CN112877505B - 一种无氟kr脱硫剂及其脱硫方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无氟KR脱硫剂及其脱硫方法,属于铁水预处理生产领域。本发明的脱硫剂包括以下重量百分比的组分:活性石灰:75%‑85%,铝灰:6%‑9%,硼酸钠方解石:6%‑12%,电石:3%‑4%。其脱硫方法包括以下步骤:处理前对铁水罐中铁水进行扒渣处理;下搅拌桨进行搅拌,搅拌过程中通过喷枪向铁水罐内连续喷入脱硫剂;处理结束后扒除脱硫渣。本发明针对现有KR脱硫工艺中含氟脱硫剂的污染以及脱硫剂使用效率低的问题,提供一种无氟KR脱硫剂及其脱硫方法,在实现了脱硫剂无氟化的前提下,提高了脱硫剂使用效率,降低了成产成本。
Description
技术领域
本发明涉及铁水预处理技术领域,更具体地说,涉及一种无氟KR脱硫剂及其脱硫方法。
背景技术
除含硫易切削钢等少数钢种外,硫是钢中的主要有害元素之一,其会产生“热脆”现 象,恶化钢的加工和机械性能。随着石油以及汽车等行业的发展,对钢材质量的要求也越 来越高,对钢中杂质元素(如硫)要求也越来越严格,例如一些低温用钢、海洋用钢、抗氢致裂纹钢、部分厚板用钢、和低温容器用钢(9Ni钢)等大部分要求钢中硫含量小于0.01%,甚至小于0.001%,因此,脱硫成为钢铁生产过程中的重要环节之一。
为了满足钢材质量要求,铁水预处理脱硫技术已经成为高纯洁钢材生产中必不可少的 环节,其中以KR法脱硫工艺应用最为广泛。目前国内主要钢铁企业的KR脱硫工艺的脱硫剂为石灰,为了促进石灰溶解加入一定量的CaF2助溶,有效提高了脱硫能力,然而CaF2会破坏KR搅拌头和铁水包内衬,并且会污染环境,危害人体健康。
经检索,有关KR脱硫剂及脱硫方法技术的应用已有大量专利公开,如中国专利CN108396092A、CN110117687A和CN110468255A分别公开了“一种无氟KR脱硫剂,其 制造方法及脱硫方法”、“一种KR脱硫剂及脱硫方法”和“一种无氟KR脱硫剂及其制备、 使用方法”,其均是通过采用Al2O3来替代CaF2。又如中国专利CN110669894公开了“一 种无氟KR脱硫剂及其制备方法”,其是采用Al2O3来和B2O3来共同替代CaF2。上述专利 虽然实现了脱硫剂的无氟化,但是其助溶效果均不如CaF2,并且与含氟脱硫剂一样,在脱 硫过程中均采用传统的加料方法,使得脱硫剂在脱硫过程中易产生粘结、聚集的现象,同 时由于上述脱硫剂中仍含有约50%左右未反应的自由CaO,严重降低了脱硫剂的利用效率, 造成原材料的浪费和成本的增加。
因此,本发明提出一种新的无氟低熔点的脱硫剂,并采用新的脱硫方法,在实现了脱 硫剂无氟化的前提下,提高了脱硫剂使用效率,降低了成产成本。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明针对现有KR脱硫工艺中含氟脱硫剂的污染以及脱硫剂使用效率低的问题,提供 一种无氟KR脱硫剂及其脱硫方法,在实现了脱硫剂无氟化的前提下,提高了脱硫剂使用效 率,降低了成产成本。
2.技术方案
为达到上述目的,本发明提供的技术方案为:
本发明的一种无氟KR脱硫剂及其脱硫方法,所述脱硫剂包括以下重量百分比的组分: 活性石灰:75%-85%,铝灰:6%-9%,硼酸钠方解石:6%-12%,电石:3%-4%。
更进一步地,硼酸钠方解石中B2O3的重量百分含量≥45%,Na2O的重量百分含量≥5%。
更进一步地,石灰中CaO的重量百分比含量≥90%,SiO2的重量百分比含量≤2%。
更进一步地,铝灰包括以下重量百分比的化学成分:Al:30%-50%,Al2O3:15%-35%, SiO2:4%-8%,MgO:2%-5%,Na2O:2%-4%,且FeO+MnO≤1.0%。
更进一步地,电石中CaC2的重量百分比含量≥75%。
更进一步地,脱硫剂的颗粒尺寸≤100μm。
一种无氟KR脱硫剂的脱硫方法,包括以下脱硫步骤:
S1:处理前对铁水罐中铁水进行扒渣处理;
S2:下搅拌桨进行搅拌,搅拌过程中通过喷枪向铁水罐内连续喷入脱硫剂;
S3:处理结束后扒除脱硫渣。
更进一步地,在脱硫处理过程中,搅拌桨的搅拌速率为90r/min-130r/min,脱硫处理时间 为8min-15min,铁水温度≥1250℃。
更进一步地,喷枪所采用的气体为N2或Ar,且喷枪的气体流量为5Nm3/min-18Nm3/min。
更进一步地,脱硫剂的加入速率为0.5kg/t/min-1.0kg/t/min。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案,与现有技术相比,具有如下有益效果:
(1)本发明的一种无氟KR脱硫剂,通过添加硼酸钠方解石,不仅能够实现脱硫剂的无 氟化,减少对环境的污染,还能够有效促进石灰石的溶解,提高脱硫剂的使用效率,进而提 高脱硫效果;但是硼酸钠方解石含量不能过高,过高会导致石灰石颗粒液相比过高,容易发 生石灰石团聚现象,严重降低了脱硫剂的利用效率,降低脱硫效率,且造成原材料的浪费和成本的增加。
(2)本发明的一种无氟KR脱硫剂的脱硫方法,通过对脱硫剂组成及加入方式的控制, 有效减少了脱硫剂的团聚现象,提高了脱硫剂的利用率和脱硫效率,使脱硫剂使用量减少15% 以上,脱硫率提高至90%以上。
(3)本发明的一种无氟KR脱硫剂的脱硫方法,下搅拌桨进行搅拌,搅拌过程中通过喷 枪向铁水罐内连续喷入脱硫剂,通过喷枪均匀地向铁水罐内连续喷入脱硫剂,能够避免像传 统一次性加料方式那样出现脱硫剂团聚现象,避免影响脱硫剂的使用效率和脱硫效果。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容,下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
本实施例的一种无氟KR脱硫剂,脱硫剂包括以下重量百分比的组分:活性石灰:75%-85%,铝灰:6%-9%,硼酸钠方解石:6%-12%,电石:3%-4%。采用活性石灰作为脱硫剂的主要成分,与普通石灰相比,活性石灰的反应效率更高,能够有效提高脱硫效果。 其中硼酸钠方解石中B2O3的重量百分含量≥45%,Na2O的重量百分含量≥5%。硼酸钠方 解石中的B2O3和Na2O能够有效促进石灰石的溶解,提高脱硫剂的使用效率,进而提高脱 硫效果,但是硼酸钠方解石含量不能过高,过高会导致石灰石颗粒液相比过高,容易发生 石灰石团聚现象,严重降低了脱硫剂的利用效率,降低脱硫效率,且造成原材料的浪费和 成本的增加。具体地,本实施例中脱硫剂包括以下重量百分比的组分:活性石灰:80%,铝 灰:7%,硼酸钠方解石:10%,电石:3%。其中硼酸钠方解石中B2O3的重量百分含量为 48%,Na2O的重量百分含量为7%。所述脱硫剂的颗粒尺寸≤100μm。具体地,本实施例 中脱硫剂的颗粒尺寸为50μm。
本实施例中石灰中CaO的重量百分比含量≥90%,SiO2的重量百分比含量≤2%。SiO2含量应控制在较低范围内,否则会产生硅酸二钙,而硅酸二钙会将石灰包裹起来,石灰很 难溶解,严重降低了脱硫剂的利用效率和脱硫效率。所述电石中CaC2的重量百分比含量≥ 75%。具体地,本实施例中石灰中CaO的重量百分比含量为91%,SiO2的重量百分比含量为2%,电石中CaC2的重量百分比含为78%。
本实施例中铝灰包括以下重量百分比的化学成分:Al:30%-50%,Al2O3:15%-35%, SiO2:4%-8%,MgO:2%-5%,Na2O:2%-4%,且FeO+MnO≤1.0%。具体地,本实施例中铝灰包括以下重量百分比的化学成分:Al:45%,Al2O3:28%,SiO2:5%,MgO:3%, Na2O:4%,且FeO+MnO之和为1.0%。
一种无氟KR脱硫剂的脱硫方法,包括以下脱硫步骤:
S1:处理前对铁水罐中铁水进行扒渣处理,其中铁水温度≥1250℃。具体地,本实施 例中铁水温度为1290℃,进站S含量为0.037%。
S2:下搅拌桨进行搅拌,搅拌桨的搅拌速率为90r/min-130r/min,搅拌过程中通过喷枪 向铁水罐内连续喷入脱硫剂,脱硫剂的加入速率为0.5kg/t/min-1.0kg/t/min,且脱硫处理时间 为8min-15min,其中在脱硫处理过程中,喷枪所采用的气体为N2或Ar,且喷枪的气体流 量为5Nm3/min-18Nm3/min。具体地,本实施例中搅拌桨的搅拌速率为100r/min,喷枪所采 用的气体为N2,喷枪的气体流量为8Nm3/min,脱硫剂的加入速率为0.8kg/t/min,脱硫剂加 入量为8.0kg/t铁水。通过喷枪均匀地向铁水罐内连续喷入脱硫剂,能够避免像传统一次性 加料方式那样出现脱硫剂团聚现象,避免影响脱硫剂的使用效率和脱硫效果。
S3:脱硫处理结束后扒除脱硫渣。
本实施相比于比较例,其优势主要体现在实现脱硫剂的无氟化前提下,大幅提高了终 点脱硫率、降低脱硫剂消耗,且减少了对环境的污染。本实施与比较例1(常规脱硫剂)相比,本实施例的脱硫率提高了15.64%;与比较例2(不含硼酸钠方解石)相比,本实施例的脱硫率提高了19.59%;与比较例3(加入苏打NaCO3)相比,本实施例的脱硫率提高了25.54%;与比较例4(加入硼砂)相比,本实施例的脱硫率提高了22.09%;且脱硫剂消耗 量下降18.37%。
表1脱硫剂相关参数
表2脱硫效果及脱硫剂消耗情况
实施例2
本实施例的一种无氟KR脱硫剂,基本如实施例1,其不同之处在于,本实施例中脱硫 剂包括以下重量百分比的组分:活性石灰:79%,铝灰:7%,硼酸钠方解石:11%,电石:4%。其中硼酸钠方解石中B2O3的重量百分含量为49%,Na2O的重量百分含量为6%。所 述脱硫剂的颗粒尺寸为80μm。
本实施例中石灰中CaO的重量百分比含量为93%,SiO2的重量百分比含量为1%,电 石中CaC2的重量百分比含为80%。
本实施例中铝灰包括以下重量百分比的化学成分:Al:47%,Al2O3:26%,SiO2:6%, MgO:4%,Na2O:3%,且FeO+MnO之和为0.9%。
一种无氟KR脱硫剂的脱硫方法,包括以下脱硫步骤:
S1:处理前对铁水罐中铁水进行扒渣处理,其中铁水温度为1330℃,进站S含量为0.039%。
S2:下搅拌桨进行搅拌,搅拌桨的搅拌速率为110r/min,搅拌过程中通过喷枪向铁水 罐内连续喷入脱硫剂,脱硫剂的加入速率为0.6kg/t/min,且脱硫处理时间为15min,其中在 脱硫处理过程中,喷枪所采用的气体为Ar,且喷枪的气体流量为10Nm3/min,脱硫剂加入 量为7.8kg/t铁水。
S3:脱硫处理结束后扒除脱硫渣。
本实施相比于比较例,其优势主要体现在实现脱硫剂的无氟化前提下,大幅提高了终 点脱硫率、降低脱硫剂消耗,且减少了对环境的污染。本实施与比较例1(常规脱硫剂)相比,本实施例的脱硫率提高了13.36%;与比较例2(不含硼酸钠方解石)相比,本实施例的脱硫率提高了17.31%;与比较例3(加入苏打NaCO3)相比,本实施例的脱硫率提高了23.26%;与比较例4(加入硼砂)相比,本实施例的脱硫率提高了19.81%;且脱硫剂消耗 量下降20.41%。
实施例3
本实施例的一种无氟KR脱硫剂,基本如实施例1,其不同之处在于,本实施例中脱硫 剂包括以下重量百分比的组分:活性石灰:81%,铝灰:8%,硼酸钠方解石:8%,电石:3%。其中硼酸钠方解石中B2O3的重量百分含量为47%,Na2O的重量百分含量为7%。所 述脱硫剂的颗粒尺寸为30μm。
本实施例中石灰中CaO的重量百分比含量为95%,SiO2的重量百分比含量为1%,电 石中CaC2的重量百分比含为76%。
本实施例中铝灰包括以下重量百分比的化学成分:Al:42%,Al2O3:32%,SiO2:5%, MgO:4%,Na2O:4%,且FeO+MnO之和为0.9%。
一种无氟KR脱硫剂的脱硫方法,包括以下脱硫步骤:
S1:处理前对铁水罐中铁水进行扒渣处理,其中铁水温度为1345℃,进站S含量为0.04%。
S2:下搅拌桨进行搅拌,搅拌桨的搅拌速率为100r/min,搅拌过程中通过喷枪向铁水 罐内连续喷入脱硫剂,脱硫剂的加入速率为0.7kg/t/min,且脱硫处理时间为10min,其中在 脱硫处理过程中,喷枪所采用的气体为Ar,且喷枪的气体流量为7Nm3/min,脱硫剂加入量 为6.5kg/t铁水。
S3:脱硫处理结束后扒除脱硫渣。
本实施相比于比较例,其优势主要体现在实现脱硫剂的无氟化前提下,大幅提高了终 点脱硫率、降低脱硫剂消耗,且减少了对环境的污染。本实施与比较例1(常规脱硫剂)相比,本实施例的脱硫率提高了13.55%;与比较例2(不含硼酸钠方解石)相比,本实施例的脱硫率提高了17.50%;与比较例3(加入苏打NaCO3)相比,本实施例的脱硫率提高了23.45%;与比较例4(加入硼砂)相比,本实施例的脱硫率提高了20.00%;且脱硫剂消耗 量下降33.67%。
更具体地,尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例,但是本发明并不局限于这些实 施例,而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、(例如各 个实施例之间的)组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根 据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释,且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期 间描述的示例,这些示例应被认为是非排他性的。例如,在本发明中,术语“优选地”不是 排他性的,这里它的意思是“优选地,但是并不限于”。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此,本发明的范围应 当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定,而不是由上文给出的说明和示例来确定。
Claims (8)
1.一种无氟KR脱硫剂,其特征在于:所述脱硫剂包括以下重量百分比的组分:活性石灰:75%-85%,铝灰:6%-9%,硼酸钠方解石:6%-12%,电石:3%-4%;所述硼酸钠方解石中B2O3的重量百分含量≥45%,Na2O的重量百分含量≥5%;所述石灰中CaO的重量百分比含量≥90%,SiO2的重量百分比含量≤2%。
2.根据权利要求1所述的一种无氟KR脱硫剂,其特征在于:所述铝灰包括以下重量百分比的化学成分:Al:30%-50%,Al2O3:15%-35%,SiO2:4%-8%,MgO:2%-5%,Na2O:2%-4%,且FeO+MnO≤1.0%。
3.根据权利要求1所述的一种无氟KR脱硫剂,其特征在于:所述电石中CaC2的重量百分比含量≥75%。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种无氟KR脱硫剂,其特征在于:所述脱硫剂的颗粒尺寸≤100μm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种无氟KR脱硫剂的脱硫方法,其特征在于:包括以下脱硫步骤:
S1:处理前对铁水罐中铁水进行扒渣处理;
S2:下搅拌桨进行搅拌,搅拌过程中通过喷枪向铁水罐内连续喷入脱硫剂;
S3:处理结束后扒除脱硫渣。
6.根据权利要求5所述的一种无氟KR脱硫剂的脱硫方法,其特征在于:在脱硫处理过程中,搅拌桨的搅拌速率为90r/min-130r/min,脱硫处理时间为8min-15min,铁水温度≥1250℃。
7.根据权利要求5所述的一种无氟KR脱硫剂的脱硫方法,其特征在于:喷枪所采用的气体为N2或Ar,且喷枪的气体流量为5Nm3/min-18Nm3/min。
8.根据权利要求6或7所述的一种无氟KR脱硫剂的脱硫方法,其特征在于:脱硫剂的加入速率为0.5kg/t/min-1.0kg/t/min。
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