一种喷吹法脱硫剂及其制备方法

摘要

本发明涉及一种喷吹法脱硫剂及其制备方法，属于炼钢脱硫技术领域。本发明低成本高效脱硫剂的成分为：活性石灰(55-65％)、电石(25-30％)、石墨(3-8％)、萤石(6-10％)。其理化指标：CaO％≥70％，S％≤0.18％，P％≤0.15％，水份小于0.1％，发气量≥50。采用本发明脱硫剂单耗低，脱硫效率优，平均铁损低，是一种低成本高效喷吹法脱硫剂。

权利要求

1.一种喷吹法脱硫剂，其特征在于它是由下列重量配比的组分组成：活性石灰

55-65％、电石25-30％、石墨3-8％、萤石6-10％。

2.根据权利要求1所述的喷吹法脱硫剂，其特征在于：它是由下列重量配比的组分组成：活性石灰60％、电石26％、石墨5％、萤石9％。

3.根据权利要求1或2所述的喷吹法脱硫剂，其特征在于其理化指标如下：CaO％≥70％，S％≤0.18％，P％≤0.15％，水份小于0.1％，发气量≥50。

4.根据权利要求3所述的喷吹法脱硫剂，其特征在于：在铁水[S]0.06％，脱后目标[S]0.015％的情况下，脱硫剂单耗按6.5-7.5kg/t铁控制。

5.根据权利要求4所述的喷吹法脱硫剂，其特征在于：当铁水[S]增加0.01个百分点或脱后目标[S]降低0.01个百分点，脱硫剂单耗增加0.5～1kg/t铁。

6.权利要求1所述的喷吹法脱硫剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：a、电石、活性石灰、萤石分别经过初破至粒径5～10cm，再经过细破至粒径2～3cm，由除铁器去除铁杂质置于各储料仓备用；

b、将除去铁杂质的电石、活性石灰、萤石与石墨送入球磨机进行球磨混合至过100目的≥90％。

说明书

一种喷吹法脱硫剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种喷吹法脱硫剂及其制备方法属于炼钢脱硫技术领域。

背景技术

[0002] 铁水炉外喷吹脱硫从20世纪70年代末开始研究发展至今经历了以下几个阶段。第1阶段为1号混铁炉旁的简易试验脱硫装置，第2阶段为3号高炉旁的脱硫站，第3阶段为1992年6月建成的现脱硫系统。脱硫喷枪枪型经历了单孔直筒型喷枪、2孔倒Y型喷枪、
3孔倒Y型喷枪3个阶段。目前大多采用喷吹法脱硫。喷吹法，是利用惰性气体(N2或Ar)作载体将脱硫粉剂由喷枪喷入铁水中，载气同时起到搅拌铁水的作用，使喷吹气体、脱硫剂和铁水三者之间充分混合进行脱硫。其优点是设备费用低，操作灵活，喷吹时间短，铁水温降小。喷吹法使用的脱硫剂类型经历了活性石灰、纯碱、电石单一种类脱硫剂和以电石或活性石灰为主，配Mg、AD(AD是Al2O3简称，只是AD中Al2O3含量较少，一般为15～20％)、CaF2、CaCO3、石墨等制成的复合脱硫剂两个阶段。比如AD型复合脱硫剂：电石25％、石灰
51％、AD粉15％、石墨4％、萤石5％。

[0003] 目前，随着钢产量的不断攀升，脱硫剂的用量不断增加，以及原材料大幅涨价，如何降低脱硫成本，提高效率，减少温降、控制喷溅、减少脱硫单耗等成了必须解决的问题，因此研发一种低成本高效脱硫剂迫在眉睫。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本喷吹法脱硫剂。该脱硫剂能有效降低脱硫扒渣铁损。

[0005] 本发明技术方案：

[0006] 本发明喷吹法脱硫剂的成分为：活性石灰(55-65％)、电石(25-30％)、石墨(3-8％)、萤石(6-10％)。

[0007] 优选的方案是：活性石灰60％、电石26％、石墨5％、萤石9％。

[0008] 活性石灰与普通石灰相比，活性石灰晶粒细小、气孔率大、体积密度小、比表面积大，反应能力强，结合萤石能在活性石灰的晶粒界处生成液相，改善硫的传输过程，脱硫速度增加2～3倍，并在脱硫剂使用中能大大降低喷溅。该脱硫剂中电石具有脱硫能力强，脱硫速度快等优点。电石分解出的Ca离子与铁水中的硫有极强的亲和力，因此电石有很强的5
脱硫能力，在一定的铁水条件下，用电石脱硫，脱硫反应的平衡常数可达6.9×10，反应达-7
到平衡时，铁水中硫含量可达4.9×10 。用电石脱硫，其脱硫反应是放热反应，有利于减少铁水的温降。脱硫产物CaS，其熔点2450℃，因此脱硫后，在铁水面上形成疏松的固体渣，有利于防止回硫，且对混铁车内衬浸蚀较轻，扒渣作业方便。

[0009] 石墨可增加铁水中碳的含量，且由于层间的分子间作用力弱，因此石墨晶体的层与层之间容易滑动，可提高脱硫剂的流动性，使其在使用时能配合载流气体比较容易喷入铁水中。

[0010] 添加一定量的萤石，提高精炼钢水顶渣的碱度，降低熔渣的熔点，改善熔渣的流动性，消除钢包内衬结渣挂渣、顶渣结壳的现象。

[0011] 脱硫剂的反应原理

[0012] 1、CaC2的反应

[0013] CaC2+S→CaS+2C放热反应

[0014] CaC2+FeS→CaS+Fe+2C

[0015] 2、CaO的反应

[0016] CaO+S+C→CaS+CO

[0017] 4CaO+2S+Si→2CaS+2CaO+SiO2

[0018] 因为上述反应均属固相-液相反应，所以使铁水和脱硫剂的接触界面增大，有利于提高脱硫效率。

[0019] 本发明采用活性石灰代替普通石灰，并提高了活性石灰的配比，增加了电石、萤石的配入量。取消AD粉的使用(AD粉价格贵且在脱硫剂中的用途不明显)。本发明脱硫剂(以下简称TS)的主要理化指标见表1。本发明低成本脱硫剂在试用过程中，取得较好冶金效果，在脱硫前S相当的情况下，脱硫剂单耗8.45kg/t.Fe，以脱后硫计算的脱硫效率为85.5％。

[0020] 表1

[0021]

[0022] 本发明脱硫剂(TS)的制备方法见附图1。

[0023] a、电石、活性石灰、萤石分别经过初破至粒径5～10cm，再经过细破至粒径2～3cm，由除铁器去除铁杂质置于各储料仓备用；除铁的目的是保护设备，因为铁的硬度大。

[0024] b、将除去铁杂质的电石、活性石灰、萤石与石墨送入球磨机进行球磨混合至粒度≤100目的≥90％，送至成品仓后装袋。脱硫剂水份小于0.1％。

[0025] 本发明的有益效果：

[0026] 1、在脱硫前硫含量相当的情况下，采用本发明脱硫剂的试验罐脱硫时间较使用镁基脱硫剂的对比罐降低1.0min/罐，和使用AD型脱硫剂的对比罐相当；单耗较使用镁基脱硫剂和AD型脱硫剂的对比罐分别降低0.63kg/tFe和0.80kg/tFe。

[0027] 2、采用本发明脱硫剂的试验罐的脱硫效率优于对比罐次，以脱后硫含量计算的脱硫效率为85.5％，较使用镁基脱硫剂和AD型脱硫剂的对比罐分别提高1.6个百分点和3.2个百分点；以半钢硫含量计算的脱硫效率为83.1％，较使用镁基脱硫剂和AD型脱硫剂的对比罐分别提高2.2个百分点和1.4个百分点。

[0028] 3、采用本发明脱硫剂的脱硫过程温降和钒损失与使用镁基脱硫剂或AD型脱硫剂相比没有明显变化。

[0029] 4、采用本发明脱硫剂的试验罐脱硫扒渣铁损平均5.20％，较使用镁基脱硫剂和AD型脱硫剂的对比罐次别降低0.11个百分点和0.25个百分点。

[0030] 采用本发明脱硫剂的渣中MFe含量平均33.27％，较镁基、AD脱硫罐次分别低7.01和13.87个百分点，说明低成本脱硫剂有利于降低脱硫扒渣铁损。

附图说明

[0031] 图1为本发明脱硫剂的制备工艺。

具体实施方式

[0032] 实施例1本发明脱硫剂TS-1的制备

[0033] 原料：电石26％，石灰60％，萤石9％，石墨5％。

[0034] 具体制备过程如下：

[0035] 将活性石灰、电石、萤石分别经过初破至5～10cm粒度，后由皮带运输机送至细破至2～3cm粒度，然后由皮带运输机送至1号提升机，在送至1号提升机的过程中，由除铁器去除原料的铁杂质，1号提升机再将各种原材料送到各自的半成品仓(此过程由操作人员控制)，各种原料与石墨按一定比例由园盘给料机加入球磨机内，球磨机(球磨机里主要是钢球和钢锻)进行粉磨，粉磨后的脱硫剂的粒度≤100目的≥90％(即脱硫剂的粒度全部小于1mm以下，其中小于0.154mm的大于90％)，水份小于0.1％。脱硫剂粉磨后由两个螺旋运输机送至成品仓，其理化指标见表2。

[0036] 实施例2本发明脱硫剂TS-2的制备

[0037] 原料：电石25％，石灰61％，萤石9％，石墨5％。

[0038] 具体制备方法同实施例1，其理化指标见表2。

[0039] 实施例3本发明脱硫剂TS-3的制备

[0040] 原料：电石28％，石灰58％，萤石9％，石墨5％。

[0041] 具体制备方法同实施例1，其理化指标见表2。

[0042] 实施例4本发明脱硫剂TS-4的制备

[0043] 原料：电石30％，石灰56％，萤石9％，石墨5％。

[0044] 具体制备方法同实施例1，其理化指标见表2。

[0045] 试验例1采用本发明脱硫剂进行脱硫

[0046] 以下试验例采用实施例1制备的脱硫剂，作为对比的镁基、AD脱硫剂为市售产品，其理化指标见表2。脱硫前次铁水成分见表3，各罐次铁水条件基本相当，S平均含量0.057％。

[0047] 表2

[0048]

[0049] 表3

[0050]

[0051] 试验方法

[0052] 试验在1、2号脱硫装置上进行，高炉铁水组罐后进行铁水高效脱硫，共取得有效数据99罐，以同期镁基脱硫剂(135罐)和AD脱硫剂(145罐)生产数据作为对比数据。

[0053] 在铁水[S]0.06％，脱后目标[S]0.015％的情况下，脱硫剂单耗按6.5-7.5kg/t铁控制。当铁水[S]增加0.01个百分点或脱后目标[S]降低0.01个百分点，脱硫剂单耗增加0.5～1kg/t铁，其他参数参照现行镁基脱硫剂控制。试验过程中，可根据试验情况对喷吹参数进行调整。

[0054] 试验结果及分析

[0055] 实验结果见表4。

[0056] 表4

[0057]度 1- n
速吹 im.g 9. 2. 8.
喷 k/ 85 06 56
2
率
效硫脱 ％/ 1.38 ％9.08 7.18
1
率
效 5 ％9 3
硫脱 ％/ .58 .38 .28

耗单 1- eF
剂硫 t.gk 54. 80. 52.
脱 / 8 9 9
1-
间 罐
时 .
吹喷 niM/ 7.02 7.12 3.02

]S[钢半 ％/ 2900.0 6010.0 010.0
]S[后 ％ 6600.0 6800.0 6900.0
脱 /
目 1- 均 基 均 均
项 ST 平 镁 平 DA 平

[0058] 表4中，脱后[S]为提钒入炉铁水[S]，半钢[S]为提钒终点样[S]；脱硫效率1＝(脱硫前[S]-脱后[S])/脱前[S]X 100％；脱硫效率2＝(脱硫前[S]-半钢[S])/脱前[S]X 100％。

[0059] (1)喷吹时间

[0060] 由表4可知，试验罐次喷吹速度控制达到试验计划要求，在脱硫前S基本相当的情况下，试验罐次(TS-1)平均喷吹时间为20.7min/罐，与镁基脱硫罐次相比降低1min/罐，与AD脱硫罐次相当；有利于提高脱硫工序的处理能力。

[0061] (2)脱硫剂单耗

[0062] 由表4可知，在脱硫前S基本相当的情况下，试验罐次(TS-1)平均单耗为8.45kg/t.Fe，与镁基脱硫罐次相比降低0.63kg/t.Fe，与AD脱硫罐次相比降低0.80kg/t.Fe。

[0063] (3)脱硫效率

[0064] 由表4可知，试验罐次(TS-1)脱硫效率优于对比罐次，以脱后硫计算的脱硫效率为85.5％，较镁基、AD脱硫罐次分别提高1.6个和3.2个百分点；以半钢S计算的脱硫效率为83.1％，较镁基、AD脱硫罐次分别提高2.2和1.4个百分点。

[0065] (4)脱后[S]、半钢[S]

[0066] 由表4可知，试验罐次(TS-1)的脱后硫平均0.0066％，较镁基、AD脱硫罐次分别低0.002和0.003个百分点；半钢硫平均0.0092％，较镁基、AD脱硫罐次分别低0.0014和0.0008个百分点。

[0067] (5)脱后[S]、半钢[S]分布

[0068] 试验(TS脱硫剂)及对比罐脱后[S]分布见表5，半钢[S]分布见表6。

[0069] 表5

[0070]

[0071] 表6

[0072]

[0073] 由表5和表6可知，试验罐(TS-1)脱后硫≤0.02％比例为97.7％，较镁基、AD脱硫罐分别提高7.3和7.2个百分点，≤0.010％比例为81.4％，较镁基、AD脱硫罐分别提高6.4和9.8个百分点；

[0074] 试验罐(TS-1)半钢S≤0.02％比例为97％，较镁基、AD脱硫罐分别提高2.1个百分点和0.9个百分点；≤0.010％比例为71.8％，较镁基和AD脱硫罐分别提高10.5个百分点和2个百分点。

[0075] (6)脱硫铁损

[0076] 铁损调查数据为脱硫提钒工序总铁损，脱硫前铁水重量以2#铁水磅房称量数据，脱硫提钒后半钢重量数据为脱硫原料跨吊车称量数据。试验及对比罐脱硫铁损对比见表7。

[0077] 表7

[0078]项目 TS-1 镁基 AD
脱硫扒渣铁损/％ 5.20 5.31 5.45

[0079] 由表7可知，试验罐脱硫扒渣铁损平均5.20％，较镁基、AD脱硫罐次分别降低0.11个百分点和0.25个百分点。证明了低成本脱硫剂消耗较低，在降低扒渣过程铁损上具有明显的效果。

[0080] (7)脱硫温降

[0081] 脱硫过程温度变化对比见表8。

[0082] 表8

[0083]项目 脱前/℃ 脱后/℃ (后-前)/℃
TS-1 1288 1268 -19.6
镁基 1260.3 1242.7 -17.6
AD 1283 1262 -21

[0084] 由表7可知，使用试验脱硫剂时，脱硫过程温度损失平均19.6℃(较典型试验增加2.2℃)，较镁基脱硫对比罐次高2℃，较AD脱硫对比罐次低1.4℃，说明低成本脱硫剂对铁水温降无不利影响。

[0085] (8)脱硫渣成分对比

[0086] 脱硫渣成分对比见表9。

[0087] 表9

[0088]本样 个/ 11 4 4

O 64 75 37
aCf ％/ .11 .61 .51

O 925 235 304
nM ％/ .0 .0 .0
eF ％ 72.3 82.0 41.7
M / 3 4 4
eFT ％/ 3.04 42.05 52.55
OgM ％/ 77.2 70.3 49.2

P ％/ 80.0 70.0 60.0
O32 05 81 50
lA ％/ .3 .1 .1
O52 ％ 79. 60. 18.
V / 0 1 0
OiS2 ％/ 03.9 09.4 56.4

％ 7 4 4
/OaC 8.82 1.62 5.52

1-S 基 D
T 镁 A

[0089] 由表9可知，试验罐次渣中MFe含量平均33.27％，较镁基、AD脱硫罐次分别低7.01和13.87个百分点，说明低成本脱硫剂有利于降低脱硫扒渣铁损；另外，低成本脱硫剂中(V2O5)含量平均0.97％，与对比罐次相当。

[0090] 成本分析

[0091] 以本次扩试数据样本99炉测算。本发明脱硫剂单价1780元/t，镁基脱硫剂2300元/t，AD脱硫剂1410元/t，生铁单价1800元/t。本发明脱硫剂、镁基、AD脱硫剂成本对比见表10。

[0092] 表10

[0093]脱硫剂单耗 铁损 脱硫剂成本 铁损成本 合计
类别
kg/吨铁 ％ 元/吨铁 元/吨铁 元/吨铁
TS-1 8.45 5.20 15.0 93.60 108.64
镁基 9.08 5.31 20.9 9 5.58 116.45
AD 9.25 5.45 13.0 98.10 111.14

[0094] 成本分析结果

[0095] ◆吨铁脱硫剂成本

[0096] 本发明脱硫剂吨铁脱硫剂成本15.0元/吨铁，较镁基脱硫剂低5.9元/吨铁，但较AD脱硫罐次高2.0元/吨铁；

[0097] ◆铁损成本

[0098] 本发明脱硫剂铁损成本93.6元/吨铁，分别较镁基、AD脱硫剂低1.98元/吨铁和4.5元/吨铁；

[0099] ◆综合成本

[0100] 本发明脱硫剂综合成本108.64元/吨铁，分别较镁基、AD脱硫剂低7.8元/吨铁和2.5元/吨铁。

[0101] 结论

[0102] (1)本发明高效脱硫剂扩大试验取得较好冶金效果。①在脱硫前S相当的情况下，试验罐次(TS-1)脱硫时间较镁基脱硫罐次低1min/罐，与AD脱硫罐次相当；②脱后硫计算的脱硫效率1为85.5％，较镁基、AD脱硫罐次分别提高1.6个和3.2个百分点；以半钢S计算的脱硫效率2为83.1％，较镁基、AD脱硫罐次分别提高2.2和1.4个百分点。③试验罐次的脱后硫平均0.0066％，较镁基、AD脱硫罐次分别低0.002和0.003个百分点；半钢硫平均0.0092％，较镁基、AD脱硫罐次分别低0.0014和0.0008个百分点。④试验罐次脱后硫≤0.02％比例为97.7％，较镁基、AD脱硫罐次分别提高7.3和7.2个百分点，≤0.010％比例为81.4％，较镁基、AD脱硫罐次分别提高6.4和9.8个百分点；试验罐次半钢S≤0.02％比例为97％，较镁基、AD脱硫罐次分别提高2.1和0.9个百分点；≤0.010％比例为71.7％，较镁基和AD脱硫罐次分别提高10.5和2个百分点。

[0103] (2)试验罐次(TS-1)脱硫扒渣铁损平均5.20％，较镁基、AD脱硫罐次分别降低0.11个百分点和0.25个百分点。

[0104] (3)本发明脱硫剂吨铁脱硫剂成本15.0元/吨铁，较镁基脱硫剂低5.9元/吨铁，但较AD脱硫罐次高2.0元/吨铁；加上铁损成本，本发明脱硫剂综合成本108.64元/吨铁，分别较镁基、AD脱硫剂低7.8元/吨铁和2.5元/吨铁。