[发明专利]一种石灰基铁水脱硫剂及其制备方法

说明书

本发明实施例涉及一种石灰基铁水脱硫剂及其制备方法。该脱硫剂按重量百分比计包括60～90％的石灰和8～40％的脱硫添加剂，其中，脱硫添加剂按重量百分比计包括45～75％的Al₂O₃、8～30％的Al、2～8％的单质Si、2～14％的MgO、3～14％的SiO₂。本发明的铁水脱硫剂除采用冶金用普通石灰外，还添加采用可再生资源的物料，含金属铝、硅和活性氧化铝，完全能够取代萤石。本发明的铁水脱硫剂的脱硫效果同使用萤石的无差别，而且成本更低廉、环境更友好。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金工艺流程中的炉外脱硫技术领域，尤其涉及一种用于高炉铁水或钢液脱硫的无氟脱硫剂材料及制备方法。

背景技术

现代化传统钢铁生产流程，主要由高炉—转炉—连铸—轧制等工序组成。硫是钢中有害杂质，严重影响钢材的性能及内在质量，因此去除钢中的硫，是钢铁生产工艺中的重要任务之一。由于社会对各种钢材品质、性能要求越来越高，同时考虑到高炉炼铁配料的硫负荷及转炉炼钢过程中对原料铁水脱硫的负担，进行高炉铁水炉外脱硫、以及脱硅、脱磷处理，已经是普遍采用的工艺流程。

目前高炉铁水炉外脱硫的方法，主要有喷吹脱硫法和搅拌脱硫法。喷吹脱硫法是乌克兰技术，以钝化石灰和钝化镁粉为脱硫剂。搅拌脱硫法是日本发明的KR(KambaraReactor)法，以石灰基外加萤石、CaC₂、Na₂CO₃等为脱硫剂。喷吹脱硫法使用钝化金属镁粉成本高，脱硫后的炉渣难以扒除，易发生回硫现象。由于KR脱硫法中搅拌头耐火材料寿命的大幅提高、以及综合脱硫成本的降低，目前KR法已占主流。KR法炉外脱硫，除了设备投入和铁水包衬、搅拌头耐火材料消耗外，主要运营成本为铁水脱硫剂的选择和应用。

然而，KR法由于萤石的使用，污染了空气、循环水；侵蚀了铁水包衬在内的耐火材料；以及脱硫渣含氟量高，露天堆放又污染土壤和地表水，又不能作为建材原料或铺路材料应用，即存在脱硫渣排放、储存、再利用受限等的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种石灰基无氟铁水脱硫剂及其制备方法。本发明的铁水脱硫剂除采用冶金用普通石灰外，还添加采用可再生资源的物料，含金属铝、硅和活性氧化铝等，完全能够取代萤石。本发明的铁水脱硫剂的脱硫效果同使用萤石的无差别，而且成本更低廉、环境更友好。

高炉炼铁生产的铁水，温度1400℃～1500℃，含硫一般控制在大于0.01％且小于0.1％居多，而多数炼钢转炉要求的原料铁水含硫应＜0.01％～0.005％左右，个别钢种要求处理后的铁水硫更低。因此必须采用炉外铁水脱硫的工艺，满足炼钢及钢材对硫的要求。

目前应用的脱硫剂主要是石灰、金属镁等，由于石灰熔点高(2570℃)，须加入10％～20％左右的萤石，形成低熔点共熔体，以接近铁水的温度，才能发挥石灰的脱硫作用。用石灰基脱硫剂、高炉铁水脱硫的基本化学反应如下式①：

[S]+(CaO)＝(CaS)+[O] ①

方括号指铁液中的元素。为使化学反应进行并实现深脱硫，必须降低铁液中的氧位，同时也要求石灰有效CaO含量大于80％～85％以上，并有较高的活性和小的粒度。因此，铁水脱硫要求高CaO活性和铁水的低氧位。在铁液中参与脱氧反应的主要有C、Si、Al等，其化学反应式分别为如下的②、③、④：

[C]+[O]＝CO ②

1/2[Si]+[O]＝1/2 SiO₂(S) ③

2/3[Al]+[O]＝1/3 Al₂O₃(S) ④