專利名稱：鐵水脫硫劑、其制造生產(chǎn)方法及用該脫硫劑將鐵水脫硫的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鐵水脫硫劑、該脫硫劑的生產(chǎn)方法以及鐵水脫硫的工藝方法。該脫硫劑含有碳化鈣和一種金屬組分。
用噴射金屬方法進行高爐鐵水表面脫硫是煉鋼中成熟的工藝方法。為降低生鐵中的硫含量，事實證明兩種方法特別有用，即在鋼廠中使用的魚雷式鐵水包中脫硫和在裝料鐵水包中處理鐵水。按照這兩種方法，其脫硫作用是通過噴射冶金實現(xiàn)的，即用惰性氣體流，通過浸沒式噴槍將脫硫混合物噴吹入鐵水中。
實際上，為實現(xiàn)這種工藝，含碳化鈣和鎂的脫硫混合物被證明是先進的，其可加有其它添加劑，如產(chǎn)生碳的氣體、堿土金屬碳酸鹽、氧化鈣、氟化鈣或氰氨化鈣。例子有下列公開文獻聯(lián)邦德國專利公開說明書NOS.2531047;2650113;2708424;2741588;3544562和《StahlundEisen(鋼與鐵)》105，No。11，627-630/1985。
這些工藝方法的缺點是所使用的混合物原料不是穩(wěn)定的混合物。鎂可以使生鐵快速和準確的脫硫，但不能按需要的準確量配料。
因為上述工藝方法要求將鎂以共噴射形式單獨加到脫硫混合物中，為了能夠準確地配料，需要比較貴重的設備。在共噴射情況下，為了能準確地配料，通常將鎂同渣、鋁屑或其它氧化組分混合。這些脫硫劑也是分離的，所以不能解決問題。
由于上述原因，一直在進行各種試驗以生產(chǎn)粉末形式的含鎂脫硫劑，填充金屬絲或用覆層來給這些脫硫劑簡單處理，并提高工藝效果。例如在聯(lián)邦德國專利展出說明書No.1299670中敘述了這種脫硫劑。它有一個多層結構，除了鎂和碳化鈣外，它還可含有其它脫硫組分。但在這些公開中敘述的壓塊的尺寸和成份不適合共噴射工藝。
此外，由德國專利公開NO.2422072可知一種以碳化鈣為基其上包覆金屬鎂的脫硫劑，根據(jù)公開的該工藝，靠鎂蒸汽沉積在碳化鈣顆粒上產(chǎn)生包覆層。從現(xiàn)實的經(jīng)濟觀點來看，使用共噴射產(chǎn)物，即使在技術上可行的情況下，該工藝也太繁，成本太高。
借助于填充金屬絲形式或棒條形式的碳化鈣-鎂混合物的脫硫作用，正如聯(lián)邦德國專利公開說明書NO.2738379中所收集的，很明顯也不能用在共噴射工藝中。
最后，美國專利說明書NO.4，541，867公開的用碳包覆的粒狀試劑的技術，可用作鋼液的添加劑及其脫硫劑。尤其是該試劑包含鎂和碳化鈣。包覆層的產(chǎn)生靠該試劑的組分同可聚合油混合，及其熱聚合和隨后的部分熱裂解。該生產(chǎn)工藝也需要較高的設備開支和高的能量消耗。
通常，也需指出的是，因為在鐵水溫度下鎂蒸汽壓高，把鎂引入鐵水中發(fā)生困難。所以，對于該工藝重要的是好的鎂組分配料性，但是已知的脫硫劑不能令人滿意地達到。特別是當沒有共噴射組分碳化鈣而吹入鎂時，這將使鐵水噴濺和所用噴槍堵塞。已知混合物的一般性能的缺點是它們含有20到34%(重量)的填充材料，這些填充材料不參與脫硫作用。已知的帶有填充材料(例如鋁、氧化鋁或球磨粉末)的鎂混合物的其它缺點是分離較快，以致于鎂的比例開始高，但隨后降低。由于這種不均勻性，需要使用較多的材料，但作用較差。
因此，需要提供一種流動性的、低渣的和成本低的含碳化鈣和金屬組分的脫硫劑，它適于鐵水噴射脫硫，并沒有上述缺點。
本發(fā)明提供了一種含碳化鈣和金屬組分的鐵水脫硫劑，其中的碳化鈣和金屬組分的體密度和顆粒尺寸在相同范圍內(nèi)。
本發(fā)明提供了一種鐵水脫硫劑，它含的兩種組分甚至在保持相當長時間情況下，在運輸情況下，在料倉長時間貯藏情況下或者在風動傳送情況下均不分離，因而可以很好地配料。這樣，金屬組分的吹入比例可以很好的控制，這對于準確脫硫是十分重要的，并能獲得最佳的使用效果。本發(fā)明的脫硫劑可以單獨用于脫硫，也適于同其它已經(jīng)敘述過的脫硫劑，(例如歐洲專利申請NO.0226994中的鋁)結合起來共噴射。
本發(fā)明的脫硫劑基本上含有二種組分，即碳化鈣和金屬組分。金屬組分可以是鈣、鎂或其合金。對于該脫硫劑，最好使用金屬鎂?；旌衔镏袃煞N組分的特殊比例本身是無臨界的，可以在很寬的范圍內(nèi)變化。一般，本發(fā)明的脫硫劑含10到90%(重量)，最好含20到80%(重量)的碳化鈣，含90到10%(重量)，最好含80到20%(重量)的金屬組分。
本發(fā)明使用的兩種必要組分的體密度和顆粒尺寸在相同的范圍內(nèi)。通常，金屬組分的體密度與碳化鈣的體密度相適應。所以，體密度最好調(diào)整在0.7到1.0克/厘米3的范圍內(nèi)，特別是在0.8到0.9克/厘米3范圍內(nèi)。可按照已知的方法制造體密度合適的這兩種組分。
這兩種組分的顆粒尺寸也是通過合適的研磨調(diào)整到同樣的范圍，該顆粒尺寸最好在0.1到3毫米范圍內(nèi)，特別是0.3到1毫米。
為了用于鐵水脫硫，將兩組分相互混合，懸浮在氣流中，然后通過噴槍吹入。因為所用顆粒的尺寸和體密度相同，所以可產(chǎn)生很均勻的混合物，甚至相當長時間以后也不分離。
在本發(fā)明的一個最佳實施方案中，兩種組分的顆粒被包覆。包覆時，將粘結劑涂到顆粒上，隨后在其上包覆細粉。包覆量占全部顆粒重量的1到10%(重量)。作為粘結劑，可使用能粘附于顆粒上的油質(zhì)液體。為此目的，例如可用植物油、硅油和/或礦物油。第二步，在顆粒上包覆細粉。對于包覆，可用例如硅酸鹽粉末和氧化物粉末((如在鋁生產(chǎn)中得到的)。例子包括磨細的硅酸、膨潤土和/或取自生產(chǎn)硅鈣和/或硅鐵和/或其它鐵合金的過篩爐塵，以及其它氧化化合物，如鋁酸鈣。
由于該優(yōu)選的脫硫劑的性質(zhì)，其分離性更低，因而配料可以更準確。典型的，特別優(yōu)選的成分為45%(重量)鎂、45%(重量)工業(yè)純電石(碳化鈣含量通常為65到80%(重量))、0.5%(重量)油和9.5%(重量)包覆層材料。
本發(fā)明脫硫劑有包覆層特別優(yōu)越。這種措施使碳化鈣和金屬組分兩組分產(chǎn)生相同材料的表面。一種相同材料的表面，例如含硅酸包覆層形式的表面，不僅使脫硫劑有優(yōu)異的流動性，而且使脫硫劑組分有特殊的抗分離作用，以致于在運輸情況下，在裝卸和料倉貯存情況下該脫硫劑完全保持均勻性。
作為粘結劑，可用高粘性油，特別是植物油，也可以是硅油和/或礦物油。為了避免碳化鈣分解，所選的油是無水的或含水量低的，在脫硫劑中油的重量比為0.1到1%。這成為牢固粘附的、不破裂的包覆層的基礎，以使脫硫劑得到期望的性能。該優(yōu)選的實施方案的其它優(yōu)點是，油也可粘結碳化鈣和鎂粉，以及用這種方法可制造無粉末脫硫劑，而且碳化鈣組分對濕度的敏感性降低。
在粘結劑層上包覆一層細粉，為此目的，所用細粉的顆粒尺寸要小于10微米。在脫硫劑中細粉的比例為2到10%(重量)。
在惰性氣體中將所需粒度的工業(yè)電石和金屬組分簡單混合來制造本發(fā)明的脫硫劑。依照本發(fā)明，如果脫硫劑使用包覆顆粒，則將兩種組分研磨到所需顆粒尺寸之后，用油將顆粒表面濕潤，隨后將細粉包覆在其上。該工藝不僅可以在圓筒中、槽池中或平頭錐形筒混合器中分批進行，也可以在例如螺旋混合器中連續(xù)進行。雖然含有覆層顆粒的脫硫劑比細鎂粉不易燃燒，但是混合工藝最好還是在干燥的惰性氣體氣氛中進行，以防止生產(chǎn)過程中，游離形式存在的鎂和碳化鈣的潮濕，同時也防止可能存在的由于細鎂粉引起的粉末爆炸的危險。
本發(fā)明的脫硫劑可同氬或氮一起吹入熔融金屬中，不加任何添加劑或稀釋劑，氬或氮僅作為載物介質(zhì)。同樣方式，它也可同其它脫硫劑一起用作共噴射組分。以10到100公斤/分，最好為20到40公斤/分的吹入速率，將該脫硫劑單獨或同其它脫硫混合物一起吹入，都不會出現(xiàn)任何問題，不必擔心鐵水噴濺。高的吹入速率可以明顯縮短噴吹時間。此外，由于該脫硫劑的平穩(wěn)吹入性能，鐵水包的填充度可以提高。
使用本發(fā)明的脫硫劑可顯著改進脫硫工藝的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。
從技術、冶金和經(jīng)濟的因素考慮，本發(fā)明的脫硫劑使脫硫方法具有非常強的適應性。
為了說明本發(fā)明，給出下列實例，并參閱附圖

圖1給出一曲線，該曲線示出含55%(重量)碳化鈣和45%(重量)鎂的混合物(十)，在料倉中經(jīng)過充氣疏松試驗后，其成分的變化，該混合物中的碳化鈣和鎂的顆粒尺寸和單位重量相互對應。取出的混合物中的鎂含量在46.4%和42.3%(重量)之間變動，對應的鎂的變化范圍是4.1%(重量)。
類似地但經(jīng)包覆的含45%(重量)碳化鈣、45%(重量)鎂和10%(重量)包覆層的混合物(口)，在料倉中經(jīng)充氣疏松試驗后，取出的混合物中的鎂含量在46.2%和44.6%(重量)之間變動，相應的鎂變化范圍是1.6%(重量)。
圖2此例所用的混合物含20%(重量)顆粒尺寸為0.3到1毫米的鎂和顆粒尺寸小于0.1毫米的研磨碳化鈣細粉(見例8)。該圖表明了在充氣疏松試驗過程中鎂的分離，及由此引起的在隨后取出的混合物中的鎂含量在24.2%和17.0%(重量)之間的變動，相應的鎂變化范圍是7.2%(重量)。
圖3給出一曲線，該曲線表明現(xiàn)有技術已知混合物的脫硫度的變化(實線)。并且確定了本發(fā)明混合物的最終硫含量SE·1/1000%的范圍(陰影區(qū)域)。在每種情況下，吹入鐵水中的脫硫劑的成分和數(shù)量都相同。
現(xiàn)有技術已知的混合物，其脫硫作用開始時比終了時大，這是因為該混合物在料倉中貯藏而產(chǎn)生的成層作用，使其含有較少的鎂。使用本發(fā)明的混合物，其脫硫作用是保持在一個較窄范圍內(nèi)的常量。
在盛230噸鐵水，溫度為1350℃的裝料鐵水包中進行鐵水(IM)脫硫。借助于氬氣通過浸沒式噴槍風動將特殊的用作脫硫的混合物吹入。
例1是一個同工業(yè)使用的脫硫混合物的比較例(Mg50＝50%(重量)金屬鎂十50%(重量)球磨粉(氧化鋁))。
例2和例3用本發(fā)明優(yōu)選成分CaM45來進行。CaM45含45%(重量)工業(yè)電石、45%(重量)金屬鎂、9.5%(重量)生產(chǎn)FeSi的過篩爐塵和0.5%(重量)硅油。用CaM45同CaDC5(95%(重量)工業(yè)電石十5%(重量)煙煤)一起進行共噴射試驗4和5。實例6是脫硫劑CaM25同CaDC5一起的共噴射，CaM25成分為25%(重量)金屬鎂、65%(重量)工業(yè)電石、9.5%(重量)生產(chǎn)CaSi的過篩爐塵和0.5%(重量)硅油。
縮寫詞E＝鐵水(IM)脫硫度SA＝處理前鐵水中的硫含量(重量%.10-3)SE＝處理后鐵水中的硫含量(重量%.10-3)ΔS＝SA-SEE%= (△S)/(SA) ×100結果列于下表中
例7借助于一個10米3氣體/分的疏松裝置將裝有25到30噸混合物1、2和3的料倉分別充氣沖擊10×3分鐘。為了使混合物重新沉積，在每個疏松處理步驟之間加入5分鐘的間歇?？偟氖杷商幚頃r間持續(xù)80分鐘。然后，取出混合物并檢驗分析，對于25噸混合物，取樣時間持續(xù)約60分鐘，每5分鐘取一個6公斤試樣(取10到12個試樣)。取出6公斤試料的時間約20秒。用標準試樣分離器將6公斤試樣處理成足以分析鎂含量的量。
(CaM45＝含45%鎂的混合物，CaM20＝含20%鎂的混合物)所得結果如附圖1所示。
包覆的混合物(包覆的CaM45)實際上不分離，未包覆的混合物(未包覆的CaM45)僅僅稍微分離，按其數(shù)量級從來沒有達到。
例8(比較)試驗現(xiàn)有技術的脫硫劑，其中鎂的顆粒度為0.3-1毫米，碳化鈣的顆粒度小于0.1毫米。在這種混合物情況下，疏松引起明顯的分層效應，使鎂和碳化鈣相互分離，從附圖2可以更清楚地看出。開始鎂含量約24%(重量)，終了約17%(重量)。由于處理過程中混合物的成分變化和由此引起的脫硫效果的變化，使混合物中的這些差別導致脫硫處理出現(xiàn)問題。
用含20%(重量)鎂(具有不同粒度的鎂和碳化鈣)的混合物(按上表的混合物3)來脫硫。
用混合物3脫硫，附圖3示出用25噸混合物脫硫處理時不同的硫終點值(SE值)。按照附圖2推出的分層效應，可以看出，從料倉中最初取出的混合物達到的SE值比留在料倉里的混合物達到的值顯著降低。
在使用本發(fā)明具有恒定鎂含量的混合物情況下，SE值與確定值僅僅有不明顯的差別，其范圍如附圖3所示。
權利要求
1.一種含碳化鈣和金屬組分的鐵水脫硫劑，其中的碳化鈣和金屬組分的體密度和顆粒尺寸在相同的范圍內(nèi)。
2.權利要求1的脫硫劑，其中金屬組分是鎂。
3.權利要求1或2的脫硫劑，其中含10到90%(重量)鎂和90到10%(重量)碳化鈣。
4.任何上述權利要求的脫硫劑，其中所用組分的體密度在0.7到1.0克/厘米3范圍內(nèi)。
5.任何上述權利要求的脫硫劑，其中兩組分的顆粒尺寸在0.1到3毫米范圍內(nèi)。
6.權利要求5的脫硫劑，其中兩組分的顆粒尺寸在0.3到1毫米范圍內(nèi)。
7.任何上述權利要求的脫硫劑，其中兩組分的顆粒用粘結劑和細粉包覆。
8.權利要求7的脫硫劑，其中包覆層的量占全部包覆顆粒重量的1到10%(重量)。
9.權利要求7或8的脫硫劑，其中粘結劑是油質(zhì)液體。
10.權利要求9的脫硫劑，其中油質(zhì)液體是植物油和/或硅油和/或礦物油。
11.權利要求7到10的脫硫劑，其中包覆層含磨細的硅酸、膨潤土和/或取自生產(chǎn)硅鈣和/或硅鐵和/或其它鐵合金的過篩爐塵和/或其它氧化化合物。
12.權利要求1的基本上如上文所述的和例舉的脫硫劑。
13.權利要求1脫硫劑的生產(chǎn)方法，其中將碳化鈣和金屬組分研磨成所需的顆粒尺寸，隨后在惰性氣體氣氛下混合。
14.權利要求7脫硫劑的制備方法，其中將碳化鈣和金屬組分研磨成所需的顆粒尺寸，在惰性氣體氣氛下混合，隨后用油質(zhì)粘結劑和細粉材料包覆。
15.權利要求13或14的基本上如上文所述的和例舉的生產(chǎn)權利要求1到12的任何脫硫劑的方法。
16.權利要求1到12的無論何時按照權利要求13到15的任何方法生產(chǎn)的任何脫硫劑。
17.鐵水脫硫的方法，其中以10到100公斤/分的速率單獨或同其它脫硫劑一起共噴射的方法將權利要求1到12和16的任何脫硫劑加到鐵水中。
18.權利要求17的基本上如上文所述的和例舉的鐵水脫硫的方法。
19.無論何時按照權利要求17或18的方法脫硫而生產(chǎn)的鐵。
全文摘要
本發(fā)明提供一種含碳化鈣和金屬組分的鐵水脫硫劑，其中的碳化鈣和金屬組分的體密度和顆粒尺寸在相同范圍內(nèi)。本發(fā)明還提供了生產(chǎn)該脫硫劑的方法，以及使用該脫硫劑使鐵水脫硫的工藝方法。
文檔編號C21CGK1041395SQ89108179
公開日1990年4月18日 申請日期1989年9月20日 優(yōu)先權日1988年9月20日
發(fā)明者赫爾穆德·利斯奇卡, 沃納·格莫林, 格爾德·希伯 申請人:Skw特羅斯特貝格股份公司