本發(fā)明涉及鐵水預處理領域，特別涉及碳熱法菱鎂礦基脫硫劑鐵水預處理原位脫硫方法。

背景技術：

大多數(shù)鋼材中的硫都會影響其質量降低鋼材的利用價值，硫元素主要以硫化物的形式存在鋼中，是一種最普遍的非金屬夾雜物。當含硫量很高時，鋼材的加工性能和使用性能都會有很大程度的下降，甚至在加熱生產過程中產生“熱脆”，使其鋼材斷裂。近些年低硫鋼越來越受到人們的青睞，具有很好的市場前景。低硫鋼的機械性能非常好，具有很好的抗腐蝕性和優(yōu)良的焊接性能。鐵水預處理脫硫是生產低硫鋼的重要手段，是提升鋼廠經濟效益的重要組成部分。

鎂作為優(yōu)質脫硫劑可以有效降低鐵水中硫含量。但傳統(tǒng)金屬鎂的制作過程能耗大，污染環(huán)境。如果可以直接把菱鎂礦基脫硫劑投入鐵水中原位脫硫，可以達到簡化工藝流程的目的。所以急需開發(fā)一種在降低能耗的同時，降低生產成本，且不污染環(huán)境，達到實現(xiàn)低碳排放及綠色冶金的脫硫方式。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種碳熱法菱鎂礦基脫硫劑鐵水預處理原位脫硫方法，利用菱鎂礦還原出來的金屬鎂蒸汽不經過冷凝直接進行鐵水預處理脫硫技術，達到節(jié)能環(huán)保、降低成本的目的。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案實現(xiàn)：

碳熱法菱鎂礦基脫硫劑鐵水預處理原位脫硫方法，按以下步驟完成：

a.采用的鐵水原料為高爐生鐵，用硫化亞鐵調節(jié)硫含量，稱取定量初始硫含量分別為0.2％、0.3％、0.35％、0.4％的生鐵,放入電熱鼓風干燥箱中恒溫干燥后待用；

b.配制菱鎂礦基脫硫劑，按質量百分比各組分配比如下：MgO：36～40％；石墨粉：10～12％；Al：11～14％；Fe₂O₃：31～35％；SiO₂+CaO：5.2～5.4％；CaF₂ 0.6～0.8％；將各組分分別研磨后混合，放入電熱鼓風干燥箱中恒溫干燥后用宣紙包裹好后待用；

c.開啟高溫電阻爐，設定參數(shù)：升溫速率≤5℃/min，終點溫度為1500℃；

d.將步驟a的生鐵放到石墨坩堝中置于高溫電阻爐進行加熱；

e.在溫度加熱到1400℃～1500℃時，石墨坩堝中生鐵完全熔化。將菱鎂礦基脫硫劑投入到石墨坩堝中的鐵水內，菱鎂礦基脫硫劑與生鐵的重量份比為1：10，同時利用鐵棒進行機械攪拌，用剛玉管間隔一定時間多次取樣，將取出的樣品冷卻后破碎待檢；

f.分別以菱鎂礦基脫硫劑投入鐵水溫度為1400℃、1450℃、1500℃，對不同初始硫含量的生鐵進行脫硫實驗，將樣品編號；

g.對各試樣進行硫含量分析，計算脫硫速率，確定菱鎂礦基脫硫劑脫硫最佳溫度及最佳脫硫時間。

與現(xiàn)有的技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明利用資源廣、成本低的菱鎂礦，在節(jié)約優(yōu)質高純度鎂粉的同時，還簡化工藝。

2.通過結合真空碳熱法煉鎂技術和鎂基脫硫技術，菱鎂礦基脫硫劑中的氧化鎂與碳還原產生鎂蒸汽，鎂蒸汽直接對鐵水脫硫，利用菱鎂礦還原出來的鎂蒸汽不經過冷凝直接進行鐵水預處理脫硫，簡化了脫硫工藝。

3.脫硫最佳溫度為1450℃，菱鎂礦基脫硫劑脫硫時間小于16分鐘，脫硫速率最高。

附圖說明

圖1碳熱法菱鎂礦基脫硫劑鐵水預處理原位脫硫實驗裝置結構示意圖。

圖中：耐火材料1、熱電偶2、石墨坩堝3、剛玉管4、攪拌棒5。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進一步說明：

如圖1，碳熱法菱鎂礦基脫硫劑鐵水預處理原位脫硫實驗裝置，包括耐火材料1、熱電偶2、石墨坩堝3、剛玉管4、攪拌棒5，石墨坩堝3置于耐火材料1上部，熱電偶2置于耐火材料1中部，石墨坩堝外3側設有剛玉管4，石墨坩堝3內下層為鐵水6，上層為脫硫劑7。

實施例：

碳熱法菱鎂礦基脫硫劑鐵水預處理原位脫硫方法，按以下步驟完成：

a.采用的鐵水原料為高爐生鐵，用硫化亞鐵調節(jié)硫含量，稱取初始硫含量分別為0.2％、0.3％、0.35％、0.4％的生鐵200g，放入300℃電熱鼓風干燥箱中恒溫干燥2h；

b.按質量百分比計配制菱鎂礦基脫硫劑，其配比如下：MgO 38％，石墨粉11％，Al 12％，F(xiàn)e₂O₃ 33％，SiO₂+CaO 5.3％，CaF₂ 0.7％，將各組分分別研磨，混合后放入300℃電熱鼓風干燥箱中恒溫干燥2h；將配制好的20g脫硫劑并將其用宣紙包裹好后待用；

c.開啟高溫電阻爐程序控制裝置，設定參數(shù)：升溫速率≤5℃/min，終點溫度為1500℃；

d.將含有200g的生鐵放到石墨坩堝中置于高溫電阻爐加熱。

e.分別在鐵水加熱溫度為1400℃，1450℃，1500℃，將菱鎂礦基脫硫劑投入到石墨坩堝中，對不同初始硫含量的生鐵進行脫硫實驗；實驗一共取五次樣品。第一次取樣品是在加入料的3分鐘后，第二次是在第一次取完樣品3分鐘后，第三次是取完第二次樣品的5分鐘后，第四次是取完第三次樣品的5分鐘后，第五次是第四次取完樣品的10分鐘后。將取出的樣品冷卻后破碎達到檢測樣品的要求；

f.檢測各樣品硫含量，計算脫硫速率。

1400℃脫硫過程鐵水硫含量見表1；

表1：1400℃脫硫過程鐵水硫含量

1450℃脫硫過程鐵水硫含量見表2；

表2：1450℃脫硫過程鐵水硫含量

1500℃脫硫過程鐵水硫含量見表3；

表3：1500℃脫硫過程鐵水硫含量

1400℃不同初始硫含量的鐵水所對應的脫硫速率見表4；

表4：1400℃不同初始硫含量的鐵水所對應的脫硫速率

1450℃不同初始硫含量的鐵水所對應的脫硫速率見表5；

表5：1450℃不同初始硫含量的鐵水所對應的脫硫速率

1500℃不同初始硫含量的鐵水所對應的脫硫速率見表6；

表6：1500℃不同初始硫含量的鐵水所對應的脫硫速率

1400℃下不同初始硫含量的鐵水所對應的脫硫效率見表7；

表7：1400℃不同初始硫含量的鐵水所對應的脫硫效率η

1450℃不同初始硫含量的鐵水所對應的脫硫效率見表8；

表8：1450℃不同初始硫含量的鐵水所對應的脫硫效率η

1500℃下，不同初始硫含量的鐵水所對應的脫硫效率見表9；

表9：1500℃下，不同初始硫含量的鐵水所對應的脫硫效率η

由上述實驗得出結論：碳熱法菱鎂礦基脫硫劑鐵水預處理原位脫硫方法的脫硫最佳溫度為1450℃，菱鎂礦基脫硫劑在前16分鐘的脫硫率最高。

上面所述僅是本發(fā)明的基本原理，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是依據(jù)本發(fā)明對其進行等同變化和修飾，均在本專利技術保護方案的范疇之內。