專利名稱：釩鈦鐵水脫硫劑及其制備方法和使用該脫硫劑的脫硫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鐵水預(yù)處理領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種釩鈦鐵水脫硫劑及其制備方法和使用該脫硫劑的脫硫方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的鐵水噴粉脫硫采用的脫硫劑主要有以下幾種1)石灰粉脫硫劑；2)鎂基脫硫劑；3)蘇打粉脫硫劑；4)電石粉脫硫劑；5)石灰+蘇打；6)石灰+碳酸鈣+氟石+碳粉。I)石灰粉脫硫劑采用氮氣作載氣通過噴槍插入鐵水包底部將CaO粉噴出。CaO粉比重較輕，在鐵水中上浮速度較快；同時，生成的(CaS)易結(jié)殼使其內(nèi)部尚未反應(yīng)就上浮 到渣中，既造成CaO粉消耗量很大，同時造成脫硫渣粘度和鐵水溫降都很大，很快會形成固態(tài)干渣，使扒渣難度加大，渣中大量帶鐵造成鐵損較高，目前已很少采用。2)鎂基脫硫劑鎂是最強的脫硫劑之一，用量少，對鐵水帶有的高爐渣不敏感，因渣和脫硫反應(yīng)無關(guān)，生成的渣量少，所以鐵損少。鎂脫硫劑主要有鎂粉和鎂粒，鎂粉的粒度通常< 1mm，自燃溫度為500 600°C;鎂粒的粒度為0. 5_2mm，是鎂熔化后用離心法制成的，表面包裹了一層保護膜，活性鎂含量> 85%，自燃溫度為700 800°C。鎂脫硫劑的缺點是由于鐵水中會有殘留鎂，造成部分鎂損失，在高溫下由于鎂的蒸氣壓太高，難以控制，有時使鎂的脫硫效率降低；用鎂進行脫硫處理時，須用深的鐵水包，以利于保證插槍深度；另外還要避免鎂遇濕產(chǎn)生危險。但這是目前應(yīng)用較多的鐵水噴粉脫硫處理方式，但由于受鐵水包容量及脫硫渣不易扒除等影響，各廠家都存在脫硫率波動較大的問題。3)蘇打粉脫硫劑蘇打粉(Na2CO3)有很強的脫硫能力，1350°C時用蘇打粉進行鐵水爐外脫硫，比CaO的脫硫能力約大10倍，接近CaC2的脫硫能力。通常Na2CO3分解生成的C02和CO等氣體可以加強對鐵液的攪拌，促進脫硫效率的提高。但是，Na2CO3易蒸發(fā)生成大量煙霧，這些煙霧污染空氣，堵塞管道，加劇侵蝕，同時渣中Na2O含量高，渣變得很稀，對包襯等耐火材料侵蝕嚴重，加之Na2CO3來源短缺，成本高，因而在使用中受到較大的限制，目前各國均已很少用Na2CO3基的脫硫劑進行爐外脫硫。4)電石粉脫硫劑電石粉脫硫反應(yīng)是在固體電石粉和液體鐵水的交界面上進行的。高純度的電石粉顆粒表面會形成疏松多孔的CaS層，鐵水中的硫能夠很容易的穿過此層而與內(nèi)層的CaC2繼續(xù)進行化學反應(yīng)。但實際生產(chǎn)用的電石是含w(CaC2) =50% 80%的工業(yè)電石，還含有W(CaO) = 16% 40%，CaO吸收鐵水中的硫后生成CaS的渣殼，使脫硫過程被阻滯。因此，用電石粉做脫硫劑時，脫硫的限制性環(huán)節(jié)是硫在鐵水一側(cè)邊界層中的擴散，即硫在液相中的擴散為其限制性環(huán)節(jié)。加強攪拌、減小電石粉顆粒的直徑、保持高的鐵水溫度等能提聞電石粉的利用率。5)石灰+蘇打?qū)⑻K打粉與石灰粉充分混合，配比為(8 9) (I 2)，這樣不僅提高脫硫渣的流動性，補充石灰中氧化鈣含量的不足，提高石灰的脫硫能力，而且充分發(fā)揮了蘇打的作用，減少了蘇打的蒸發(fā)，改善了脫硫條件，提高脫硫率。6)石灰+碳酸鈣+氟石+碳粉以CaO為主的四元系脫硫劑中碳酸鈣受熱分解后的CO2氣體會使金屬液沸騰，增加爐渣中的氣體含量，提高爐渣的流動性，增加鐵液與脫硫劑的界面積，促進了脫硫反應(yīng)。CaF2受熱后形成粉粒狀可以很好提高脫硫劑爐渣的流動性，提高石灰的脫硫率。但第三至第六種工藝都要求鐵水有較高的溫度條件，且根據(jù)鐵水的實際狀況，各生產(chǎn)廠的脫S劑配比差別較大。釩鈦鐵水與普通鐵水比較，除化學成分有區(qū)別外(主要為S、V、Ti的成分差別)，另一個顯著的區(qū)別就是釩鈦鐵水的溫度明顯比普通鐵水低，這是因為高爐冶煉釩鈦磁鐵礦時必須采用低硅鈦(即低爐溫)操作方針，因而釩鈦鐵水的出爐溫度比普通礦冶煉時要低，一般來說，釩鈦鐵水的平均溫度為1230 1330°C，比普通鐵水平均低約60 130°C。高爐鐵水的溫度越低，硫含量越高，原因是高爐爐內(nèi)的溫度是影響脫硫動力學條件的關(guān)鍵因素。另外，鐵水預(yù)處理脫硫反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以溫度越高，對脫硫越有利；溫度越低，脫硫反應(yīng)越不容易進行。因此，較低溫的釩鈦鐵水的脫硫處理難度較大。某廠生產(chǎn)的釩鈦鐵水的溫度明顯偏低， 釩鈦鐵水的溫度波動區(qū)間為1236 1311°C，平均溫度僅約1262°C，鐵水溫度低于1280°C是經(jīng)常出現(xiàn)的情況(約占78% )，所以試用了已有的多種脫硫劑進行噴吹脫硫的效果都不理想，平均脫硫率僅約49. 2% (波動30. I 75. 6% )，根本不能滿足低硫鋼的生產(chǎn)要求，嚴重制約了煉鋼生產(chǎn)的順行。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的之一在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個或多個問題。本發(fā)明的目的在于提供一種在鐵水溫度較低條件下，鐵水預(yù)處理仍能達到較好脫硫效果的低溫釩鈦鐵水脫硫劑，以及該釩鈦鐵水脫硫劑的制備方法和使用該釩鈦鐵水脫硫劑的脫硫方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方面提供了一種釩鈦鐵水脫硫劑，所述釩鈦鐵水脫硫劑中各成分的重量百分比為CaO 62 69%、CaC22 9%、CaF2 I 3.5%、C I. 5 3.5%、Mg 5. 5 9. 5%、Na2CO3 I. O 3. 0%，其余為不可避免的雜質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的釩鈦鐵水脫硫劑的一個實施例，所述釩鈦鐵水脫硫劑為粉末狀，粒徑為 O. 12 O. 18mm。本發(fā)明的另一方面提供了一種釩鈦鐵水脫硫劑的制備方法，按照上述釩鈦鐵水脫硫劑中各成分的重量百分比進行配料，混勻、干燥后研磨成粉末，即得到釩鈦鐵水脫硫劑。根據(jù)本發(fā)明的釩鈦鐵水脫硫劑的制備方法的一個實施例，所述原材料包括含CaO彡85%的活性石灰，其S彡O. 10%，活性度彡31 Omo I/ml ；TMg彡85%的鈍化鎂；含CaC2彡75%的電石；#CaF2 ^ 75%的螢石；含C > 90%的石墨或木炭；總堿量> 96%、氯化物彡I. 5%的Na2CO3。根據(jù)本發(fā)明的釩鈦鐵水脫硫劑的制備方法的一個實施例，所得釩鈦鐵水脫硫劑的粒徑為O. 12 O. 18mm。根據(jù)本發(fā)明的釩鈦鐵水脫硫劑的制備方法的一個實施例，所述制備方法還包括將所得釩鈦鐵水脫硫劑進行密封裝袋的步驟。本發(fā)明的再一方面提供了一種脫硫方法，采用噴吹法進行脫硫，所述脫硫方法采用上述的釩鈦鐵水脫硫劑對釩鈦鐵水進行脫硫。
根據(jù)本發(fā)明的脫硫方法的一個實施例，以惰性氣體作為載粉氣體，將所述釩鈦鐵水脫硫劑通過噴槍噴入釩鈦鐵水，其中，助吹流量為15 25Nm3/h、流態(tài)化流量為15 20Nm3/h、噴吹壓力為O. 4 O. 6MPa、噴吹速度為46 55kg/min、噴槍距罐底高度為150 300mmo本發(fā)明的釩鈦鐵水脫硫劑可以保證鐵水溫度較低(溫度為1230 1280°C )時仍有較高的脫硫率，成本較低、單耗少且脫硫前后的鐵水降溫少，脫硫渣容易扒渣，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的脫硫劑在低溫釩鈦鐵水狀態(tài)下脫硫效果差的問題。同時，本發(fā)明的釩鈦鐵水脫硫劑可以保證鐵水在較高溫度(溫度> 1280°C )時也有很好的脫硫效果，具有廣闊的應(yīng)用前景。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的釩鈦鐵水脫硫劑及其制備方法和使用該脫硫劑的脫硫方法進行詳細地描述。 針對低溫釩鈦鐵水的具體特點，本發(fā)明的釩鈦鐵水脫硫劑按照如下效果要求進行脫硫劑的設(shè)計(I)釩鈦鐵水的平均帶渣量較大，需考慮高爐渣對脫硫的影響；(2)脫硫劑要在低溫鐵水環(huán)境中也需具有較強的脫硫能力；(3)釩鈦鐵水的脫硫渣應(yīng)比較容易扒渣；
(4)脫硫劑的成本低、單耗少且脫S前后的鐵水溫降小。根據(jù)上述要求，本發(fā)明的釩鈦鐵水脫硫劑中各成分的重量百分比為CaO 62 69%,CaC2 2 9%、CaF2 I 3.5%、C 1.5 3.5%、Mg 5· 5 9· 5%'Na2CO3 I. O 3.0%，其余為不可避免的雜質(zhì)。由此獲得的釩鈦鐵水脫硫劑具有低溫下較強的脫硫能力、易扒渣、成本低等優(yōu)點。本發(fā)明適當減少了低溫條件下CaO、CaC、及Na2CO3的含量(因為這幾種物質(zhì)在低溫條件下不能很好的發(fā)揮脫硫能力，且使鐵水溫降較大)，同時適當增加了脫硫能力強且溫度損失小的Mg含量，可以使脫硫過程溫降小，成本低且脫硫效果明顯。其中，石灰(CaO)資源豐富，價格便宜。而脫硫過程為吸熱反應(yīng)，單耗高、鐵水溫降大，故CaO的配入量不宜過大。從成本及溫降等方面綜合考慮，針對低溫釩鈦鐵水的脫硫要求，配入62 69%的CaO既可達到較好的穩(wěn)定脫硫效果，又可降低脫硫劑的綜合成本。Mg的脫硫能力強，鐵水溫降小，且Mg和CaO可相互促進脫硫，起到深度脫硫的效果。但若Mg配入過多，脫硫反應(yīng)較劇烈，容易造成鐵水大翻，且Mg的成本較高，所以結(jié)合低溫鑰;鈦鐵水的具體情況，配入5. 5 9. 0%的Mg效果最好。CaC2的脫硫能力大于CaO，可彌補CaO配入量較低時脫硫效果不穩(wěn)定的缺點，起到深度脫硫的效果。但CaC2是高能耗產(chǎn)品，且極易吸水而影響脫硫效果，故配入2 9%即可。CaF2是作為反應(yīng)促進劑添加的，CaF2本身不起脫硫作用，但因其熔點低，可起化渣作用，適宜的配比為I 3.5%，配入量較少則影響化渣效果，配入量較多則又影響鐵水包壽命并污染環(huán)境。C主要起潤滑作用，有利于粉渣料在管道內(nèi)的流動，C可以由石墨或木炭等提供。Na2CO3也是作為反應(yīng)促進劑。由于Na2CO3分解產(chǎn)生CO2和Na2O, CO2氣體可增加攪拌效果，Na2O的脫硫能力較CaO強約10倍，可促進脫硫反應(yīng)。但Na2CO3的分解為吸熱反應(yīng)，配入量須視鐵水的溫度而定，鐵水溫度較高(例如溫度> 1300°C )，則配入量可適當提高；鐵水溫度較低，則配入量必須嚴格控制，否則會對脫硫產(chǎn)生不利影響，配入I. O 3. 0%效果最好。此外，本發(fā)明的釩鈦鐵水脫硫劑還包括雜質(zhì)如SiO2、Al2O3等，這些雜質(zhì)對脫硫效果不會產(chǎn)生較大影響，但實際生產(chǎn)過程不可避免會帶入以上雜質(zhì)。為了增大脫硫劑與鐵水的接觸面積并提高脫硫效果，本發(fā)明的釩鈦鐵水脫硫劑優(yōu)選為粉末狀，粒徑為O. 12 O. 18mm。本發(fā)明的釩鈦鐵水脫硫劑的制備方法是按照上述釩鈦鐵水脫硫劑中各成分的重量百分比進行配料，混勻、干燥后研磨成粉末，即得到釩鈦鐵水脫硫劑。具體地，上述原材料包括含CaO≥85%的活性石灰，其S≤O. 10%，活性度≥310mol/ml，其中，石灰的活性度是指它在熔渣中與其它物質(zhì)的反應(yīng)能力，用石灰在熔渣中的熔化速度來表示；TMg(即，全部的鎂單質(zhì)含量)≥85%的鈍化鎂；含CaC2≥75%的電石；含CaF2≥75%的螢石；含C≥90%的石墨或木炭；總堿量≥96%、氯化物≤1. 5%的Na2CO3，本發(fā)明的釩鈦鐵水脫硫劑原材料的資源易得且綜合價格較低。研磨時，將干燥后的混合原材料研磨成粒徑為
O.12 O. 18mm的粉末狀成品。此外，本發(fā)明的制備方法還包括將所得釩鈦鐵水脫硫劑進行密封裝袋的步驟，例如按50Kg/袋進行包裝。本發(fā)明的脫硫方法是采用噴吹法進行脫硫，所使用的脫硫劑則采用上述釩鈦鐵水脫硫劑。具體地，以惰性氣體作為載粉氣體，例如氮氣或氬氣，但氮氣的成本最低，將上述fL鈦鐵水脫硫劑通過噴槍噴入fL鈦鐵水罐內(nèi)對鑰;鈦鐵水進行處理，其中，助吹流量為15 25Nm3/h、流態(tài)化流量為15 20Nm3/h、噴吹壓力為O. 40 O. 60MPa、噴吹速度為46 55kg/min、噴槍距罐底高度為150 300mm，其中，助吹流量指剛開始能確保通暢的吹氣流量，流態(tài)化流量是正常噴吹時的控制流量，噴吹壓力指料倉的壓力，噴吹速度指單位時間內(nèi)脫硫劑的消耗量。并且，在噴吹釩鈦鐵水脫硫劑時，應(yīng)保持穩(wěn)定的噴吹速度，防止出現(xiàn)噴槍堵塞或嚴重噴濺現(xiàn)象。另外，根據(jù)釩鈦鐵水中不同的硫含量，本發(fā)明還給出了具體的脫硫劑單耗，具體參見表1，由表I可知，即使硫含量較高，本發(fā)明的釩鈦鐵水脫硫劑單耗也較低，有利于成本的節(jié)約。表1釩鈦鐵水硫含量對應(yīng)的釩鈦鐵水脫硫劑單耗
權(quán)利要求
1.一種釩鈦鐵水脫硫劑，其特征在于，所述釩鈦鐵水脫硫劑中各成分的重量百分比為CaO 62 69%、CaC2 2 9%、CaF2 I 3. 5%、C I. 5 3. 5%、Mg 5. 5 9. 5%, Na2CO3I. 0 3. 0%，其余為不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的釩鈦鐵水脫硫劑，其特征在于，所述釩鈦鐵水脫硫劑為粉末狀,粒徑為0. 12 0. 18mm。
3.—種釩鈦鐵水脫硫劑的制備方法，其特征在于，按照權(quán)利要求I所述釩鈦鐵水脫硫劑中各成分的重量百分比進行配料，混勻、干燥后研磨成粉末，即得到釩鈦鐵水脫硫劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的釩鈦鐵水脫硫劑的制備方法，其特征在于，配料所用原材料包括含CaO≤85%的活性石灰，其S≤0. 10%，活性度≤31 Omo I/ml ；TMg≤85%的鈍化鎂；含0&(2≤75%的電石；含0&&≤75%的螢石；含(≤90%的石墨或木炭；總堿量≤96%、氯化物彡I. 5%的Na2CO315
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的釩鈦鐵水脫硫劑的制備方法，其特征在于，所得釩鈦鐵水脫硫劑的粒徑為0. 12 0. 18mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的釩鈦鐵水脫硫劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括將所得釩鈦鐵水脫硫劑進行密封裝袋的步驟。
7.—種脫硫方法，采用噴吹法進行脫硫，其特征在于，所述脫硫方法采用權(quán)利要求I或2所述的f凡欽鐵水脫硫劑對f凡欽鐵水進彳T脫硫。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的脫硫方法，其特征在于，以惰性氣體作為載粉氣體，將所述釩鈦鐵水脫硫劑通過噴槍噴入釩鈦鐵水，其中，助吹流量為15 25Nm3/h、流態(tài)化流量為15 20Nm3/h、噴吹壓力為0. 40 0. 60MPa、噴吹速度為46 55kg/min、噴槍距罐底高度為 150 300mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種釩鈦鐵水脫硫劑及其制備方法和使用該脫硫劑的脫硫方法，所述釩鈦鐵水脫硫劑中各成分的重量百分比為CaO 62～69％、CaC2 2～9％、CaF2 1～3.5％、C 1.5～3.5％、Mg 5.5～9.5％、Na2CO3 1.0～3.0％，其余為不可避免的雜質(zhì)；所述釩鈦鐵水脫硫劑的制備方法是按照上述釩鈦鐵水脫硫劑中各成分的重量百分比進行配料，混勻、干燥后研磨成粉末，即得到釩鈦鐵水脫硫劑；所述脫硫方法采用噴吹法進行脫硫，并且所使用的脫硫劑采用上述釩鈦鐵水脫硫劑。本發(fā)明的釩鈦鐵水脫硫劑可以保證鐵水溫度較低(溫度為1230～1280℃)時仍有較高的脫硫率，成本較低、單耗少且脫硫前后的鐵水降溫少，脫硫渣容易扒渣，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號C21C1/02GK102719589SQ20121017482
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者劉志軍, 呂學輝, 張永軍, 易良剛, 王建, 鐘正華, 黃生權(quán) 申請人:攀鋼集團成都鋼釩有限公司