專利名稱：鈍化鎂粉及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種用于鋼鐵冶金工業爐外脫硫的顆粒狀鈍化鎂粉及其制備方法，鈍化鎂粉可用于鋼鐵冶金工業中的鐵水、鋼液的爐外脫硫。用本發明制備的鈍化鎂粉可采用噴吹的方法將其噴入鐵水或鋼液中，也可制成包芯線采用喂線法將其喂入鐵水或鋼液中進行鐵水爐外脫硫。
背景技術：
隨著科學技術的進步，用戶對鋼材的質量提出了更高的要求，尤其是對鋼中的含硫量的要求更加嚴格，如石油天然氣管線用鋼、海上采油平臺用鋼、厚船板用鋼以及航空、汽車、能源、化工等領域用鋼要求低硫鋼(S＜0.010％)和超低硫鋼(S＜0.005％)以保證鋼材的使用性能。此外，連鑄工藝本身也要求鋼水的含硫量要低，以避免連鑄坯的“熱裂”，得到良好的表面質量，提高成坯率。研究表明，一般鋼水中S＜0.020％時，可得到表面質量良好的連鑄坯；鋼水中S＜0.008％時，可使連鑄成坯率提高2％。因此降低鋼水中的含硫量已成為冶金企業提高產品質量和市場競爭力的主要措施之一。傳統的以CaO、CaC2為主的脫硫劑已不能適應市場及連鑄工藝本身的要求。為降低鋼中的含硫量，六十年代末開發出鐵水爐外脫硫技術。采用這一技術，除可提高鋼材質量，還可大大提高煉鋼設備的生產能力。近年來，高效鎂基脫硫劑日益受到重視，并得到推廣應用。在我國鞍鋼率先于98年采用鎂基脫硫劑進行鐵水爐外脫硫工業試驗，冶煉出S＜0.005％的超低硫鋼。寶鋼、本鋼分別從美國、加拿大引進了鐵水爐外脫硫技術和設備，使用鎂基脫硫劑進行鐵水爐外脫硫。之后，鞍鋼、酒鋼、攀鋼等國內其它鋼廠也在進行這方面的技術改造。鎂基脫硫劑越來越受到國內鋼鐵企業的重視。鎂基脫硫劑主要是由金屬鎂顆粒和石灰組成，有的添加適量的添加劑，如CaF2等，所用的金屬鎂顆粒粒徑大多為0.1～2.0mm，由于金屬鎂粉的比表面積很大，且其點火能很小，自燃溫度低，與空氣中的水汽反應所產生的氫氣的爆炸限很低且范圍很大，所以更易在空氣中燃燒爆炸，這給儲運和使用帶來了極大的不安全性。金屬鎂及合金的鈍化主要采用重鉻酸鹽溶液浸泡，使其表面生成一層鈍化膜以防在空氣中氧化，這種方法雖在航空工業含鎂合金工件的加工中已被廣泛應用，但不適于金屬鎂粉的鈍化；一方面由于鎂粉的比表面積很大，造成重鉻酸鹽的大量耗費，另一方面在水溶液中處理不可避免金屬鎂粉與水作用析出氫并消耗金屬鎂。美國專利US Patent 3881913描述的是一種采用霧化法生產表面包有鹽層的鈍化鎂粉，其方法為將670～720℃的液態金屬鎂引入670～730℃的氯化物和氟化物的熔鹽中，然后倒入高速旋轉的底部有許多小孔的杯形容器中。當金屬鎂液與熔鹽混合物從小孔中流出時，采用強風將其破碎，這樣就得到表面包有鹽層的鈍化鎂粉。中國專利公開號2378399也是一種采用類似的方法生產鈍化鎂粉。而美國專利US Patent 4279641的方法是將液態金屬鎂引入670～820℃的氯化物和氟化物的熔鹽中，進行高速攪拌，使得液態金屬鎂分散在熔鹽中，混合物中液態金屬鎂約占40％，然后倒入帶有水冷裝置的冷卻輥上進行冷卻，再用粉碎設備將其破碎分離，得到表面包有鹽層的鈍化鎂粉。這些方法的共同特點是在金屬鎂粉顆粒的表面上包有鹽層。由于鹽層的主要成分是極易吸收空氣中水汽的氯化物，所以仍不能避免金屬鎂與水的作用。這一缺點是這種方法的不可克服的致命的缺點。目前，我國金屬鎂粉的生產主要采用機械加工法，首先制成鎂環，機械加工成鎂屑，然后破碎成鎂粉，鎂粉需經鈍化處理才能滿足儲運、使用的要求。中國專利公開號2378399報道的鈍化鎂顆粒的生產方法是在金屬鎂顆粒表面上包覆一薄層抗氧化阻燃層，最外層連接表皮料，形成一定形狀的復合層鈍化鎂顆粒，這種鈍化鎂顆粒可用于鋼鐵冶金工業中的鐵水予處理。
發明內容
本發明采用的鈍化鎂粉及其制備方法是在金屬鎂粉的表面涂敷一層疏水層，該疏水層是在室溫下呈固態、且具有疏水性的有機物，然后再在疏水層表面上粘附一層阻燃層，該阻燃層具有良好的阻燃性，這樣制得的鈍化鎂粉可以克服上述技術的缺點，滿足鋼鐵冶金工業中的鐵水予處理對鈍化鎂粉儲運、使用的要求。
本發明鈍化鎂粉及其制備方法內容簡述本發明鈍化鎂粉及其制備方法，其特征在于是在粒度為0.1～2.0mm的顆粒狀金屬鎂粉的表面涂敷一層疏水層，再在疏水層表面上粘附一層阻燃層；疏水劑是室溫下為固態的有機物，指的是松香、瀝青及樹脂及其混合物，疏水劑的用量為占鈍化鎂粉總重量的1～10％；阻燃劑是Ca、Mg、Al、Si的氧化物、鹽類的一種或一種以上的混合物，即CaO、MgO、CaCO3、MgCO3、Al2O3、SiO2及其混合物；阻燃劑是顆粒直徑為0.08mm以下的粉末，最好是0.03mm以下的粉末；阻燃劑的用量占鈍化鎂粉總重量的1～20％；所添加的疏水劑和阻燃劑的總重量為鈍化鎂粉總重量的3～25％；鈍化鎂粉的制備方法(1)先將疏水劑加熱，溫度控制在60～150℃使其呈液態，再將顆粒狀金屬鎂粉與其充分混合，使顆粒狀金屬鎂粉表面上涂敷一層疏水層，然后再將粉末狀的阻燃劑與其充分混合，使其表面上粘附一層阻燃層，冷卻后即制成鈍化鎂粉；鈍化鎂粉的制備方法(2)先將顆粒狀金屬鎂粉加熱，溫度控制在60～150℃，再將疏水劑加入使其充分混合，使顆粒狀金屬鎂粉表面上涂敷一層疏水層，然后再將粉末狀的阻燃劑加入與其充分混合，使其表面上粘附一層阻燃層，冷卻后即制成鈍化鎂粉；鈍化鎂粉的制備方法(3)制備顆粒狀金屬鎂粉還可以采用將顆粒狀金屬鎂粉與疏水劑同時加入，經加熱溫度控制在60～150℃，并使其充分混合，在顆粒狀金屬鎂粉表面上涂敷一層疏水層，然后再加入阻燃劑與其充分混合，使其表面上粘附一層阻燃層，冷卻后即制成鈍化鎂粉。
本發明制得的鈍化鎂粉具有良好的分散性，很少結塊，即使結塊也很容易破碎，具有良好的疏水性和阻燃性，可以將金屬鎂粉與空氣完全隔絕，因此不會吸收空氣中的水汽，從而克服了以往技術存在的不可克服的致命缺點，同時也避免了金屬鎂粉的無益消耗。本發明制得的鈍化鎂粉還具有良好的流動性(安息角α＜35°)，完全可以滿足鋼鐵冶金工業中的鐵水予處理噴吹工藝對鈍化鎂粉的流動性的工藝要求。采用本發明制得的鈍化鎂粉完全可以滿足鋼鐵冶金工業中的鐵水予處理對鈍化鎂粉儲運、使用的要求。本發明的制備方法具有原料來源廣泛、制備工藝簡單、生產效率高、投資少、成本低的特點。其產品可以用于制成鎂基脫硫劑采用噴吹方法進行鐵水爐外脫硫，也可以將其制成包芯線采用喂線法將其喂入鐵水或鋼液中進行鐵水爐外脫硫。
實施例2將25g環氧樹脂放入燒杯中，電爐加熱至140℃，再將500g粒度為0.2～1.0mm的金屬鎂粉放入燒杯中，攪拌3分鐘后放入25g粒度為200目的活性石灰，再攪拌2分鐘后取下冷卻，碾碎后即得到本發明制備的鈍化鎂粉。該鈍化鎂粉中金屬鎂含量為90.9％，堆比重為0.88g/cm3，安息角α＝34°。
實施例3
將20kg粒度為0.2～0.8mm的金屬鎂粉放入鐵鍋中，煤氣加熱至120℃，再將1kg松香放入鐵鍋中，攪拌3分鐘后放入1kg粒度為200目的防潮石灰，攪拌2分鐘后取下冷卻，碾碎后即得到本發明制備的鈍化鎂粉。該鈍化鎂粉中金屬鎂含量為90.9％，堆比重為0.85g/cm3，安息角α＝34°。用該方法生產的5噸鈍化鎂粉生產鈍化鎂粉含量為20％，防潮石灰含量為70％，石墨粉為5％，螢石粉為5％的鎂基脫硫劑，用該鎂基脫硫劑對含硫量為0.030～0.050％的鐵水進行予處理，使用100噸的鐵水包裝載90～100噸鐵水，脫硫時間為4～6分鐘，脫硫過程的鐵水溫降為15～19℃，渣帶鐵所造成的鐵損＜6kg/t鐵，鎂基脫硫劑的消耗量為4～6kg/t鐵，脫硫效率為90％，而且可以實現深脫硫。處理后鐵水的含硫量為0.003～0.008％，大多數為0.005％以下，脫硫命中率＞90％以上。根據對噴吹CaO基、鎂基兩種脫硫劑的工業試驗對比結果可知，噴吹CaO基脫硫劑時，脫硫時間為15～20分鐘，脫硫過程的鐵水溫降為30～45℃，渣帶鐵所造成的鐵損為9～12kg/t鐵，鎂基脫硫劑的消耗量為10～12kg/t鐵，脫硫效率為80％左右，而且難以實現深脫硫。處理后鐵水的含硫量為0.010％以上，大多數為0.015％左右，脫硫命中率不能保證。可見，噴吹本發明制備的鈍化鎂粉為主要成分所制成的鎂基脫硫劑進行鐵水爐外脫硫與噴吹CaO基脫硫劑進行鐵水爐外脫硫相比，噴吹本發明制備的鈍化鎂粉為主要成分所制成的鎂基脫硫劑進行鐵水爐外脫硫具有噴吹粉劑量少、脫硫速度快、脫硫效率高、脫硫命中率高、渣量少、鐵水溫降低、渣帶鐵所造成的鐵損小、占用生產時間少等諸多優點，這對采用連鑄技術的鋼鐵企業具有很多好處。對脫硫劑費用、鐵損及降溫三項成本計算表明，噴吹CaO基脫硫劑的三項成本總和為30.2元/t鐵，而噴吹鎂基脫硫劑的三項成本為25.9元/t鐵。可見使用本發明制備的鈍化鎂粉為主要成分所制成的鎂基脫硫劑進行鐵水爐外脫硫的成本低于噴吹CaO基脫硫劑的成本。
實施例4將20kg粒度為0.2～1.0mm的金屬鎂粉放入高速攪拌器中攪拌1～2分鐘，磨擦所產生的熱可將金屬鎂粉的溫度升至120℃，再將1kg松香放入高速攪拌器中，繼續攪拌2分鐘后放入1kg粒度為200目的防潮石灰，攪拌2分鐘后取出冷卻，碾碎后即得到本發明制備的鈍化鎂粉。該鈍化鎂粉中金屬鎂含量為92.6％，堆比重為0.82g/cm3，安息角α＝34°。用該方法生產的20噸鈍化鎂粉生產鈍化鎂粉含量為20％，防潮石灰含量為70％，石墨粉為5％，螢石粉為5％的鎂基脫硫劑，用該鎂基脫硫劑對含硫量為0.040～0.070％的鐵水進行予處理，使用100噸的鐵水包裝載90～100噸鐵水，脫硫時間為4～6分鐘，脫硫過程的鐵水溫降為15～19℃，渣帶鐵所造成的鐵損＜6kg/t鐵，鎂基脫硫劑的消耗量為4～6kg/t鐵，脫硫效率為90％以上，而且可以實現深脫硫。處理后鐵水的含硫量為0.003～0.008％，大多數為0.005％以下，處理后的鐵水的最低含硫量可以達到0.001％，脫硫命中率＞90％。根據對噴吹CaO基、鎂基兩種脫硫劑的工業試驗對比結果可知，噴吹CaO基脫硫劑時，脫硫時間為15～20分鐘，脫硫過程的鐵水溫降為30～45℃，渣帶鐵所造成的鐵損為9～12kg/t鐵，鎂基脫硫劑的消耗量為10～12kg/t鐵，脫硫效率為80％，而且難以實現深脫硫。處理后鐵水的含硫量為0.010％以上，大多數為0.015％左右，脫硫命中率不能保證。可見，噴吹本發明制備的鈍化鎂粉為主要成分所制成的鎂基脫硫劑進行鐵水爐外脫硫與噴吹CaO基脫硫劑進行鐵水爐外脫硫相比，噴吹本發明制備的鈍化鎂粉為主要成分所制成的鎂基脫硫劑進行鐵水爐外脫硫具有噴吹粉劑量少、脫硫速度快、脫硫效率高、脫硫命中率高、渣量少、鐵水溫降低、渣帶鐵所造成的鐵損小、占用生產時間少等諸多優點，這對采用連鑄技術的鋼鐵企業具有很多好處。對脫硫劑費用、鐵損及降溫三項成本計算表明，噴吹CaO基脫硫劑的三項成本總和為30.2元/t鐵，而噴吹鎂基脫硫劑的三項成本為25.9元/t鐵，可見使用本發明制備的鈍化鎂粉為主要成分所制成的鎂基脫硫劑進行鐵水爐外脫硫的成本低于噴吹CaO基硫劑的成本。
權利要求
1.一種用于鋼鐵冶金工業爐外脫硫的顆粒狀鈍化鎂粉，其特征在于是在粒度為0.1～2.0mm的顆粒狀金屬鎂粉的表面涂敷一層疏水層，再在疏水層表面上粘附一層阻燃層；疏水劑是室溫下為固態的有機物，指的是松香、瀝青及樹脂及其混合物；疏水劑的用量為占鈍化鎂粉總重量的1～10％；阻燃劑是Ca、Mg、Al、Si的氧化物、鹽類的一種或一種以上的混合物，即CaO、Mg、CaCO3、MgCO3、Al2O3、SiO2及其混合物；阻燃劑是顆粒直徑為0.08mm以下的粉末，最好是0.03mm以下的粉末；阻燃劑的用量占鈍化鎂粉總重量的1～20％；所添加的疏水劑和阻燃劑的總重量為鈍化鎂粉總重量的3～25％。
2.根據權利要求1所述的鈍化鎂粉的制備方法(1)，其特征在于先將顆粒狀金屬鎂粉加熱，溫度控制在60～150℃，再將疏水劑加入使其充分混合，使顆粒狀金屬鎂粉表面上涂敷一層疏水層，然后再將粉末狀的阻燃劑加入與其充分混合，使其表面上粘附一層阻燃層，冷卻后即制成鈍化鎂粉。
3.根據權利要求1所述的鈍化鎂粉的制備方法(2)，其特征在于先將顆粒狀金屬鎂粉加熱，溫度控制在60～150℃，再將疏水劑加入使其充分混合，使顆粒狀金屬鎂粉表面上涂敷一層疏水層，然后再將粉末狀的阻燃劑加入與其充分混合，使其表面上粘附一層阻燃層，冷卻后即制成鈍化鎂粉。
4.根據權利要求1所述的鈍化鎂粉的制備方法(3)，其特征在于，制備顆粒狀金屬鎂粉還可以采用將顆粒狀金屬鎂粉與疏水劑同時加入，經加熱溫度控制在60～150℃，并使其充分混合，在顆粒狀金屬鎂粉表面上涂敷一層疏水層，然后再加入阻燃劑與其充分混合，使其表面上粘附一層阻燃層，冷卻后即制成鈍化鎂粉。
全文摘要
本發明涉及一種用于鋼鐵冶金工業爐外脫硫的顆粒狀鈍化鎂粉及其制備方法,鈍化鎂粉可用于鋼鐵冶金工業中的鐵水、鋼液的爐外脫硫。可采用噴吹的方法將其噴入鐵水或鋼液中,也可制成包芯線采用喂線法將其喂入鐵水或鋼液中進行鐵水爐外脫硫。本發明鈍化鎂粉其特征是在金屬鎂粉的表面涂敷一層疏水層,該疏水層是在室溫下呈固態、且具有疏水性的有機物,然后再在疏水層表面上粘附一層阻燃層,該阻燃層具有良好的阻燃性。這樣制得的鈍化鎂粉可以克服以往技術的缺點,滿足鋼鐵冶金工業中的鐵水預處理對鈍化鎂粉儲運、使用的要求。本發明的制備方法具有原料來源廣泛、制備工藝簡單、生產效率高、投資少、成本低的特點。
文檔編號B22F1/02GK1354057SQ0113330
公開日2002年6月19日 申請日期2001年10月17日 優先權日2001年10月17日
發明者孫本良, 張崇民, 馬興亞, 張軍紅 申請人:孫本良