[发明专利]一种铁水脱硫剂和铁水脱硫的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁水脱硫剂以及采用该铁水脱硫剂进行铁水脱硫的方法。

背景技术

钢铁材料中，硫含量直接影响着其使用性能，钢中硫含量过高不仅会导致钢的热加工性能变坏，造成钢的“热脆”，而且还会明显降低钢的焊接性能，引起高温龟裂。此外，钢的塑性也随着硫含量的增加显著变差。纯铁或硅钢片中含硫量高，磁滞损失的概率会相应增加。因此脱硫成为钢铁冶炼中的主要目标之一。而铁水脱硫被认为是减轻高炉、转炉的冶金负荷，提高技术经济指标的主要方法，也成为了冶炼低硫洁净钢必不可少的技术手段。在现有的铁水脱硫过程中，通常需要加入铁水脱硫剂。

镁系脱硫剂是最有效的铁水脱硫剂之一。常压下镁的熔点低至924K，沸点为1393K。在铁水中生成的脱硫产物为MgS，其熔点为2000℃。在铁水环境下不容易还原，但是在渣中有一部分MgS能够溶解，形成回硫。目前大多数钢厂采用的镁系脱硫剂由镁和活性石灰复合而成，其中，所述活性石灰通常含有至少90重量％的活性组分CaO。虽然这种镁系脱硫剂具有较好的脱硫效果，但是活性石灰的成本相对较高，目前市场价格大约为600元/吨。因此，为了降低钢铁的生产费用，亟需寻找一种成本较低的脱硫剂。

白云石基脱硫剂的热力学研究(寇雨成等，安徽工业大学学报(自然科学版)，2011年01月)针对钢铁行业中采用镁系脱硫剂的不足，提出了白云石基脱硫剂的概念，并对这种白云石基脱硫剂进行热力学方面的研究。该白云石基脱脱剂的主要成分为白云石经高温煅烧(煅烧温度为900-1100℃)产生的活性颗粒，在脱硫过程中，需要在脱硫剂中加入铝和氧化铁，通过铝和氧化铁之间的铝热反应释放出的大量热量对整个体系进行升温，从而将煅烧白云石还原成金属镁而实现铁水脱硫。然而，虽然该白云石基脱硫剂的成本较低，目前市场价格大约为300元/吨，但是这种脱硫剂是通过采用金属热还原煅烧白云石生成镁来进行脱硫的，脱硫过程通常需要在高于1443℃的温度下进行，在热力学上难以实现。此外，铝与氧化铁之间的反应是固相与固相的反应，动力学条件并不好，在实际中应用得很有限。

发明内容

本发明是为了克服采用现有的镁系脱硫剂成本较高且采用现有的白云石基脱硫剂脱硫能力较差的缺陷，而提供一种新的铁水脱硫剂以及采用该铁水脱硫剂进行铁水脱硫的方法。

具体地，本发明提供了一种铁水脱硫剂，其中，所述铁水脱硫剂含有金属镁和高镁石灰，以所述高镁石灰的总重量为基准，所述高镁石灰中含有40-60重量％的CaO、30-50重量％的MgO、5-10重量％的CaCO₃和5-10重量％的MgCO₃。

此外，本发明还提供了一种铁水脱硫的方法，该方法包括将待脱硫铁水与上述铁水脱硫剂进行接触脱硫。

本发明的发明人经过深入研究后发现，现有的镁系脱硫剂含有的活性石灰中CaO的含量非常高(通常不低于90重量％)，从原理上进行分析，该镁系脱硫剂之所以具有较高的脱硫性能，是因为其中的活性组分CaO在熔融的待脱硫铁水中不仅能够起到小颗粒金属镁的载体的作用，而且还能够起到抑制金属镁的急速气化、防止喷溅、避免大气泡生成以及固化脱硫产物的作用。而本发明的发明人经过深入研究后还发现，虽然所述高镁石灰中CaO的含量较活性石灰要低很多，但是其中含有MgO、CaCO₃和MgCO₃不仅不会影响脱硫活性，反而恰巧能够辅助CaO与金属镁起到非常好的协同脱硫作用，最终将铁水中的硫含量降低至与采用现有的镁系脱硫剂相当甚至是更低的水平。此外，本发明提供的铁水脱硫剂中高镁石灰的成本较活性石灰要低得多，因此，还能够降低成本，极具工业应用前景。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供的铁水脱硫剂含有金属镁和高镁石灰，以所述高镁石灰的总重量为基准，所述高镁石灰中含有40-60重量％的CaO、30-50重量％的MgO、5-10重量％的CaCO₃和5-10重量％的MgCO₃。

根据本发明提供的铁水脱硫剂，尽管所述铁水脱硫剂只要同时含有金属镁和高镁石灰就具有较好的脱硫效果，但为了使得这两种物质起到更好的协同脱硫作用，优选地，以所述铁水脱硫剂的总重量为基准，所述金属镁的含量为15-25重量％，所述高镁石灰的含量为75-85重量％。