铁水炉前大幅脱硫或同时三脱彻底解放高炉和转炉制造技术

本发明专利技术公开了一种在出铁场砂口后喷涌的铁水上分撒苏打大幅脱硫脱磷脱硅乃至炼钒钛矿时提钒的铁水预处理新工艺。铁水所含元素在此都连续全面展露出来的，因而该喷涌的铁水可被用来取代现行喷粉冶金。熔渣易熔且流动性好，特别适合及时挡渣与铁水分离以防回磷等；从熔渣和溢出烟尘中可全部回收苏打中的Ｎａ↓［２］Ｏ（所有管道均沿地平走向不影响炉前操作），并付产磷肥等，因而使三脱成本大为降低（竟可使苏达费用为负且铁损为零）。该工艺大大简化现有三脱工艺，堪称循环经济式节约资源型、环保型、可持续发展型完全符合科学发展观的铁水三脱新工艺。为降低纯净钢、普通钢成本、保证钢材质量、彻底解放高炉（出铁无硫磺限制）和转炉（少渣、智能炼钢）创造前所未有的有利条件。是目前钢铁生产中一个全新的强有力的经济增长点。基于同样机理本发明专利技术还可用于其它适宜的火法、湿法冶金及适宜的液－固、液－液相反应等化工过程的优化改造。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁水炉前大幅度脱硫乃至简便的脱磷、脱硅及含钒铁水提钒预处理，降低纯净钢、普通钢成本，彻底解放高炉或其它炼铁炉、转炉或其它炼钢炉操作。高炉炼铁过程中造渣制度要求熔渣(1)在控制铁水中、等元素还原的情况下有尽可能低的熔化温度、熔化性温度及较小的粘度；(2)要具有较高的碱度保证足够脱除铁水中硫的能力(≤0.03％)。有时还要添加一定的MgO，用以提高熔渣的热稳定性和化学稳定性，适应炉温和炉料成分的波动。这样在冶炼低品位铁矿，脉石中含SiO2较高，原、燃料含Al2O3较高时，高碱度炼铁势必造成渣铁比升高，有时甚至高达600-900kg/TP乃至一吨以上，这样就难免使高炉炼铁生产效率低，燃料消耗高，经济效益低下。本专利技术的目的之一就是针对上述问题提出一种解放高炉炼铁的炉前大幅脱硫新工艺。现有炼铁工艺中有各种各样炉外脱硫方法，大多数脱硫都是为减轻下一步炼钢工序脱硫任务而进行的，再有就是仅对偶而出现的号外铁水进行的脱硫处理将脱硫剂在铁水沟铺撒法和连续加入平面流动法，涡流运动或机械或电磁搅拌或转筒回转法等，在铁水罐内有加入脱硫剂后摇动法，机械或气泡搅拌法、气泡泵法，还有喷吹脱硫剂法、插入钟罩或耐火插入杆浸入脱硫剂法、喂丝法、倒罐法、真空法、电解法等。或在入炼钢炉前使脱硫渣与铁水分离。所用脱硫剂包括苏打粉、NaOH、石灰、Ca(OH)2、白云石、石灰石、炭粉、石墨、CaC2、氰氨化钙、硬硼钙石、莹石、CaCl2，Al2O3脱硫脱磷合成渣、丙烷、镁粒、镁焦、镁合金等及其不同组成的混合物，或另外添加一些加入剂促进或缓冲脱硫反应。比较流行有效的铁水脱硫方法是往铁水罐中喷入石灰系列脱硫剂后再计量喷入镁或石灰、镁混合脱硫剂，以提高镁的利用率和综合深度脱硫效率，已获得很好的脱硫效果(双零以下)。但设备投资大，也不适宜我国内多数厂家铁水罐较小，运输紧张等实际条件。本专利技术的特征在于在高炉(也包括冲天炉或其它生产铁水炉)炉前以廉价的脱硫方法大幅度脱除铁水中的，不只是减轻炼钢工序脱硫任务，更主要是减轻高炉或冲天炉或其它生产铁水炉炉内高代价脱硫的负荷。主要是充分利用高炉出铁场大，流动距离长，并且居高冲入铁水罐这一出铁过程良好的动力学条件，从撇渣器后喷涌铁水的小井上方随铁水流连续均匀分撒或喷撒脱硫剂，使脱硫剂与铁水一起流经铁水沟，再居高冲入铁水罐，这样就使脱硫剂与铁水能大体上全面接触根据运动相对性原理，撇渣器(也称砂口、挡渣器)后喷涌的其中所有元素都连续展现出来的铁水接收均匀连续撒下的脱硫剂和向罐装铁水内部喷脱硫剂有着几乎相同的接触反应面积。已为石灰脱硫的试验结果(撇渣器后撒下脱硫剂效果更好一些)所证实。而且根据需要还可特殊设计撇渣器，比如使撇渣器挡渣坝后面的铁水小井孔径设计得小一些(小井前后铁水液面高度差自然增大，因而流量不变)或其它适当方式的设计使铁水喷涌得更激烈或与脱硫剂接触更全面。这种方式投资小见效快，用不着花大量投资建脱硫站(建站不仅增加厂区新的污染源，仅扒渣造成铁损就占工艺成本的一半)，一般厂家均可在短期内成功实施。实验表明将廉价的脱硫剂稍加改造连续均匀地投撒到铁水沟里(尽管尚未撒在撇渣器后的小井处)，在其下游适当距离设撇渣器挡除熔渣，铁水硫已经可降低至双零以下＝0.002％。如果撒在撇渣器后小井所喷涌出的铁水上，效果一定会更好。所以根本不用花费大量投资去建什么脱硫站。当然还可以在增设的撇渣器后小井处所喷涌的铁水上再次均匀投撒脱硫剂以增强脱硫效果。撇渣器也可以是简易的不储存铁水的。或者再在其下游适当距离之一处或多处或在向各铁水罐位分流铁水处，或在各铁水罐的铁水流咀前设贮铁水或不贮铁水式撇渣器或特制撇渣器挡除上一处来的熔渣的同时，再在其后喷涌的铁水上连续均匀投撒或喷撒上述脱硫剂或其它脱硫剂，这样多次挡渣多次投撒脱硫剂效果就会更加好得多。上述撇渣器或特制撇渣器或有适当的挡渣坝角度或使其后面的铁水小井孔径设计得小一些或其它适当设计使渣铁及时或即时分离得更快更彻底或使其后的铁水喷涌更激烈或与脱硫剂接触更全面，或用扒渣机法或用气体吹扫法或用其它排渣法或各种方法的不同组合使熔渣与铁水分离，所排除渣量或多或少或为无渣情况下排除铁水表面上的单质或其化合物。此外还可加入镁或镁合金或铝或铝合金或钙或钙合金或锰或锰合金或其它适宜金属或其合金或各种适宜金属不同组合的合金，还可不设撇渣器，充分利用铁水居高冲入铁水罐这一出铁过程良好的动力学条件强化脱硫反应，到炼钢厂用扒渣机或其它方式排除铁水罐中的渣，或在铁水倒出铁水罐时设挡渣器挡渣或用气体吹扫法把熔渣挡在罐中或用其它排渣方法使渣、铁分离。或用上述气体吹扫法或机械扒除法或其它排渣方法或各种方法的不同组合在已接满预处理铁水的铁水罐或混铁炉或其它容器的铁水表面上进行渣铁分离等等。气体吹扫法所用气体或为氮气或为氧气或为空气或为氢气或为CO2或为CO或为CH4或为丙烷或为焦炉煤气或为高炉煤气或为惰性气体或为其它适用气体或为上述气体的不同组合物。这些方法都比建脱硫站节省且好得多。显然可大幅度且深度脱硫。因而炼铁的原、燃料中的硫含量可以不受限制。即解放高炉炼铁生产所用原、燃料。关于向铁水罐加入镁或镁合金、镁焦的方法和喷石灰粉一样，现在多用喷入法或插入钟罩或耐火插入杆浸入法，设备复杂笨重，操作危险性大。热力学计算和试验均表明铁水温度下镁的蒸气压相当大，急剧产生的大量镁蒸气会发生爆炸，并将铁水喷溅到铁水罐外。另外由于镁脱硫作用时间越长利用率越高，因此从铁水沟加入镁，到炼钢厂入炼钢炉前再使脱硫渣与铁水分离就更具优越性。所以这里推荐将液态镁或其合金铸入多孔铸铁块，再将其多孔口向下置入铁水沟内，以孔的大小和放入铸铁块的多少将溶解于铁水的镁蒸气发生速度控制在一个适宜水平。使镁随铁水流一起流过长长的铁水沟，居高冲入铁水罐，再经运输到钢厂过程中长时间的脱硫反应，这样就可取得比上述将镁或镁合金浸入铁水罐要好的脱硫效果。为防止多孔铸镁铸铁块在铁水沟中上浮，可将多块垒起来，或将多孔铸铁块做成立式的，具有一定高度，立在铁水沟中。多孔铸铁块可在炉前就地取铁由专人制作，无需外购，当然也不排除使用其它多孔铸镁铁块或铁合金块。或者将液态镁或镁合金铸入事先做好的多孔耐火砖块中，冷却后将这种多孔铸镁耐火砖块孔口向下置入铁水沟中，其上加一定压力，以防在铁水沟中上浮，或做成立式的具有一定高度的多孔铸镁耐火砖块，或在其上再加一定压力。这种多孔耐火砖块可以使用多次。铸入的镁或镁合金所用镁材可用粗镁(制镁中间产品)代替，以降低成本。该方法简单易行脱硫效率更高。现行冶炼过程对熔渣粘度的要求除从高炉顺行出发外，主要还需满足渣铁之间的脱硫反应要求。Al2O3含量较多时炉渣碱度(二元)或总碱度(三元)还要求稍高一些，这就势必使渣量增多。炉渣能从高炉顺利流出的最大粘度为20-25泊(P)(2.0-2.5Pa·秒)。在实测终渣流出炉外的1350-1550℃温度范围内，以下图表所示的大多数成分的炉渣(划框的除外)都能符合上述粘度要求。附附图说明图1是表中1组内各渣号不同组分的炉渣在不同温度下所对应的粘度曲线；附图2是表中2组内各渣号不同组分的炉渣在不同温度下所对应的粘度曲线；附图3是表中3组内各渣号不同组分的炉渣在不同温度下所对应的粘度曲线；附图4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁水炉前大幅脱硫或同时脱磷脱硅解放高炉或其它炼铁炉、转炉或其它炼钢炉操作的铁水预处理新工艺，现在高炉炼铁为保证冶炼顺利进行，生产合格铁水，常常要求炉渣有较低的熔化温度、熔化性温度及粘度，并且要求具有一定高的碱度，以保证有足够的脱除铁水中硫的能力，一般都不进行炉外脱硫，或有炉外脱硫也是对个别号外铁或为减轻下一步炼钢工序脱硫任务而进行的，所用铁水炉外脱硫的方法包括：将脱硫剂在铁水沟铺撒法和连续加入平面流动法，涡流运动或机械或电磁搅拌或转筒回转法等，在铁水罐内有加入脱硫剂后摇动法，机械或气泡搅拌法、气泡泵法，还有喷入脱硫剂法、插入钟罩或耐火插入杆浸入脱硫剂法、喂丝法、倒罐法、真空法、电解法等；所用脱硫剂包括苏打、ＮａＯＨ、石灰、白云石、Ｃａ（ＯＨ）↓［２］、石灰石、炭、石墨、ＣａＣ↓［２］、氰氨化钙、硬硼钙石、莹石、ＣａＣｌ↓［２］，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］脱硫脱磷合成渣、丙烷、镁或镁合金或铝或铝合金或其它金属或其合金，而传统生产普通钢是将炼钢炉作为唯一精炼容器，以脱碳、升温为主要目标，同时完成脱硅、脱磷、脱硫、脱氧和去除夹杂以及合金化，在同一容器同时完成这么多高温多相化学反应本身包含有许多复杂的矛盾，例如：氧化环境的高ＦｅＯ炉渣有利于脱磷，但对需还原气氛的脱硫很不利，再如在出钢目标温度－高温下发生回磷等，勉强在一个容器炼钢无疑是消耗高、效率低，难以控制冶炼准确达到目标，因此需要将其划分为铁水三脱（脱硫、脱硅、脱磷）、脱碳、升温、脱氧控制夹杂物、合金化微调成分等若干工艺单元，特别以生产超洁净钢为主的大型转炉，目前采用专门的铁水脱硫站＋转炉脱硅、脱磷工艺，铁水脱硫站采用喷吹镁系脱硫剂脱硫，而脱硅、脱磷在转炉内以精炼转炉渣加造渣剂（促进低温化渣）作为铁水的脱磷剂，同时还要加强底吹以增强钢渣反应；以生产一般纯净度钢为主的中小型转炉，目前采用以铁水运输、储存设备作反应器，同时进行脱磷、脱硫处理，高炉须低硅操作，铁水［Ｓｉ］控制在０．４％以下，出铁过程中用氧化铁皮、烧结矿、精矿＋石灰粉等使铁水［Ｓｉ］＜０．０１５％；炉前铁水沟尚没有脱磷操作，大多是在铁水罐或混铁炉中进行脱磷，有时在铁水罐内同时脱硫、脱磷，采用喷粉工艺控制ＣａＯ／Ｏ↓［２］＝１．５～３．０，固／气氧≤６０％，处理后铁水［Ｓ］、［Ｐ］含量均应小于０．０１５％（根据钢种需要再进行深脱硫、磷），本专利技术的特征在于将上述脱硫剂或脱磷剂或脱硅剂或其不同组合物喷撒或分撒在高...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李中祥，
申请(专利权)人：李中祥，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]