-20 | 0.45-0.5 | 15-25 | 0.47-0.5 | 1.4-1.8 |
表5实施例50吨铁水包脱硫处理效果
| 项目 | 铝钙复合脱硫剂应用效果 |
| 统计炉次 | 13 |
| 平均脱硫率，％ | 86.56 |
| 平均碳烧损，％ | 2.32 |
| 平均温降，℃ | 21.54 |
| 平均喷吹时间，min | 10.66 |
Claims (3)
1、一种铁水脱硫用铝钙复合脱硫剂，其特征在于它的化学成分及其重量百分比为：CaO 40-75％，Al2O3 5-30％，C 1-8％，Al 2-15％，氯盐1-10％，添加剂1-5％，润滑剂1-5％，SiO2≤10％，MgO≤10％。，所述的氯盐选自KCl或NaCl，所述的添加剂选自CaCl2、Na2CO3或CaF2，所述的润滑剂选自石墨或硅油。
2、一种权利要求1所述的铝钙复合脱硫剂的生产方法，包括配料、破碎、研磨、混合、活化处理和最后混合，其特征在于：
(1)配料、破碎、研磨和混合
按如下重量百分比的化学成分进行配料：CaO 40-75％，Al2O35-30％，C 1-8％，Al 2-15％，KCl或NaCl中的任一种1-10％，CaCl2、Na2CO3或CaF2中的任一种为1-5％，SiO2≤10％，MgO≤10％，以铝钙复合脱硫剂的总重量为基准；
上述原料配备后，再经过破碎、研磨，并充分混合均匀，最终粒度控制在80-100目；
(2)活化处理
将经充分混合均匀的上述原料在加热炉中进行活化处理，处理温度为300-500℃，处理时间20-60分钟；
(3)最后混合
在经活化处理后的混合料中加入1～5％的CaCl2、Na2CO3或CaF2和加入1～5％的石墨或硅油，以铝钙复合脱硫剂的总重量为基准，之后再混合均匀，即成为本发明铝钙复合脱硫剂。
3、一种权利要求1所述的铝钙复合脱硫剂的使用方法，其特征在于：
采用喷吹方法，用自加压罐车将铝钙复合脱硫剂粉料输入高位料罐中，再经专用喷吹设备，以N2为载气，通过插入铁水中的浸入式喷枪，将脱硫剂喷入铁水中；铝钙复合脱硫剂的喷吹加入量为5～10kg/吨铁水。
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