CN85104955A - 金属液脱硫工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在浇包内，尤其是在混铁浇包内金属液的脱硫工艺，用运载气体首先将铝，然后将石灰(CaO)吹入金属液。本发明的特征在于，运载气体以2到20升(标准温度和压力条件运载气体)(S·T·P)/公斤(脱硫剂)的比率，将金属液内能放出气体的固体同石灰一起吹入金属液。

Description

本发明涉及在装有金属液的浇包内，尤其是在混铁浇包内原铁的脱硫工艺，上述浇包设有潜没式吹管，首先向金属液内加入铝，然后用运载气体吹入石灰。

向金属液内吹入细颗粒脱硫剂在近年来日益受到重视。在这个工艺中，使用了以碳化钙和镁的为基的添加剂。尽管这些脱硫剂是高效的，它们却相当昂贵。

因为石灰是相当便宜的添加剂，因而业已推荐使用石灰基脱硫剂。它们有需要量大的缺点，然而为了得到所希望的脱硫效果，大量的石灰脱硫剂是必需的。实际上，由于产生大量的熔渣，会引起很多困难。浇包内很大体积的大量熔渣会相应减小浇包的运转能力。进而，熔渣易沉积在浇包内壁上，所以进一步限制了运转能力。此外，熔渣含有大量的铁滴，这造成大量铁损失。

从德国专利说明书3，004，937已经知道，脱硫剂主要由石灰，还有10到40%（按重量）的碱土金属碳酸盐或碱土金属氢氧化物、2到20%（按重量）的碳、2到10%（按重量）从碱金属氟化物、碱土金属氟化物、冰晶石与氟硅酸钠组中至少挑选出的一种氟化物以及0.015到1.0%（按重量）的硅油表面活性剂组成。

在利用石灰作为脱硫剂的进一步研制中，向脱硫剂内渗入铝（德国Aus    legeschzift    2，531，047），或者用高比率运载气体，首先将铝，然后将石灰吹入金属液，用于运载石灰的高比率非氧化气体（例如氮气），也用作在金属液内喷洒石灰粉粒和在熔池内产生环流。然而，这造成许多缺点，因为由于不完全扩散，石灰不能充分发挥它的效用。并且，由于高运载气体比率而引起金属液大量飞溅（SDS日本钢铁协会工艺）。也必须考虑到浇包入口区耐火内衬大范围的逐渐耗损。

在已知的用石灰作为脱硫剂进行脱硫的工艺过程中，2CaO+2S＝2CaS+O₂反应产生的氧与金属液内的硅结合，产生二氧化硅（SiO₂）。随着吹入石灰，该二氧化硅形成了硅酸二钙，而硅酸二钙形成固体层包裹住石灰粉粒。结果，不利于石灰粉粒的脱硫效果。

在已知利用石灰的脱硫工艺过程中，在熔料中另外还吹入铝，脱硫反应CaO+S产生的氧与被吹入熔料中的铝粒结合，产生三氧化二铝（Al₂O₃）。已经产生的三氧化二铝与被吹入的石灰结合，产生铝酸钙层n·CaO·Al₂O₃。与硅酸二钙固体比较，铝酸钙层在1350℃以上主要处于液体状态，它有着良好的脱硫能力。

本发明的目的是降低所需的运载气体比率和含石灰脱硫剂的耗量。

按照本发明方法，当以2到20升（标准温度和压力条件运载气体）（S·T·P）/公斤（脱硫剂）的比率，将在金属液内能放出气体的固体同石灰一起吹入金属液内时，就能达到本发明目的。

意外的是，已经发现，放气固体和低运载气体比率相结合的特殊方法，产生非常好的脱硫效果和容易控制的设备操作。

放气固体最好是碱土碳酸盐和（或）碱土氢氧化物，被吹入的碱土碳酸盐是石灰石或白云石，而被吹入的碱土氢氧化物是消石灰，更是特别有利。

在金属液加热时，这些物质自发地放出二氧化碳（CO₂）或者水蒸汽，并在金属液内引起粉粒的充分扩散和强环流，而强环流是使金属液熔池内产生的均衡浓度所必不可少的。

然而，在金属液处于热力学状态下的温度时，二氧化碳（CO₂）和水蒸汽是强氧化气体。因此，专家们期望这些气体与被吹入的铝，按照以下方程式发生充分反应。

然而意外的是，已经发现，根据本发明工艺生产脱硫剂的耗量可以大大降低，并且也没有发生上述的一些缺点。由于2到20升，最好是3到8升（标准温度和压力条件运载气体）（S·T·P）/公斤（脱硫剂）低运载气体比率的缘故，恰当的装置操作是可能的。混铁浇包既没有发生喷溅，也没有发生严重结。

有效地减少了高运载气体比率情况下的典型内衬耗损。此外，由于低运载气体比率和不削弱脱硫反应，根据本发明另外的特点，使用廉价的压缩空气代替其它所需要的较昂贵的运载气体（诸如氮气）也是可能的。

最好用运载气体将细颗粒形态的铝吹入金属液。但是也可以借助适当的设备，把铝丝放入金属液。在金属液的温度至少为1350℃时，最适宜将铝和脱硫剂输入金属液。

根据本发明的最好具体作法，用惰性气体（诸如丙烷、氮、氩等），将铝在1到4分钟内，以每公吨金属液0.2到0.7公斤的用量吹入金属液，脱硫剂最好由40到70%的石灰和30到60%（按重量）的放气固体组成。最好是，将一小部分碳或碳素物质（例如碳、无烟煤、石墨和石油焦炭）以1到10%（按重量）的范围加入脱硫剂混合物。结果，改善了被吹入的混合物流动性，并增强了作为良好脱硫效应前提的还原条件。

被吹入的混合物也可以含有1到10%（按量重量）的萤石，萤石（CaF₂）能降低已形成的铝酸盐的熔点，从而，当熔料温度不高时，铝酸盐不容易固化。此外，还降低了被熔料吸收的铁含量。

这里铝的数量和脱硫混合物的数量，取决于所要求的脱硫程度。

由于运载技术和为了防止铝熔合在潜没式吹管上，也可以将流动性改进剂和（或）防护材料与铝一起吹入金属液。

本发明除了上述优点外，较少量的脱硫剂减少了脱硫成渣的数量，与此相关，也降低了铁的损耗。较少的成渣也减少了混铁浇包内成渣沉积物，在长期内可以认为，这只会轻微地改变混铁浇包的容量。进一步的结果是混铁浇包的熔池几何形状几乎不改变，从而超过延长期这种良好状况也保持不变。

参考下面一些实例对本发明进一步解释如下。

实例1

在这个没有采用本发明工艺的实例中，在3.6分钟期间，将铝粉以每公吨金属液0.4公斤的用量吹入185公吨的金属液内，该金属液装在容量为240公吨的混铁浇包内。然后通过潜没式吹管用氮运载气体吹入由石灰组成的脱硫剂。在熔化态金属液内硫的初始含量为S_A＝0.035%。经过21.7分钟处理后，已经吹入1，170公斤的脱硫剂，这相当于在每公吨金属液内吹入6.3公斤的脱硫剂。经处理后，硫的最终含量为S_E＝0.015%。运载气体比率为75升（标准温度和压力条件运载气体）（S·T·P）/公斤（固体），该固体为吹入的铝粉和吹入的石灰，石灰的输入速度为554公斤/分，这是由

所需的高运载气体比率所致。由此给出总的吹入时间为25分钟。

尽管限制了浇包的负荷，而金属液仍然从浇包出口大量飞溅。由厚耐火层装备的潜没式吹管有两个喷咀型输出孔，为此吹管必须通过浇包出口孔垂直地引进金属液。

实例2

在这个按照本发明工艺的实例中，第一步，通过潜没式吹管用氩运载气体，在2.5分钟期间，将铝粉以每公吨金属液0.2公斤的用量吹入熔料。金属液的重量为200公吨，而浇包的容量仍然是240公吨。

第二步，用压缩空气运载气体，将脱硫剂吹入熔化态金属液，该脱硫剂由60%（按重量）的石灰、40%（按重量）的石灰石和0 0.05%（按重量）的丙醇流动改进剂组成。在金属液内硫的初始含量为S_A＝0.038%，经过8分钟处理后，已经吹入700公斤的脱硫剂。这相当于在每公吨金属液内吹入3.5公斤的脱硫剂。经处理后，硫的最终含量为S_E＝0.012%。运载气体比率为5升（标准温度和压力条件运载气体）（S·T·P）/公斤（固体）。所使用的吹管是由薄耐火层装备的单管型式，吹管倾斜地潜入金属液。尽管吹入时间由25分钟减少到12分钟（包括吹入铝粉的时间）以及混铁浇包的较大负荷水平，而金属液仍然没有发生任何显著的喷溅。

实例3

在这个按照本发明工艺的实例中，第一步，通过潜没式吹管用丙烷运载气体，在4分钟期间，将铝粉以每公吨金属液0.4公斤的用量吹入熔料。金属液的重量为181公吨，而混铁浇包的容量为200公吨。第二步用压缩空气运载气体，将脱硫剂吹入熔料，该脱硫剂由55%（按重量）的石灰、35%（按重量）的消石灰、5%（按重量）的二氟化钙（CaF₂）、5%（按重量）的无烟煤和0.03%（按重量）的单甘湿酯流动改进剂组成。在金属液内硫的初始含量为S_A＝0.015%，经过6.7分钟处理后，已经吹入650公斤的脱硫剂。这相当于在每公吨金属液内吹入3.6公斤的脱硫剂。经处理后，硫的最终含量为S_E＝0.003%。运载气体比率为4升（标准温度和压力运载气体）（S·T·P）/公斤（固体）。在这个具体实例中，仍然使用由薄耐火层装备的单管型吹管，也是倾斜地潜入金属液。包括吹入铝的时间，总吹入的时间仅仅用了10.7分钟。在这个根据本发明的实例中，金属液也没有发生任何显著的喷溅。

Claims (9)

1、在浇包内，尤其是在混铁浇包内金属液的脱硫工艺，用运载气体首先将铝，然后将石灰(CaO)吹入金属液。其特征在于，运载气体以2到20升(标准温度和压力下运载气体)(S·T·P)/公斤(脱硫剂)的比率，将在金属液中能放出气体的固体同石灰一起吹入金属液。

2、根据权利要求1的工艺，其特征在于，所加入的放气固体是碱土金属碳酸盐和（或）碱土氢氧化物。

3、根据权利要求2的工艺，其特征在于，被吹入的碱土金属碳酸盐是石灰石或白云石，而被吹入的碱土氢氧化物是消石灰。

4、根据权利要求1到3的工艺，其特征在于，由40到70%（按重量）的石灰  和30到60%（按重量）放气固体组成的混合物被吹入金属液。

5、根据权利要求1的工艺，其特征在于，碳或碳素物（例如碳、无烟煤、石墨或石油焦炭）的比例，以1到10%（按重量）的范围加进被吹入金属液的混合物。

6、根据权项1的工艺，其特征在于，1到10%（按重量）的萤石加进被吹入金属液的混合物。

7、根据权利要求1的工艺，其特征在于，运载比率为3到8升（标准温度和压力下运载气体）（S·T·P）/公斤（脱硫剂）。

8、根据权利要求1的工艺，其特征在于，用压缩空气将混合物吹入金属液。

9、根据权利要求1的工艺，其特征在于，在金属液的温度至少为1350℃时，将铝和脱硫剂混合物输入金属液。