一種鐵水脫硫劑和鐵水脫硫的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鐵水脫硫劑和鐵水脫硫的方法。所述鐵水脫硫劑含有金屬鎂和高鎂石灰，以所述高鎂石灰的總重量為基準(zhǔn)，所述高鎂石灰中含有40-60重量％的CaO、30-50重量％的MgO、5-10重量％的CaCO3和5-10重量％的MgCO3。本發(fā)明提供的鐵水脫硫劑具有優(yōu)異的脫硫效果，能夠?qū)㈣F水中的硫含量降低與采用現(xiàn)有的鎂系脫硫劑相當(dāng)甚至是更低的水平。此外，本發(fā)明提供的鐵水脫硫劑中高鎂石灰的成本較活性石灰要低得多，因此，還能夠降低成本，極具工業(yè)應(yīng)用前景。
【專利說明】一種鐵水脫硫劑和鐵水脫硫的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鐵水脫硫劑以及采用該鐵水脫硫劑進(jìn)行鐵水脫硫的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼鐵材料中，硫含量直接影響著其使用性能，鋼中硫含量過高不僅會導(dǎo)致鋼的熱加工性能變壞，造成鋼的“熱脆”，而且還會明顯降低鋼的焊接性能，引起高溫龜裂。此外，鋼的塑性也隨著硫含量的增加顯著變差。純鐵或硅鋼片中含硫量高，磁滯損失的概率會相應(yīng)增加。因此脫硫成為鋼鐵冶煉中的主要目標(biāo)之一。而鐵水脫硫被認(rèn)為是減輕高爐、轉(zhuǎn)爐的冶金負(fù)荷，提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的主要方法，也成為了冶煉低硫潔凈鋼必不可少的技術(shù)手段。在現(xiàn)有的鐵水脫硫過程中，通常需要加入鐵水脫硫劑。
[0003]鎂系脫硫劑是最有效的鐵水脫硫劑之一。常壓下鎂的熔點(diǎn)低至924K，沸點(diǎn)為1393K。在鐵水中生成的脫硫產(chǎn)物為MgS，其熔點(diǎn)為2000°C。在鐵水環(huán)境下不容易還原，但是在渣中有一部分MgS能夠溶解，形成回硫。目前大多數(shù)鋼廠采用的鎂系脫硫劑由鎂和活性石灰復(fù)合而成，其中， 所述活性石灰通常含有至少90重量％的活性組分CaO。雖然這種鎂系脫硫劑具有較好的脫硫效果，但是活性石灰的成本相對較高，目前市場價格大約為600元/噸。因此，為了降低鋼鐵的生產(chǎn)費(fèi)用，亟需尋找一種成本較低的脫硫劑。
[0004]白云石基脫硫劑的熱力學(xué)研究(寇雨成等，安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2011年01月)針對鋼鐵行業(yè)中采用鎂系脫硫劑的不足，提出了白云石基脫硫劑的概念，并對這種白云石基脫硫劑進(jìn)行熱力學(xué)方面的研究。該白云石基脫脫劑的主要成分為白云石經(jīng)高溫煅燒(煅燒溫度為900-1100°C )產(chǎn)生的活性顆粒，在脫硫過程中，需要在脫硫劑中加入鋁和氧化鐵，通過鋁和氧化鐵之間的鋁熱反應(yīng)釋放出的大量熱量對整個體系進(jìn)行升溫，從而將煅燒白云石還原成金屬鎂而實(shí)現(xiàn)鐵水脫硫。然而，雖然該白云石基脫硫劑的成本較低，目前市場價格大約為300元/噸，但是這種脫硫劑是通過采用金屬熱還原煅燒白云石生成鎂來進(jìn)行脫硫的，脫硫過程通常需要在高于1443°C的溫度下進(jìn)行，在熱力學(xué)上難以實(shí)現(xiàn)。此外，鋁與氧化鐵之間的反應(yīng)是固相與固相的反應(yīng)，動力學(xué)條件并不好，在實(shí)際中應(yīng)用得很有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為了克服采用現(xiàn)有的鎂系脫硫劑成本較高且采用現(xiàn)有的白云石基脫硫劑脫硫能力較差的缺陷，而提供一種新的鐵水脫硫劑以及采用該鐵水脫硫劑進(jìn)行鐵水脫硫的方法。
[0006]具體地，本發(fā)明提供了一種鐵水脫硫劑，其中，所述鐵水脫硫劑含有金屬鎂和高鎂石灰，以所述高鎂石灰的總重量為基準(zhǔn)，所述高鎂石灰中含有40-60重量％的0&0、30-50重量％的]\%0、5-10重量％的CaCO3和5-10重量％的MgCO3。
[0007]此外，本發(fā)明還提供了一種鐵水脫硫的方法，該方法包括將待脫硫鐵水與上述鐵水脫硫劑進(jìn)行接觸脫硫。[0008]本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過深入研究后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的鎂系脫硫劑含有的活性石灰中CaO的含量非常高(通常不低于90重量％)，從原理上進(jìn)行分析，該鎂系脫硫劑之所以具有較高的脫硫性能，是因?yàn)槠渲械幕钚越M分CaO在熔融的待脫硫鐵水中不僅能夠起到小顆粒金屬鎂的載體的作用，而且還能夠起到抑制金屬鎂的急速氣化、防止噴濺、避免大氣泡生成以及固化脫硫產(chǎn)物的作用。而本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過深入研究后還發(fā)現(xiàn)，雖然所述高鎂石灰中CaO的含量較活性石灰要低很多，但是其中含有MgO、CaCO3和MgCO3不僅不會影響脫硫活性，反而恰巧能夠輔助CaO與金屬鎂起到非常好的協(xié)同脫硫作用，最終將鐵水中的硫含量降低至與采用現(xiàn)有的鎂系脫硫劑相當(dāng)甚至是更低的水平。此外，本發(fā)明提供的鐵水脫硫劑中高鎂石灰的成本較活性石灰要低得多，因此，還能夠降低成本，極具工業(yè)應(yīng)用前景。
[0009]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【具體實(shí)施方式】
[0010]以下對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0011]本發(fā)明提供的鐵水脫硫劑含有金屬鎂和高鎂石灰，以所述高鎂石灰的總重量為基準(zhǔn)，所述高鎂石灰中含有40-60重量％的CaO、30-50重量％的Mg0、5_10重量％的CaCO3和5-10 重量 ％的 MgCO3。
[0012]根據(jù)本發(fā)明提供的鐵水脫硫劑，盡管所述鐵水脫硫劑只要同時含有金屬鎂和高鎂石灰就具有較好的脫硫效果，但為了使得這兩種物質(zhì)起到更好的協(xié)同脫硫作用，優(yōu)選地，以所述鐵水脫硫劑的總重量為基準(zhǔn)，所述金屬鎂的含量為15-25重量％，所述高鎂石灰的含量為75-85重量％。
[0013]通常來說，所述金屬鎂的性質(zhì)活潑，表面極易被氧化，金屬鎂顆粒放置一段時間以后表面就會被包覆上一層氧化鎂層，俗稱“表面鈍化的金屬鎂”，并且如上所述，所述金屬鎂在脫硫過程中會發(fā)生爆炸式的反應(yīng)，因此，從原料易得性的角度出發(fā)并為了避免脫硫反應(yīng)過于劇烈，優(yōu)選地，所述金屬鎂以表面鈍化的金屬鎂的形式使用。此外，為了實(shí)現(xiàn)更好的脫硫效果，更優(yōu)選地，以所述表面鈍化的金屬鎂的總重量為基準(zhǔn)，所述表面鈍化的金屬鎂中含有至少90重量％的Mg，其余為MgO。
[0014]根據(jù)本發(fā)明提供的鐵水脫硫劑，所述金屬鎂和高鎂石灰通常以固體顆粒的形式使用。本發(fā)明對所述金屬鎂和高鎂石灰的粒度均沒有特別地限定。優(yōu)選地，所述金屬鎂的粒度(2mm,且至少80重量％的所述金屬鎂的粒度≤1mm。優(yōu)選地,所述高鎂石灰的粒度≤2mm,且至少80重量％的所述高鎂石灰的粒度< 1mm。將所述金屬鎂和高鎂石灰的粒度控制在上述優(yōu)選的范圍內(nèi)能夠保證它們具有良好的熔化性能，從而進(jìn)一步提高脫硫效果。
[0015]在本發(fā)明中，所述粒度是指顆粒上的任意兩個不同點(diǎn)之間的最大直線距離。例如，當(dāng)所述顆粒為球形時，所述粒度指其直徑。
[0016]本發(fā)明對所述高鎂石灰的來源沒有特別地限定，例如，可以為白云石經(jīng)過900-1100C高溫煅燒之后得到的產(chǎn)物。
[0017]本發(fā)明提供的鐵水脫硫的方法包括將待脫硫鐵水與上述鐵水脫硫劑進(jìn)行接觸脫硫O
[0018]本發(fā)明提供的鐵水脫硫的方法適合目前所有鐵水的脫硫過程，特別適合對含有以下組分的待脫硫鐵水的脫硫:以所述待脫硫鐵水的總重量為基準(zhǔn)，所述待脫硫鐵水中含有 3.5-4.8 重量 ％ 的 C、0.03-0.15 重量 ％ 的 S、0.1-1 重量 ％ 的 S1、0.1-1 重量 ％ 的 Mn、
0.05-0.4重量％的V，其余為Tfe。其中，Tfe是指純鐵。
[0019]本發(fā)明對所述鐵水脫硫劑的用量沒有特別地限定，其通常應(yīng)該根據(jù)待脫硫鐵水的用量進(jìn)行選擇。例如，相對于I噸的所述待脫硫鐵水，所述鐵水脫硫劑的用量可以為
3.5-6.5kg,優(yōu)選為 4.5_6kg。
[0020]本發(fā)明對所述接觸脫硫的條件沒有特別地限定，通常包括接觸脫硫的溫度可以為1250-1390°C。所述接觸脫硫的溫度通常是指脫硫過程中鐵水的溫度。此外，所述接觸脫硫的時間應(yīng)該以將所述鐵水中的硫含量降至目標(biāo)水平之內(nèi)為準(zhǔn)，對此本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，在此不作贅述。
[0021]以下將通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0022]以下實(shí)施例和對比例中:
[0023]按照GB11170-1989中硫含量的測定方法進(jìn)行硫含量的測定。 [0024]實(shí)施例1
[0025]該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的鐵水脫硫劑以及鐵水脫硫的方法。
[0026]某廠140t鐵水包鐵水脫硫。以待脫硫鐵水的總重量為基準(zhǔn)，所述待脫硫鐵水的王要成分為C:4.5重量％、S:0.07重量％、Si:0.3重量％、Mn:0.4重量％、V:0.3重量％，其余為Tfe。所述待脫硫鐵水的溫度為1300°C。
[0027]將表面鈍化的金屬鎂(以所述表面鈍化的金屬鎂的總重量為基準(zhǔn)，所述表面鈍化的金屬鎂中含有92重量％的Mg，其余為MgO)和高鎂石灰(以所述高鎂石灰的總重量為基準(zhǔn)，所述高鎂石灰中含有CaO:50重量％、MgO:40重量％、CaC03:5重量％、MgC03:5重量％)分別磨成粒度< 1_的小粒，然后按照表面鈍化的金屬鎂用量為20重量％、高鎂石灰用量為80重量％的比例將這兩種物質(zhì)混合均勻，得到鐵水脫硫劑SI。
[0028]將鐵水脫硫劑SI均勻噴吹至溫度為1300°C的待脫硫鐵水中，鐵水脫硫劑SI的用量為5.0kg/t鐵水。18分鐘后噴吹結(jié)束，鐵水中的硫含量降至0.015重量％，達(dá)到了鋼種要求。
[0029]實(shí)施例2
[0030]該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的鐵水脫硫劑以及鐵水脫硫的方法。
[0031]某廠140t鐵水包鐵水脫硫。以待脫硫鐵水的總重量為基準(zhǔn)，所述待脫硫鐵水的王要成分為C:4.0重量％、S:0.05重量％、Si:0.35重量％、Mn:0.3重量％、V:0.32重量％，其余為Tfe。所述待脫硫鐵水的溫度為1320°C。
[0032]將表面鈍化的金屬鎂(以所述表面鈍化的金屬鎂的總重量為基準(zhǔn)，所述表面鈍化的金屬鎂中含有95重量％的Mg，其余為MgO)和高鎂石灰(以所述高鎂石灰的總重量為基準(zhǔn)，所述高鎂石灰中含有CaO:40重量％、MgO:50重量％、CaC03:5重量％、MgC03:5重量％)分別磨成粒度< Imm的小粒，然后按照表面鈍化的金屬鎂用量為15重量％、高鎂石灰用量為85重量％的比例將這兩種物質(zhì)混合均勻，得到鐵水脫硫劑S2。
[0033]將鐵水脫硫劑S2均勻噴吹至溫度為1320°C的待脫硫鐵水中，鐵水脫硫劑S2的用量為5.5kg/t鐵水。18分鐘后噴吹結(jié)束，鐵水中的硫含量降至0.010重量％，達(dá)到了鋼種要求。[0034]實(shí)施例3
[0035]該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的鐵水脫硫劑以及鐵水脫硫的方法。
[0036]某廠140t鐵水包鐵水脫硫。以待脫硫鐵水的總重量為基準(zhǔn)，所述待脫硫鐵水的主要成分為C:4.8重量％、S:0.12重量％、S1:0.25重量％、Mn:0.4重量％、V:0.3重量％，其余為Tfe。所述待脫硫鐵水的溫度為1280°C。
[0037]將表面鈍化的金屬鎂(以所述表面鈍化的金 屬鎂的總重量為基準(zhǔn)，所述表面鈍化的金屬鎂中含有93重量％的Mg，其余為MgO)和高鎂石灰(以所述高鎂石灰的總重量為基準(zhǔn)，所述高鎂石灰中含有CaO:55重量％、MgO:30重量％、CaCO3:5重量％、MgCO3:10重量％ )分別磨成粒度< 1_的小粒，然后按照表面鈍化的金屬鎂用量為25重量％、高鎂石灰用量為75重量％的比例將這兩種物質(zhì)混合均勻，得到鐵水脫硫劑S3。
[0038]將鐵水脫硫劑S3均勻噴吹至溫度為1280°C的待脫硫鐵水中，鐵水脫硫劑S3的用量為5.6kg/t鐵水。18分鐘后噴吹結(jié)束，鐵水中的硫含量降至0.008重量％，達(dá)到了鋼種要求。
[0039]實(shí)施例4
[0040]該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的鐵水脫硫劑以及鐵水脫硫的方法。
[0041]按照實(shí)施例1的方法制備鐵水脫硫劑并進(jìn)行鐵水脫硫，不同的是，在所述鐵水脫硫劑的制備過程中，將表面鈍化的金屬鎂的用量為40重量％、高鎂石灰的用量為60重量％的比例將這兩種物質(zhì)混合均勻，得到鐵水脫硫劑S4。
[0042]將鐵水脫硫劑S4均勻噴吹至溫度為1300°C的待脫硫鐵水中，鐵水脫硫劑S4的用量為5.0kg/t鐵水。18分鐘后噴吹結(jié)束，鐵水中的硫含量降至0.025重量％，達(dá)到了鋼種要求。
[0043]實(shí)施例5
[0044]該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的鐵水脫硫劑以及鐵水脫硫的方法。
[0045]按照實(shí)施例1的方法制備鐵水脫硫劑并進(jìn)行鐵水脫硫，不同的是，在所述鐵水脫硫劑的制備過程中，將表面鈍化的金屬鎂的用量為10重量％、高鎂石灰的用量為90重量％的比例將這兩種物質(zhì)混合均勻，得到鐵水脫硫劑S5。
[0046]將鐵水脫硫劑S5均勻噴吹至溫度為1300°C的待脫硫鐵水中，鐵水脫硫劑S5的用量為5.0kg/t鐵水。18分鐘后噴吹結(jié)束，鐵水中的硫含量降至0.027重量％，達(dá)到了鋼種要求。
[0047]對比例I
[0048]該對比例用于說明參比的鐵水脫硫劑和鐵水脫硫的方法。
[0049]按照實(shí)施例5的方法進(jìn)行鐵水脫硫，不同的是，將鐵水脫硫劑S5用相同重量份的參比鐵水脫硫劑DSl替代，所述參比鐵水脫硫劑DSl含有10重量％的表面鈍化的金屬鎂(以所述表面鈍化的鎂的總重量為基準(zhǔn)，所述表面鈍化的鎂中含有92重量％的Mg，其余為MgO)和90重量％的活性石灰(以所述活性石灰的總重量為基準(zhǔn),所述活性石灰中含有90重量％的CaO和10重量％的CaCO3)。
[0050]將參比鐵水脫硫劑DSl均勻噴吹至溫度為1300°C的待脫硫鐵水中，參比鐵水脫硫劑DSl的用量為5.0kg/t鐵水。18分鐘后噴吹結(jié)束，鐵水中的硫含量降至0.027重量％，達(dá)到了鋼種要求。但是與實(shí)施例5相比，由于活性石灰單價600元/t較高鎂石灰單價300元/t要高，經(jīng)折算，采用失活石灰提高的脫硫生產(chǎn)成本為1.2元/t鐵水，因此成本顯著提聞了。
[0051]從以上結(jié)果可以看出，本發(fā)明提供的鐵水脫硫劑具有優(yōu)異的脫硫效果，能夠?qū)㈣F水中的硫含量降低與采用現(xiàn)有的鎂系脫硫劑相當(dāng)甚至是更低的水平。此外，本發(fā)明提供的鐵水脫硫劑中高鎂石灰的成本較活性石灰要低得多，因此，還能夠降低成本，極具工業(yè)應(yīng)用前景。
[0052]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0053]另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0054]此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng) 視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種鐵水脫硫劑，其特征在于，所述鐵水脫硫劑含有金屬鎂和高鎂石灰，以所述高鎂石灰的總重量為基準(zhǔn)，所述高鎂石灰中含有40-60重量％的CaO、30-50重量％的Mg0、5_10重量％的CaCO3和5-10重量％的MgCO3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵水脫硫劑，其中，以所述鐵水脫硫劑的總重量為基準(zhǔn)，所述金屬鎂的含量為15-25重量％，所述高鎂石灰的含量為75-85重量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵水脫硫劑，其中，所述金屬鎂以表面鈍化的金屬鎂的形式使用，且所述表面鈍化的金屬鎂中含有至少90重量％的Mg，其余為MgO。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的鐵水脫硫劑，其中，所述金屬鎂的粒度<2mm，且至少80重量％的所述金屬鎂的粒度< 1mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的鐵水脫硫劑，其中，所述高鎂石灰的粒度(2mm,且至少80重量％的所述高鎂石灰的粒度< 1mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的鐵水脫硫劑，其中，所述高鎂石灰為白云石經(jīng)過900-1100°C高溫煅燒之后得到的產(chǎn)物。
7.一種鐵水脫硫的方法，該方法包括將待脫硫鐵水與權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的鐵水脫硫劑進(jìn)行接觸脫硫。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，以所述待脫硫鐵水的總重量為基準(zhǔn)，所述待脫硫鐵水中含有3.5-4.8重量％的C、0.03-0.15重量％的S、0.1-1重量％的S1、0.1-1重量％的Mn、0.05-0.4重量％的V，其余為Tfe0
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，相對于I噸的所述待脫硫鐵水，所述鐵水脫硫劑的用量為3.5-6.5kg。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述接觸脫硫的溫度為1250-1390°C。
【文檔編號】C21C1/02GK104032093SQ201410276360
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】梁新騰, 曾建華, 李揚(yáng)洲, 龔洪君, 楊森祥, 楊曉東, 喻林, 陳均, 何為, 陳路 申請人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司