[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、高镁石灰和萤石，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，所述金属镁、高镁石灰和萤石能够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较低的水平。推测其原因，可能是由于：金属镁的熔点低至924K，沸点低至1393K，对硫的亲和力比钙大得多，对氧的亲和力也很强；当金属镁进入水中以后其迅速气化、溶解，在铁水中进行如下反应：

Mg(g)+[S]＝MgS(s)   (式1)

lgK₁＝22322/T-9.44

[Mg]+[S]＝MgS(s)(式2)

lgK₂＝28452/T-11.07

从式(1)和式(2)可以看出，金属镁的脱硫反应为放热反应，故金属镁在较低的温度下也能起到脱硫作用，同时采用金属镁进行脱硫有利于减小温降；然而，由于金属镁熔点、沸点极低，在待脱硫铁水中会产生爆炸性反应，造成喷溅事故并降低金属镁的利用率，因此脱硫中金属镁粉末通常需要经过钝化，并且通常需要借助其他粉剂作为载体均匀地输送到铁水中与铁水中的硫发生脱硫反应，从而抑制金属镁的急速气化、防止喷溅、避免大气泡形成并固化脱硫产物；而所述高镁石灰恰巧能够起到金属镁载体、相成核的核心等作用，对抑制喷溅以及固化脱硫产物非常有效；此外，所述高镁石灰中含有的CaO和MgO也能够起到脱硫作用，但是脱硫产物为高熔点的硫化钙和硫化镁，这两种物质存在于高镁石灰表面，会抑制高镁石灰颗粒内部的CaO和MgO进一步参与脱硫反应；而配入一定的萤石之后，能够使得硫化钙和硫化镁与之形成低熔点的化合物，从而改善高镁石灰的反应动力学条件，显著提高所述高镁石灰的利用率。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。