[发明专利]钒钛铁水脱硫剂及其制备方法和使用该脱硫剂的脱硫方法

说明书

技术领域

本发明属于铁水预处理领域，更具体地讲，涉及一种钒钛铁水脱硫剂及其制备方法和使用该脱硫剂的脱硫方法。

背景技术

现有的铁水喷粉脱硫采用的脱硫剂主要有以下几种：1)石灰粉脱硫剂；2)镁基脱硫剂；3)苏打粉脱硫剂；4)电石粉脱硫剂；5)石灰+苏打；6)石灰+碳酸钙+氟石+碳粉。

1)石灰粉脱硫剂：采用氮气作载气通过喷枪插入铁水包底部将CaO粉喷出。CaO粉比重较轻，在铁水中上浮速度较快；同时，生成的(CaS)易结壳使其内部尚未反应就上浮到渣中，既造成CaO粉消耗量很大，同时造成脱硫渣粘度和铁水温降都很大，很快会形成固态干渣，使扒渣难度加大，渣中大量带铁造成铁损较高，目前已很少采用。

2)镁基脱硫剂：镁是最强的脱硫剂之一，用量少，对铁水带有的高炉渣不敏感，因渣和脱硫反应无关，生成的渣量少，所以铁损少。镁脱硫剂主要有镁粉和镁粒，镁粉的粒度通常＜1mm，自燃温度为500～600℃；镁粒的粒度为0.5-2mm，是镁熔化后用离心法制成的，表面包裹了一层保护膜，活性镁含量＞85％，自燃温度为700～800℃。镁脱硫剂的缺点是由于铁水中会有残留镁，造成部分镁损失，在高温下由于镁的蒸气压太高，难以控制，有时使镁的脱硫效率降低；用镁进行脱硫处理时，须用深的铁水包，以利于保证插枪深度；另外还要避免镁遇湿产生危险。但这是目前应用较多的铁水喷粉脱硫处理方式，但由于受铁水包容量及脱硫渣不易扒除等影响，各厂家都存在脱硫率波动较大的问题。

3)苏打粉脱硫剂：苏打粉(Na₂CO₃)有很强的脱硫能力，1350℃时用苏打粉进行铁水炉外脱硫，比CaO的脱硫能力约大10倍，接近CaC₂的脱硫能力。通常Na₂CO₃分解生成的CO2和CO等气体可以加强对铁液的搅拌，促进脱硫效率的提高。但是，Na₂CO₃易蒸发生成大量烟雾，这些烟雾污染空气，堵塞管道，加剧侵蚀，同时渣中Na₂O含量高，渣变得很稀，对包衬等耐火材料侵蚀严重，加之Na₂CO₃来源短缺，成本高，因而在使用中受到较大的限制，目前各国均已很少用Na₂CO₃基的脱硫剂进行炉外脱硫。

4)电石粉脱硫剂：电石粉脱硫反应是在固体电石粉和液体铁水的交界面上进行的。高纯度的电石粉颗粒表面会形成疏松多孔的CaS层，铁水中的硫能够很容易的穿过此层而与内层的CaC₂继续进行化学反应。但实际生产用的电石是含w(CaC₂)＝50％～80％的工业电石，还含有w(CaO)＝16％～40％，CaO吸收铁水中的硫后生成CaS的渣壳，使脱硫过程被阻滞。因此，用电石粉做脱硫剂时，脱硫的限制性环节是硫在铁水一侧边界层中的扩散，即硫在液相中的扩散为其限制性环节。加强搅拌、减小电石粉颗粒的直径、保持高的铁水温度等能提高电石粉的利用率。

5)石灰+苏打：将苏打粉与石灰粉充分混合，配比为(8～9)∶(1～2)，这样不仅提高脱硫渣的流动性，补充石灰中氧化钙含量的不足，提高石灰的脱硫能力，而且充分发挥了苏打的作用，减少了苏打的蒸发，改善了脱硫条件，提高脱硫率。

6)石灰+碳酸钙+氟石+碳粉：以CaO为主的四元系脱硫剂中碳酸钙受热分解后的CO₂气体会使金属液沸腾，增加炉渣中的气体含量，提高炉渣的流动性，增加铁液与脱硫剂的界面积，促进了脱硫反应。CaF₂受热后形成粉粒状可以很好提高脱硫剂炉渣的流动性，提高石灰的脱硫率。但第三至第六种工艺都要求铁水有较高的温度条件，且根据铁水的实际状况，各生产厂的脱S剂配比差别较大。

钒钛铁水与普通铁水比较，除化学成分有区别外(主要为S、V、Ti的成分差别)，另一个显著的区别就是钒钛铁水的温度明显比普通铁水低，这是因为高炉冶炼钒钛磁铁矿时必须采用低硅钛(即低炉温)操作方针，因而钒钛铁水的出炉温度比普通矿冶炼时要低，一般来说，钒钛铁水的平均温度为1230～1330℃，比普通铁水平均低约60～130℃。高炉铁水的温度越低，硫含量越高，原因是高炉炉内的温度是影响脱硫动力学条件的关键因素。另外，铁水预处理脱硫反应是吸热反应，所以温度越高，对脱硫越有利；温度越低，脱硫反应越不容易进行。因此，较低温的钒钛铁水的脱硫处理难度较大。