[发明专利]一种高效复合脱硫剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于炼钢工艺技术领域，涉及一种高效复合脱硫剂及其制备方法和应用，所述高效复合脱硫剂即CaO基复合脱硫剂，具体涉及铁水预处理工艺技术领域，用于去除铁水中的硫。

背景技术

硫对钢材的危害主要体现在钢的热脆，以及各向异性等方面。钢材在加热过程中，不溶于△Fe中的硫，以FeS形式在晶界上析出，FeS熔点1190℃。在900～1200℃，还会与FeO形成更低熔点共晶体，导致钢在加热时沿晶界断裂，即热脆问题；由于硫化物夹杂物很软，在钢加热过程中容易变形，沿轧制方向伸长，形成条纹状夹杂物，使钢材的横向冲击韧性值明显下降，即各向异性；在含硫量大于0.003％时，钢板在低温(+40～－100℃)的冲击韧性明显下降。因此，硫对大多数钢种而言是需要去除的有害元素。

从技术及经济效益来看，采用铁水预处理工艺技术脱硫最经济合理。铁水中C、SI、P等元素含量高，有利于提高硫在铁水中的活度系数；铁水中有碳存在而氧含量很少，有利于起脱硫作用的金属氧化物脱硫；没有强烈的氧化性气氛，有利于直接使用一些强的脱硫粉剂。高炉－铁水预处理－转炉－炉外精炼，是目前广泛应用的钢铁冶炼典的工艺流程。

目前宝钢股份炼钢厂混铁车喷吹脱硫采用的脱硫剂为CaO基复合脱硫剂，其配方为：生石灰60％，石灰石20％，萤石10％，石墨10％。该脱硫剂适合铁水条件稳定、尤其是铁水温度较高情况下的处理。当铁水条件波动较大、变差时，存在脱硫效率低、温降大(主要由石灰石含量高引起)，混铁车内易结渣等缺点，目前随着高炉铁水条件的恶化，混铁车运行负荷增加，混铁车内结渣、结瘤现象加重，混铁车装载量下降，从而又影响脱硫处理效率和铁水物流，形成恶性循环，已经成为制约宝钢股份今后进一步提升品种和扩大产能上的瓶颈工序环节。

常用的铁水预处理脱硫剂主要有碳化钙、石灰、苏打、金属Mg；常用的铁水预处理脱硫剂促进剂有萤石(CaF₂)、AD粉(Al、Al₂O₃)、碳粉(C)、石灰石(CaCO₃)等。其应用与铁水预处理脱硫时的理化特性：

石灰(CaO)脱硫剂

CaO(s)+[S]＝CaS(s)+[O]

石灰作为脱硫剂不仅能够同时脱磷脱硫，脱硫产物疏松，扒渣方便，脱硫渣对罐衬侵蚀轻，不容易回硫，而且资源丰富，价格低廉；但其耗量大，渣量大、温降大、铁损大，而且由于CaO脱硫产物中有游离氧，易与铁水中硅发生反应而在石灰粒表面生成薄而致密的2CaO·SiO2，从而阻碍硫向石灰粒内部的扩散，使脱硫反应速度减慢。单独使用处理后的铁水最终硫含量难以达到0.005％。

苏打(Na₂O)脱硫剂

Na₂O(s)+[S]+[C]＝Na₂S(s)+CO(g)

苏打作为脱硫剂虽然具有很强的脱硫能力，而且可以脱磷，处理后的渣比较稀；但苏打资源短缺，成本较高，且处理过程中产生大量烟雾，污染环境。

石灰石(CaCO₃)

CaCO₃(s)＝CaO(s)+CO₂(g)

在高温下发生分解反应，产生大量的CO₂气体，能使运载气体的气泡破裂，释放出被封闭在这些气泡中的脱硫剂，同时还能强烈地搅拌熔池,促进硫的扩散，此外CaCO₃分解时形成的细小而多孔的活性CaO，也有很强的脱硫能力。但处理过程铁水温度损失较大，而且氧势增加不利于脱硫。

萤石(CaF₂)

CaF₂本身没有脱硫能力，但在CaO中掺入CaF₂后，使CaO的脱硫速度显著增加，而且最终含硫量也降低了。CaF₂的加入降低了2CaO·SiO₂的熔点，使硫容易向CaO固相扩散；CaF₂分解出的氟离子破坏了2CaO·SiO₂赖以结合的化学键,使之形成"空隙"，易使硫扩散到CaO粒子内部。

碳粉(C)

在脱硫剂中添加碳粉,则在碳存在时,会进行下列反应：

CO₂(g)+C(s)＝2CO(g)

从而使反应界面保持在还原性气氛，有利于脱硫反应进行；碳粉的存在也有利于脱硫剂的流动性改善。

发明内容