一种石灰基铁水脱硫剂及其制备方法技术

本发明专利技术实施例涉及一种石灰基铁水脱硫剂及其制备方法。该脱硫剂按重量百分比计包括60～90％的石灰和8～40％的脱硫添加剂，其中，脱硫添加剂按重量百分比计包括45～75％的Al

【技术实现步骤摘要】
一种石灰基铁水脱硫剂及其制备方法
本专利技术涉及钢铁冶金工艺流程中的炉外脱硫
，尤其涉及一种用于高炉铁水或钢液脱硫的无氟脱硫剂材料及制备方法。
技术介绍
现代化传统钢铁生产流程，主要由高炉—转炉—连铸—轧制等工序组成。硫是钢中有害杂质，严重影响钢材的性能及内在质量，因此去除钢中的硫，是钢铁生产工艺中的重要任务之一。由于社会对各种钢材品质、性能要求越来越高，同时考虑到高炉炼铁配料的硫负荷及转炉炼钢过程中对原料铁水脱硫的负担，进行高炉铁水炉外脱硫、以及脱硅、脱磷处理，已经是普遍采用的工艺流程。目前高炉铁水炉外脱硫的方法，主要有喷吹脱硫法和搅拌脱硫法。喷吹脱硫法是乌克兰技术，以钝化石灰和钝化镁粉为脱硫剂。搅拌脱硫法是日本专利技术的KR(KambaraReactor)法，以石灰基外加萤石、CaC2、Na2CO3等为脱硫剂。喷吹脱硫法使用钝化金属镁粉成本高，脱硫后的炉渣难以扒除，易发生回硫现象。由于KR脱硫法中搅拌头耐火材料寿命的大幅提高、以及综合脱硫成本的降低，目前KR法已占主流。KR法炉外脱硫，除了设备投入和铁水包衬、搅拌头耐火材料消耗外，主要运营成本为铁水脱硫剂的选择和应用。然而，KR法由于萤石的使用，污染了空气、循环水；侵蚀了铁水包衬在内的耐火材料；以及脱硫渣含氟量高，露天堆放又污染土壤和地表水，又不能作为建材原料或铺路材料应用，即存在脱硫渣排放、储存、再利用受限等的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种石灰基无氟铁水脱硫剂及其制备方法。本专利技术的铁水脱硫剂除采用冶金用普通石灰外，还添加采用可再生资源的物料，含金属铝、硅和活性氧化铝等，完全能够取代萤石。本专利技术的铁水脱硫剂的脱硫效果同使用萤石的无差别，而且成本更低廉、环境更友好。高炉炼铁生产的铁水，温度1400℃～1500℃，含硫一般控制在大于0.01％且小于0.1％居多，而多数炼钢转炉要求的原料铁水含硫应＜0.01％～0.005％左右，个别钢种要求处理后的铁水硫更低。因此必须采用炉外铁水脱硫的工艺，满足炼钢及钢材对硫的要求。目前应用的脱硫剂主要是石灰、金属镁等，由于石灰熔点高(2570℃)，须加入10％～20％左右的萤石，形成低熔点共熔体，以接近铁水的温度，才能发挥石灰的脱硫作用。用石灰基脱硫剂、高炉铁水脱硫的基本化学反应如下式①：[S]+(CaO)＝(CaS)+[O]①方括号指铁液中的元素。为使化学反应进行并实现深脱硫，必须降低铁液中的氧位，同时也要求石灰有效CaO含量大于80％～85％以上，并有较高的活性和小的粒度。因此，铁水脱硫要求高CaO活性和铁水的低氧位。在铁液中参与脱氧反应的主要有C、Si、Al等，其化学反应式分别为如下的②、③、④：[C]+[O]＝CO②1/2[Si]+[O]＝1/2SiO2(S)③2/3[Al]+[O]＝1/3Al2O3(S)④理论上在1500℃左右的高炉铁水温度下，碳基本上不参与脱氧反应。而铁水中的硅、铝能参与脱氧反应，其中铝优先脱氧。但高炉铁水中，含铝为微量，约为1ppm以下，因此添加少量的(Al)。随着脱硫过程的推进和元素浓度的变化，上述Si、Al两个脱氧反应会同时进行，同时存在。促使脱硫反应朝正向进行，实现深度脱硫。在实际高炉铁水脱硫过程中，石灰是过量的，铁水中Si会有10％左右降低，因此添加金属铝，使铁水中铝维持一定的含量，可实现加速脱硫反应和深脱硫，实现终点硫10ppm以下的目标。铁水脱硫为液相化学反应。由于石灰熔点为2570℃，铁水温度远不能熔化和利用石灰参与脱硫反应，因此通常加入萤石，促使石灰渣化，生成(CaO·CaF2)的低熔点共熔体。萤石的应用虽然使得石灰的脱硫可以进行，但如本专利技术
技术介绍
中所述，萤石的危害已经是公认的事实：包括对铁水包衬和搅拌头耐火材料的侵蚀，高温下萤石挥发和分解后对空气、循环水及人员的危害等。另一方面由于使用萤石成渣，脱硫渣在户外露天堆放，对土壤和地表水造成严重危害。国家规定，地表水氟化物按GB3838-2002标准为≤1.0mg/L，非常严格；而且这种含氟渣也不能作为建筑材料的原料应用。另外，国家规定置于户外弃渣中的氟化物含量要＜4000ppm。因此世界上发达国家早已立法，取消萤石的应用。而且近年以来，萤石已渐渐成为稀缺原料，价格逐年攀升。有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种石灰基铁水脱硫剂，按重量百分比计包括60～90％，例如为60-70％、71-85％、65-75％、86-90％、64％、68％、72％、77％、81％、86％等的石灰和8～40％，例如为9-15％、16-25％、30-36％、20-30％、10％、14％、18％、22％、26％、32％、37％等的脱硫添加剂，石灰和脱硫添加剂的质量百分比之和为100％。其中，所述脱硫添加剂按重量百分比计包括45～75％的Al2O3、8～30％的Al、2～8％的单质Si、2～14％的MgO、3～14％的SiO2，其余物质属于不可避免的少量杂质，如铁、锰、锌、钛等的氧化物。脱硫添加剂中Al2O3的重量百分比的量例如为45-55％、50-60％、54-61％、62-70％、66-75％、48％、53％、57％、63.5％、67％、71％、74％等。脱硫添加剂中Al的重量百分比的量例如为8-12％、10-15％、16-22％、20-27％、9％、11％、14％、18％、23.6％、26％、28％等。脱硫添加剂中单质Si的重量百分比的量例如为2-5％、3-7％、5-8％、4.5％、6％等。硅脱氧、放热，有利于脱硫。Si能够提高S的活度系数，有利于S向渣中转移，从而促进脱硫。脱硫添加剂中MgO的重量百分比的量例如为2-5％、6-10％、11-15％、3.5％、7％、9.5％、13％等。脱硫添加剂中SiO2的重量百分比的量例如为3-6％、5-10％、11-14％、5.5％、8％、12％、14％等。作为优选，所述的石灰基铁水脱硫剂按重量百分比计包括75～85％的石灰和12～31％的脱硫添加剂，在该范围的脱硫添加剂在保证脱硫效果的同时使得生产成本控制在合适的水平内，15-30％的脱硫添加剂含量的脱硫效果更佳，其中，所述脱硫添加剂按重量百分比计包括55～65％的Al2O3、12～21％的Al、3～5％的单质Si、4～10％的MgO、5～10％的SiO2。本专利技术的铁水无氟脱硫剂，是利国、利民、利企业的新举措，其应用不但不会增加高炉铁水脱硫成本，而且相比于现行石灰加萤石的技术还能降低脱硫成本。石灰基铁水脱硫过程，主要是固态石灰与铁水中硫之间的多相反应，其中包括复杂的传质过程和界面化学反应。石灰界面脱硫反应生成物向外扩散及脱硫反应物向石灰界面扩散是脱硫化学反应动力学的限制性环节。由于本专利技术的脱硫剂中加入了替代萤石的含金属铝、硅和其氧化物添加剂，可大幅降低铁水中的氧位，促进了脱硫反应及深脱硫。其中铝、硅参与脱氧并生成氧化铝、氧化硅，同时和石灰生成铝酸钙、硅酸钙系列化合物，添加的三氧化二铝，同游离的石灰也生成铝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石灰基铁水脱硫剂，其特征在于，按重量百分比计包括60～90％的石灰和8～40％的脱硫添加剂，/n其中，所述脱硫添加剂按重量百分比计包括45～75％的Al

【技术特征摘要】
1.一种石灰基铁水脱硫剂，其特征在于，按重量百分比计包括60～90％的石灰和8～40％的脱硫添加剂，
其中，所述脱硫添加剂按重量百分比计包括45～75％的Al2O3、8～30％的Al、2～8％的单质Si、2～14％的MgO、3～14％的SiO2。


2.根据权利要求1所述的石灰基铁水脱硫剂，其特征在于，按重量百分比计包括75～85％的石灰和12～31％的脱硫添加剂，
其中，所述脱硫添加剂按重量百分比计包括55～65％的Al2O3、12～21％的Al、3～5％的单质Si、4～10％的MgO、5～10％的SiO2。


3.根据权利要求1或2所述的石灰基铁水脱硫剂，其特征在于，所述脱硫添加剂按重量百分比计还包括1.5～10％的碳酸盐物质，优选为3～5％的碳酸盐物质；
优选地，所述碳酸盐物质为BaCO3、MgCO3、NaHCO3、CaCO3中的一种或多种的混合物。


4.根据权利要求3所述的石灰基铁水脱硫剂，其特征在于，所述碳酸盐为粉状物料，粒度≤0.8mm；
优选地，所述粒度≤0.6mm；
优选地，所述粒度为0.35～0.5mm。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的石灰基铁水脱硫剂，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李继宗，李杉，史玉山，
申请(专利权)人：李杉，
类型：发明
国别省市：北京;11