專利名稱：用含鋁氧化鈣基脫硫劑對(duì)鐵水脫硫的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域，特別涉及鐵水和鋼水的脫硫處理。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)鋼材質(zhì)量的要求越來越高，越來越苛刻，不僅要求鋼材具有較高的強(qiáng)度和良好的塑韌性，而且還要求具有優(yōu)異的冷成形性和焊接性能。為此，采取各種工藝措施，提高鋼材質(zhì)量是人們一直關(guān)注的問題。在眾多的工藝因素中，降低鋼中的夾雜物，特別是降低鋼中的硫含量是提高鋼材綜合性能的最佳途徑之一。有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，含S＝0.025-0.04％的鋼與含S-0.015％的鋼相比，連鑄坯裂紋增加6倍，冷成形材缺陷報(bào)廢率上升10倍，汽車輪箍火花焊接缺陷增加5-10倍，輸油管表面缺陷報(bào)廢率上升10倍。由此可見硫在鋼中的危害性。為此，鐵水和鋼水脫硫是鋼鐵冶煉中的關(guān)鍵問題。在脫硫工藝中，除了選擇脫硫方法(如機(jī)械攪拌或噴吹氣體攪拌)外，最重要的是選擇合適的脫硫劑。
脫硫的基本反應(yīng)為如下的化學(xué)平衡式
在上述反應(yīng)式中，降低氧位，反應(yīng)向右進(jìn)行，促進(jìn)脫硫，即去除氧有利于脫硫。
為此，在現(xiàn)有技術(shù)中，開發(fā)了以Mg為還原劑的脫氧的CaO+Mg脫硫法，金屬M(fèi)g 是反應(yīng)性良好的脫硫劑，該脫硫劑對(duì)于要求深脫硫的情況，效果更為明顯。但脫硫后MgS渣稀，需加聚渣劑，即便如此，扒渣也困難，另外由于鎂易燒損，有效利用率低，還有Mg價(jià)格高，致使成本上升。除CaO+Mg脫硫方法外，還有采用CaC2進(jìn)行脫硫的，但CaC2粉碎時(shí)，在空氣濕度大的情況下，產(chǎn)生C2H2氣體，易燃，易發(fā)生爆炸，安全性差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種脫硫效果好，鐵水降溫小，成本低且安全的用含鋁氧化鈣基脫硫劑對(duì)鐵水脫硫的方法。
針對(duì)上述目的，本發(fā)明的主要技術(shù)方案是以金屬鋁代替金屬M(fèi)g作為還原劑，以CaO為基，形成含鋁的氧化鈣基脫硫劑，并以脫硫劑不同的加入方式對(duì)鐵水進(jìn)行脫硫處理。
本發(fā)明用含鋁氧化鈣基脫硫劑對(duì)鐵水脫硫的方法中，含鋁氧化鈣基脫硫劑有3組成份，相應(yīng)采用兩種脫硫方法，即攪拌法或噴入法?，F(xiàn)分述如下1、用含鋁氧化鈣基脫硫劑對(duì)鐵水脫硫的方法含鋁氧化鈣基脫硫劑的化學(xué)組成(wt％)為CaF25～10％，金屬鋁2～5％，余為CaO。
CaO、CaF2和金屬鋁的粒度均小于10mm。
將上述銳硫劑加入到攪拌式的鐵水處理爐中，對(duì)鐵水進(jìn)行脫硫。攪拌頭的轉(zhuǎn)速＞90轉(zhuǎn)/分鐘。
2、用含鋁氧化鈣基脫硫劑對(duì)鐵水脫硫的方法
含鋁氧化鈣基脫硫劑的化學(xué)組成(wt％)為CaF25～10％，金屬鋁2～5％，礦物油2～5％，余為CaO。
CaO、CaF2及金屬鋁的粒度均小于3mm。
礦物油則為常規(guī)的礦物油，如重油。
先將上述脫硫劑中的CaF2、金屬鋁、CaO和礦物油混合均勻，再加入到攪拌式鐵水處理爐的鐵水中，進(jìn)行脫硫處理，攪拌頭的轉(zhuǎn)速＞90轉(zhuǎn)/分鐘。
3、用含鋁氧化鈣基脫硫劑對(duì)鐵水脫硫的方法含鋁氧化鈣基脫硫劑的化學(xué)組成(wt％)為CaF20～10％，CaO30～22％，金屬鋁2～4％，余為CaO。
CaF2、CaO3、金屬鋁和CaO的粒度均小于1mm。
適用于采用噴吹式的脫硫方法。
在上述脫硫劑中，其金屬鋁為金屬鋁粉劑A或金屬鋁粉劑B中任一種。
金屬鋁粉劑A的化學(xué)組成(wt％)為Al 13～18％，Al2O367～82％，SiO2、MgO、C及FeO之和＜20％金屬鋁粉劑B的化學(xué)組成(wt％)為Al 28～35％，Al2O350～65％，SiO2、MgO、C及FeO之和＜20％。
在上述脫硫劑中，除主成份CaO外，還含有Al，較多的Al2O3，其余為少量SiO2、MgO、C和FeO，這些組份越低越好，但總計(jì)含20％以下是允許的。
本發(fā)明含鋁氧化鈣基脫硫劑中各組份的粒度選擇依據(jù)是考慮生產(chǎn)效果和反應(yīng)性兩個(gè)方面，在采用攪拌式(如KR)脫硫的情況下，由于脫硫劑經(jīng)料罐到流槽，如果粒度太小，微粉細(xì)，則流動(dòng)性差，會(huì)發(fā)生滯留或延續(xù)下料作業(yè)時(shí)間等現(xiàn)象，或粉塵溢出防護(hù)罩外，造成環(huán)境污染；如果粒度在10mm以上，雖然可改善作業(yè)環(huán)境，但反應(yīng)速度受影響，也是不可取的。另外，在攪拌式(如KR)脫硫時(shí)，使用粒度3mm以下的脫硫劑，加入并混合2～5％的礦物油，可使脫硫劑顆粒表面形成一層油的保護(hù)膜，可以防潮，使CaO不被消化，生成Ca(OH)2，便于較長(zhǎng)時(shí)間的存放，維持脫硫劑的有效成份，不降低使用性能，同時(shí)，礦物油是碳一氫化合物，在高溫下可造成還原氣氛，防止回硫。在礦物油的加入方面，如加入2％以下，則防潮效果差，如加入量在5％以上，則物料的流動(dòng)性惡化，影響生產(chǎn)率。
在脫硫劑中，在CaO熔解遲緩的情況下，使用少量CaF2是可以的。而添加CaCO3的理由是CaCO3高溫下分解產(chǎn)生CO2氣泡，對(duì)熔體起攪拌作用，可促進(jìn)脫硫，因氣泡攪拌，使脫硫反應(yīng)速度提高，最高可提高22％，但加入過量的CaCO3，可導(dǎo)致鐵水溫降加大，對(duì)脫硫不利。
采用本發(fā)明含鋁氧化鈣基脫硫劑對(duì)鐵水進(jìn)行脫硫處理時(shí)，首先是CaO與鐵水中的硫反應(yīng)，并產(chǎn)生游離[O]，由于金屬鋁的存在，游離[O]不與鐵水中的[Si]發(fā)生反應(yīng)，而與脫氧能力強(qiáng)的Al發(fā)生如下反應(yīng)
同時(shí)在CaO界面上生成CaO-Al2O3-FeO(Fe2O3)系的化合物，如12CaO.7Al2O3、5CaO.3Al2O3、3CaO.Al2O3等，這些化合物的熔點(diǎn)比硅酸鈣系化合物的熔點(diǎn)低，如12CaO.7Al2O3的熔點(diǎn)為1365℃，與硅酸鈣系高熔點(diǎn)化合物相比，在相同熱力學(xué)條件下，參與脫硫反應(yīng)的組元及脫硫反應(yīng)生成物更容易在鐵液中或更容易在CaO表面的生成物中轉(zhuǎn)移或擴(kuò)散，因此提高了脫硫速度。另外，本發(fā)明脫硫劑在同一反應(yīng)溫度下，由于金屬鋁的氧化，造成化學(xué)反應(yīng)局部區(qū)域的還原氣氛，與不含金屬鋁的同類脫硫劑相比，鐵水溫降速度減慢，有利于硫的去除；金屬鋁的氧化及添加的Al2O3與石灰易形成鋁酸鈣系多組元渣，這種渣系有利于液相金屬的氧向渣系轉(zhuǎn)移，使存留硫的容量增大，可以大大提高硫在液態(tài)金屬—渣相中的分配系敉。鋁酸鈣渣系能與CaO很好地融合，使該脫硫劑產(chǎn)生的渣疑聚性好，不易產(chǎn)生回硫，有利于排出。還有，使用本發(fā)明脫硫劑進(jìn)行脫硫時(shí)，由于鋁的氧化是放熱的，故鐵水溫降小，廢氣溫度也比純氧化鈣脫硫劑高40-50℃，因此也提高了脫硫效果。
綜上所述，采用本發(fā)明含鋁氧化鈣基脫硫劑對(duì)鐵水進(jìn)行脫硫具有顯著的脫硫效果。試驗(yàn)表明，當(dāng)鐵水原始含硫?yàn)?.04％時(shí)，用本發(fā)明脫硫劑6Kg/t.鐵水進(jìn)行脫硫，則終點(diǎn)鐵水的含硫量可降低為0.004-0.003％，即脫硫率達(dá)88％的占90％以上。如果要求更深度的脫硫(如S小于0.002％)增加脫硫劑加入量，也可以達(dá)到。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)脫硫反應(yīng)速度快，脫硫率高，與不含鋁的脫硫劑相比，加入本發(fā)明含鋁氧化鈣基脫硫劑，其反應(yīng)速度增加一倍以上，脫硫率可提高30％。
(2)鐵水溫降小。
具體實(shí)施例方式
采用本發(fā)明所述的含鋁氧化鈣基脫硫劑，對(duì)5個(gè)爐次的鐵水進(jìn)行了脫硫試驗(yàn)，5批含鋁氧化鈣基脫硫劑的化學(xué)組成如表1和表2所示。
采用攪拌式或噴吹式方法分別將5批脫硫劑加入鐵水中，有關(guān)試驗(yàn)條件及工藝參數(shù)列入表3，脫硫劑的粒度也列入表3，最終的鐵水脫硫效果及鐵水溫降則如表4所示。由表4看出，本發(fā)明所述的脫硫劑及脫硫方法，其脫硫效果顯著，脫硫率達(dá)88-92％，并且鐵水溫降小。試驗(yàn)中，脫硫劑批號(hào)對(duì)應(yīng)相應(yīng)中鐵水脫硫的爐次。
表1 實(shí)施例含鋁氧化鈣基脫硫劑的化學(xué)組成(wt％)
表2 實(shí)施例脫硫劑中金屬鋁所含的金屬鋁粉劑A或B的化學(xué)組成(wt％) 表3 實(shí)施例鐵水脫硫處理的試驗(yàn)條件及工藝參數(shù)
表4 實(shí)施例鐵水脫硫處理的最終脫硫效果
權(quán)利要求
1.用含鋁氧化鈣基脫硫劑對(duì)鐵水脫硫的方法，其特征在于①含鋁氧化鈣基脫硫劑的化學(xué)組成(wt％)為CaF25～10％，金屬鋁2～5％，余為CaO；②將上述脫硫劑加入到攪拌式鐵水處理爐中，對(duì)鐵水進(jìn)行脫硫，攪拌頭的轉(zhuǎn)速＞90轉(zhuǎn)/分鐘。
2.用含鋁氧化鈣基脫硫劑對(duì)鐵水脫硫的方法，其特征在于①含鋁氧化鈣基脫硫劑的化學(xué)組成(wt％)為CaF25～10％，金屬鋁2～5％，礦物油2～5％，余為CaO；②先將上述脫硫劑中的CaF2、金屬鋁、CaO和礦物油混合均勻，然后再加入攪拌式鐵水處理爐中，對(duì)鐵水進(jìn)行脫硫，攪拌頭的轉(zhuǎn)速＞90轉(zhuǎn)/分鐘。
3.用含鋁氧化鈣基脫硫劑對(duì)鐵水脫硫的方法，其特征在于①含鋁氧化鈣基脫硫劑的化學(xué)組成(wt％)為CaF20～10％，CaCO30～22％，金屬鋁2～4％，余為CaO；②將上述脫硫劑以噴吹的方式加入到鐵水處理爐的鐵水中，進(jìn)行脫硫處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于金屬鋁為金屬鋁粉劑A或金屬鋁粉劑B中任一種金屬鋁粉劑A的化學(xué)組成(wt％)為Al 13～18％，Al2O367～82％，SiO2、MgO、C及FeO之和＜20％；金屬鋁粉劑B的化學(xué)組成(wt％)為Al 28～35％，Al2O350～65％，SiO2、MgO、C及FeO之和＜20％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于CaO、金屬鋁和CaF2的粒度均小于10mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于CaO、CaF2及金屬鋁的粒度均小于3mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于CaO、CaCO3、CaF2和金屬鋁的粒度均小于1mm。
全文摘要
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域，主要涉及鐵水的脫硫處理方法。本發(fā)明含鋁氧化鈣基脫硫劑的化學(xué)組成除CaO外，還含有CaF
文檔編號(hào)C21C1/02GK1528919SQ200310100448
公開日2004年9月15日 申請(qǐng)日期2003年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月16日
發(fā)明者豐田哲夫 申請(qǐng)人:日本三立有限會(huì)社