CN114990276A - 一种铁水同时预脱硫预脱磷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铁水同时预脱硫预脱磷的方法，属于钢铁冶炼技术领域。所述方法：在铁水进入炼钢炉之前，向铁水中加入复合精炼剂在1350～1480℃同时进行预脱硫预脱磷；复合精炼剂采用包含如下组分的原料制备而成：烧结矿和/或复合铁酸钙；尾矿和/或轧钢铁皮；石灰石和/或生石灰；以及苏打、小苏打和/或泡花碱；各原料按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为(1～8)：1、CaO与Al2O3的质量比为(4～13)：1、Na2O与Al2O3的质量比为(0.5～5)：1进行配料。本发明方法能够同时实现高效脱硫、脱磷，大幅降低转炉炼钢硫、磷负荷及渣量排放，有效缩短冶炼周期，极具市场前景与应用价值。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种铁水同时预脱硫预脱磷的方法。
背景技术
铁水预处理是指铁水进入炼钢炉之前采取的冶炼工艺，传统的炼钢方法常将炼钢的所有任务放在转炉内的炼钢工艺中去完成。但是随着钢铁原料、燃料的日趋贫化，造成了这些原料、燃料中的磷、硫含量高，使得铁水中初始磷、硫含量增加；另外，随着科学技术进步的发展，用户对炼钢产品的质量、性能的要求越来越苛刻，这就要求钢中的杂质含量如磷、硫含量很低才能满足用户的要求。而传统的转炉炼钢方法，由于炉内的高温和高氧化性，转炉的脱磷、脱硫能力受到限制。因此为了解决这些矛盾，现代的高炉炼铁和转炉炼钢之间采用了铁水预处理工艺，对进入转炉冶炼之前的铁水做去除杂质元素的处理，以扩大钢铁冶炼原料的来源，提高钢的质量，增加转炉炼钢的品种和提高技术经济指标。
硫、磷是钢水中典型的杂质元素，脱硫、脱磷是炼钢流程的主要任务之一。众所周知，热力学上，脱硫需要高温及还原性气氛，而脱磷需要低温及氧化性气氛。鉴于以上热力学条件的巨大差异，铁水预脱硫和预脱磷通常在两个单元工序内分别处理。典型方法是高炉出铁后，先进行铁水预脱硫操作(常见工艺有KR等)，如参见中国专利申请201010167157.5、中国专利申请202010599572.1等；然后再进行铁水预脱磷或直接在转炉内完成脱磷任务，如参见中国专利申请202010660075.8等。铁水预脱硫和预脱磷分别在不同单元工序处理，为炼钢工艺带来渣量大、排放高、流程长、效率低等诸多缺陷。但鉴于二者在所需热力学条件上的矛盾，目前在实际生产中尚未见到能够同时进行铁水预脱硫预脱磷(预脱硫+预脱磷)的预处理工艺。
综上，非常有必要提供一种能够在铁水预处理工序中同时实现铁水预脱硫预脱磷的方法。
发明内容
为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种铁水同时预脱硫预脱磷的方法。本发明中的方法在铁水预处理工序中能够同时实现高效预脱硫、预脱磷，大幅降低转炉炼钢硫、磷负荷及渣量排放，有效缩短冶炼周期，极具市场前景与应用价值。
本发明提供了一种铁水同时预脱硫预脱磷的方法，所述方法包括：在铁水进入炼钢炉之前，向铁水中加入复合精炼剂在温度为1350～1480℃的条件下同时进行预脱硫和预脱磷；
所述复合精炼剂采用包含如下组分的原料制备而成：
烧结矿和/或复合铁酸钙；
尾矿和/或轧钢铁皮；
石灰石和/或生石灰；以及
苏打、小苏打和/或泡花碱；
各原料按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为(1～8)：1、CaO与Al2O3的质量比为(4～13)：1、Na2O与Al2O3的质量比为(0.5～5)：1进行配料。
优选地，所述复合精炼剂的用量为铁水的质量的2～10％；和/或铁水同时进行预脱硫和预脱磷的时间为6～12min。
优选地，在铁水储存或运输过程中，以铁水罐车、鱼雷罐车或KR装置为反应器，向铁水中加入复合精炼剂在温度为1350～1480℃的条件下同时进行预脱硫和预脱磷；在铁水同时进行预脱硫和预脱磷时，铁水罐车的顶部或鱼雷罐车的顶部配备有除尘装置。
优选地，所述铁水的初始硫含量≤0.12％，初始磷含量≤0.20％；在铁水同时进行预脱硫和预脱磷后，铁水中的硫含量≤0.042％，磷含量<0.06％。
优选地，在铁水同时进行预脱硫和预脱磷后，铁水中的碳含量为3～4wt％。
优选地，所述复合精炼剂中含有矿相CaFe2O4、CaFenAl2-nO4和/或Na2CaAl4O8，其中，0≤n＜2。
优选地，所述复合精炼剂的制备包括如下步骤：
(1)将制备所述复合精炼剂的各原料按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为(1～8)：1、CaO与Al2O3的质量比为(4～13)：1、Na2O与Al2O3的质量比为(0.5～5)：1进行配料；
(2)将所述配料经过磨细、混匀后制成粉剂或球团或压块，即为所述复合精炼剂。
优选地，所述复合精炼剂的制备包括如下步骤：
(a)将制备所述复合精炼剂的各原料按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为(1～8)：1、CaO与Al2O3的质量比为(4～13)：1、Na2O与Al2O3的质量比为(0.5～5)：1进行配料；
(b)取所述配料的质量的20％～50％在温度为800～1300℃进行焙烧1～4h，得到焙烧原料；
(c)将所述焙烧原料与剩余的配料经过磨细、混匀后制成粉剂或球团或压块，即为所述复合精炼剂。
优选地，在铁水同时进行预脱磷和预脱磷后，脱硫率不小于60％，脱磷率不小于70％。
优选地，所述粉剂的粒径为0.5～2mm；或所述球团或所述压块的粒径为10～20mm。
本发明与现有技术相比至少具有如下的有益效果：
(1)本发明中的铁水同时预脱硫预脱磷的方法通过采用一种新型的复合精炼剂，能够在铁水预处理工序中同时实现高效脱硫、脱磷，脱硫率及脱磷率分别在50％～70％、66％-80％及以上，大幅降低转炉炼钢硫、磷负荷及渣量排放，有效缩短冶炼周期，极具市场前景与应用价值；本发明采用的所述复合精炼剂以烧结矿和/或复合铁酸钙、尾矿和/或轧钢铁皮、石灰石和/或生石灰、苏打和/或小苏打和/或泡花碱为原料并以含有的Fe2O3、CaO、Al2O3与Na2O按照特定配比配料；本发明中的复合精炼剂可以更有效地降低渣系熔点，非常有利于脱磷，并且本发明采用的复合精炼剂在熔渣的局部区域下FeO含量不高、石灰溶解量高，可以保证熔渣流动性好，这对于脱硫而言十分有利，本发明采用的复合精炼剂可以在同一体系内不同局部区域分别获得有利于铁水脱硫和脱磷的热力学条件，并且借助于统一的良好的动力学条件(石灰快速溶解、熔渣流动性好)来弥补各自局部热力学条件的不足，可以使得本发明中的方法同时获得较高的铁水脱硫率和脱磷率。
(2)本发明研究结果表明，对于初始[S]含量≤0.12％，初始[P]含量≤0.20％的铁水，利用本发明中的方法进行铁水同时预脱硫预脱磷，经铁水同时预脱硫预脱磷后，铁水的[S]含量≤0.042％，[P]含量<0.06％，脱硫率及脱磷率分别在50％～70％、66％-80％及以上。
附图说明
图1是本发明一些具体实施方式中采用的复合精炼剂的制备过程图。
图2是本发明另一些具体实施方式中采用的复合精炼剂的制备过程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种铁水同时预脱硫预脱磷的方法，所述方法包括：在铁水进入炼钢炉(例如转炉)之前，向铁水中加入复合精炼剂在温度为1350～1480℃(例如1350℃、1360℃、1370℃、1380℃、1390℃、1400℃、1410℃、1420℃、1430℃、1440℃、1450℃、1460℃、1470℃或1480℃)的条件下同时进行预脱硫和预脱磷；在本发明中，在铁水进入炼钢炉之前的具体操作例如可以是将生铁熔融成铁水，即得到炼钢用铁水；本发明是往炼钢用铁水中加入复合精炼剂在温度为1350～1480℃的条件下同时进行预脱硫和预脱磷；具体地，例如可以在铁水储存或运输过程中，以铁水罐车、鱼雷罐车或KR装置为反应器，向铁水中加入复合精炼剂在温度为1350～1480℃的条件下同时进行预脱硫和预脱磷；本发明对铁水进行预脱硫和预脱磷的其它操作条件没有特别的要求，采用现有常规条件即可；在本发明中，所述铁水同时预脱硫预脱磷指的是铁水预处理阶段同时预脱硫+预脱磷的双脱处理；所述复合精炼剂采用包含如下组分的原料制备而成：烧结矿和/或复合铁酸钙；尾矿(例如含铁尾矿)和/或轧钢铁皮；石灰石和/或生石灰；以及苏打和/或小苏打和/或泡花碱(Na2SiO3)；各原料按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为(1～8)：1(例如1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1或8:1)、CaO与Al2O3的质量比为(4～13)：1(例如4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1、8:1、8.5:1、9:1、9.5:1、10:1、10.5:1、11:1、11.5:1、12:1、12.5:1或13:1)、Na2O与Al2O3的质量比为(0.5～5)：1(例如0.5:1、1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1或5:1)进行配料；本发明例如将各原料按照上述质量比进行配料即可得到所述复合精炼剂，或者例如是将所述配料制成粉剂、球团或压块即得到所述复合精炼剂。
本发明中的方法在铁水预处理工序中能够同时实现高效预脱硫、预脱磷；本发明中的方法在同一反应器内的不同反应点，能够创造不同的氧势，高氧势下脱磷、低氧势下脱硫；同时借助于低熔点矿相，创造优异的动力学条件，以弥补热力学条件的不足，进而同时高效实现铁水预脱硫和预脱磷；本发明方法大幅降低转炉炼钢硫、磷负荷及渣量排放，有效缩短冶炼周期，极具市场前景与应用价值。
本发明中铁水同时预脱硫预脱磷的方法采用的所述复合精炼剂可以是烧结矿和/或复合铁酸钙、富含Fe2O3的尾矿和/或轧钢铁皮、CaO/CaCO3、Na2CO3/NaHCO3/Na2SiO3为原料或者是富含以上成分或矿相的工业固废为原料；本发明对所述烧结矿、复合铁酸钙、尾矿(含铁尾矿)、轧钢铁皮等的来源以及组分没有特别的限制，在采用已知组分的各原料或者是通过现有方法得到烧结矿、复合铁酸钙、尾矿、轧钢铁皮等的组分含量之后，对于各原料的用量，则是按照各原料中含有的Fe2O3与CaO的质量比为(1～8)：1、CaO与Al2O3的质量比为(4～13)：1、Na2O与Al2O3的质量比为(0.5～5)：1进行配料即可。
本发明中铁水同时预脱硫预脱磷的方法采用的所述复合精炼剂，与传统脱磷剂成分CaO-SiO2-Fe2O3渣系相比，本发明熔点更低，成渣极快，流动性更好，有效缩短冶炼周期，极具市场前景与应用价值；相比现有技术报道的精炼剂(造渣剂)要么只能实现较高的脱磷效果(如参见中国专利申请202111215491.8)，要么只能实现较高的脱硫效果(如参见中国专利申请202010599572.1)，要么实现双脱效果较差，如中国专利申请201910396813.X公开了一种用于铁水预处理脱硅脱硫脱磷试剂，该脱硅脱硫脱磷试剂由铁矿石和石灰混合制成，主要成分按照质量份确定为：40-60份Fe2O3、30-50份CaO、2-4份SiO2、2-4份MgO和1-3份Al2O3，虽然该脱硅脱硫脱磷试剂可以同时实现脱硫和脱磷，但是该脱硅脱硫脱磷试剂对初始硫含量较低和初始磷含量较低的铁水的脱硫率仅能达到65％左右，脱磷率仅能达到50％左右，同时进行脱硫脱磷效率较低；而众所周知的是，对于初始硫含量和初始磷含量较高的铁水，若要实现好的脱硫脱磷效果难度会更大，该专利申请中的脱硅脱硫脱磷试剂对初始硫含量以及初始磷含量较高的铁水的脱硫脱磷效率会更低；而本发明方法中采用的所述复合精炼剂对于初始[S]含量≤0.12％，初始[P]含量≤0.20％的铁水，经铁水同时预脱硫预脱磷后，铁水中的[S]含量≤0.042％，[P]含量<0.06％，脱硫率及脱磷率分别在50％～70％、66％-80％及以上，这对于铁水预处理工序中的脱硫脱磷而言是一个很高的效率，在铁水同时预脱硫+预脱磷方面取得了突破性的进步。
本发明中铁水同时预脱硫预脱磷的方法采用的所述复合精炼剂以烧结矿和/或复合铁酸钙、尾矿和/或轧钢铁皮、石灰石和/或生石灰、苏打和/或小苏打和/或泡花碱为原料并以含有的Fe2O3、CaO、Al2O3与Na2O按照特定配比配料，优选的是，所述复合精炼剂采用取20～50％的配料经过焙烧后再与没有焙烧的剩余配料磨细、混匀后制备而成，可以使得复合精炼剂中含有CaFe2O4、CaFenAl2-nO4和/或Na2CaAl4O8等矿相，同时含有原料中物相组分，可以进一步提高铁水同时预脱硫预脱磷的效果；本发明采用的所述复合精炼剂可直接作为产品使用，无需再添加其它原料，并且采用所述复合精炼剂进行铁水同时预脱硫和预脱磷，能够有效实现铁水保碳，在完成铁水硫磷双脱后，铁水中的碳含量为3～4wt％。
根据一些优选的实施方式，所述复合精炼剂的用量为铁水的质量的2～10％(例如2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％)；和/或铁水同时进行预脱硫和预脱磷的时间为6～12min(例如6、7、8、9、10、11或12min)。
根据一些优选的实施方式，在铁水储存或运输过程中，以铁水罐车、鱼雷罐车或KR装置为反应器，向铁水中加入复合精炼剂在温度为1350～1480℃的条件下同时进行预脱硫和预脱磷；在铁水同时进行预脱硫和预脱磷时，铁水罐车的顶部或鱼雷罐车的顶部配备有除尘装置。
根据一些优选的实施方式，所述铁水的初始硫[S]含量≤0.12％，初始磷[P]含量≤0.20％；在铁水同时进行预脱硫和预脱磷后，铁水中的硫[S]含量≤0.042％，磷[P]含量<0.06％，优选的是，在铁水同时进行预脱硫和预脱磷后，铁水中的硫[S]含量≤0.04％，磷[P]含量<0.06％。
根据一些优选的实施方式，在铁水同时进行预脱硫和预脱磷后，铁水中的碳含量为3～4wt％。
本发明中的铁水同时预脱硫预脱磷方法采用的所述复合精炼剂由于采用烧结矿和/或复合铁酸钙；尾矿和/或轧钢铁皮；石灰石和/或生石灰；以及苏打和/或小苏打和/或泡花碱为原料，所述复合精炼剂中必然含有一定量的矿相；本发明对所述复合精炼剂含有的所述矿相的种类和含量没有特别的要求。
根据一些优选的实施方式，所述复合精炼剂中含有矿相CaFe2O4、CaFenAl2-nO4和/或Na2CaAl4O8等，其中，0≤n＜2；在本发明中，CaFenAl2-nO4表示的是CaFe2O4中有部分或者全部的Fe被Al所替代，也可以记作Ca(Fe,Al)2O4。
根据一些优选的实施方式，制备所述复合精炼剂的各原料按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为(1～8)：1、CaO与Al2O3的质量比为(4～13)：1、Na2O与Al2O3的质量比为(0.8～5)：1进行配料。
根据一些更优选的实施方式，制备所述复合精炼剂的各原料按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为(2～8)：1、CaO与Al2O3的质量比为(4～13)：1、Na2O与Al2O3的质量比为(1.2～5)：1进行配料。
根据一些优选的实施方式，所述复合精炼剂的制备包括如下步骤：
(1)将制备所述复合精炼剂的各原料按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为(1～8)：1、CaO与Al2O3的质量比为(4～13)：1、Na2O与Al2O3的质量比为(0.5～5)：1进行配料；
(2)将所述配料经过磨细、混匀后制成粉剂或球团或压块，即为所述复合精炼剂；本发明一些具体实施方式中采用的复合精炼剂的制备过程图，例如，如图1所示。
根据一些优选的实施方式，所述复合精炼剂的制备包括如下步骤：
(a)将制备所述复合精炼剂的各原料按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为(1～8)：1、CaO与Al2O3的质量比为(4～13)：1、Na2O与Al2O3的质量比为(0.5～5)：1进行配料；
(b)取所述配料的质量的20％～50％(例如20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％)在温度为800～1300℃(例如800℃、900℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃或1300℃)进行焙烧1～4h(例如1、1.5、2、2.5、3、3.5或4h)，得到焙烧原料；
(c)将所述焙烧原料与剩余的配料经过磨细、混匀后制成粉剂或球团或压块，即为所述复合精炼剂；在本发明中，剩余的配料是没有焙烧的配料，占步骤(a)总配料的50～80％；本发明另一些具体实施方式中采用的复合精炼剂的制备过程图，例如，如图2所示。
本发明对步骤(2)或步骤(c)中磨细、混匀的方式与条件没有特别的限定，使得焙烧原料与未进行焙烧的剩余配料充分磨细、混匀即可，在本发明的一些具体实施例中，充分磨细、混匀的操作例如可以为：对于直接制备成粉剂的产品，可以充分磨细至能过与粉剂粒径一致的筛网，然后再用搅拌机混匀2min～5min，最后过与粉剂粒径一致的筛网，得到符合粒径要求的粉剂；对于制备球团或压块，优选的是，充分磨细至能过200目筛网后用搅拌机混匀2min～5min，再经压制，得到强度和/或粒度等符合工业应用要求的球团或压块，本发明对所述压制的条件不做具体的限定，采用常规工艺条件即可。
本发明中铁水同时预脱硫预脱磷的方法采用的所述复合精炼剂，更优选为通过将配料的质量的20％～50％进行焙烧，以获得富含CaFe2O4、CaFenAl2-nO4等矿相的焙烧原料；所述焙烧温度为800℃～1300℃，所述焙烧的时间为1～4h；将所述焙烧原料与未焙烧的剩余配料(占总配料的质量的50～80％)经过磨细、混匀后，制成粉剂或球团或压块，即为所述复合精炼剂，如此更有利于实现本发明方法的同时高效预脱硫和预脱磷。
根据一些优选的实施方式，在铁水同时进行预脱磷和预脱磷后，脱硫率不小于60％，脱磷率不小于70％。
根据一些优选的实施方式，所述粉剂的粒径为0.5～2mm；或所述球团或所述压块的粒径为10～20mm；本发明对所述压块的形状以及所述压块的形状是否规则均没有要求，采用常规的模具压制成压块即可，例如所述压块为椭球形压块，所述椭球形压块的粒径为10～20mm，指的是所述椭球形压块的长径与短径的平均值在10～20mm范围内即可。
本发明还提供了一种复合精炼剂，所述复合精炼剂用于铁水同时预脱硫预脱磷，所述复合精炼剂采用包含如下组分的原料制备而成：烧结矿和/或复合铁酸钙；尾矿(例如含铁尾矿)和/或轧钢铁皮；石灰石和/或生石灰；以及苏打和/或小苏打和/或泡花碱；各原料按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为(1～8)：1(例如1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1或8:1)、CaO与Al2O3的质量比为(4～13)：1(例如4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1、8:1、8.5:1、9:1、9.5:1、10:1、10.5:1、11:1、11.5:1、12:1、12.5:1或13:1)、Na2O与Al2O3的质量比为(0.5～5)：1(例如0.5:1、1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1或5:1)进行配料。
本发明还提供了所述复合精炼剂的一种制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将制备所述复合精炼剂的各原料按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为(1～8)：1、CaO与Al2O3的质量比为(4～13)：1、Na2O与Al2O3的质量比为(0.5～5)：1进行配料；
(2)将所述配料经过磨细、混匀后制成粉剂或球团或压块，即为所述复合精炼剂。
本发明还提供了所述复合精炼剂的另一种制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(a)将制备所述复合精炼剂的各原料按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为(1～8)：1、CaO与Al2O3的质量比为(4～13)：1、Na2O与Al2O3的质量比为(0.5～5)：1进行配料；
(b)取所述配料的质量的20％～50％在温度为800～1300℃进行焙烧1～4h，得到焙烧原料；
(c)将所述焙烧原料与剩余的配料经过磨细、混匀后制成粉剂或球团或压块，即为所述复合精炼剂。
本发明研究结果表明，对于初始[S]含量≤0.12％，初始[P]含量≤0.20％的铁水，利用经步骤(a)至步骤(c)制备的所述复合精炼剂同时进行铁水预脱磷和预脱磷后，铁水的[S]含量≤0.04％，[P]含量<0.06％，并且脱硫率及脱磷率分别在60％～70％、70％-80％及以上。
下文将通过举例的方式对本发明进行进一步的说明，但是本发明的保护范围不限于这些实施例。
实施例1
一种铁水同时预脱硫预脱磷的方法，包括：取初始[C]含量为4.3wt％，[S]含量为0.087wt％，[P]含量为0.15wt％的生铁块2.20kg，将所述生铁块熔融成铁水(即炼钢用铁水)，控制铁水的温度为1410℃，然后往所述铁水中加入复合精炼剂150g在1410℃同时进行预脱硫和预脱磷10min，得到[S]含量为0.041wt％，[P]含量为0.050wt％，[C]含量为3.7wt％的铁水。
本实施例中采用的所述复合精炼剂的制备为：取原料生石灰、复合铁酸钙、小苏打和轧钢铁皮，充分磨细、混匀后，压制为粒径为15mm的椭球形压块，即为所述复合精炼剂；其中，各原料生石灰、复合铁酸钙、小苏打和轧钢铁皮按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为2.6:1、CaO与Al2O3的质量比为5.5:1、Na2O与Al2O3的质量比为1.4:1进行配料。
本实施例中进行铁水同时预脱硫预脱磷的脱硫率为52.9％，脱磷率为66.7％。
实施例2
一种铁水同时预脱硫预脱磷的方法，包括：取初始[C]含量为4.5wt％，[S]含量为0.091wt％，[P]含量为0.17wt％的生铁块2.15kg，将所述生铁块熔融成铁水，控制铁水的温度为1410℃，然后往所述铁水中加入复合精炼剂148g在1410℃同时进行预脱硫和预脱磷10min，得到[S]含量为0.04wt％，[P]含量为0.054wt％、[C]含量为4.0wt％的铁水。
本实施例中采用的所述复合精炼剂的制备为：取原料石灰石、烧结矿、苏打和含铁尾矿，充分磨细、混匀后，经过筛直接制备为粒径1mm的粉剂，即为所述复合精炼剂；其中，各原料石灰石、烧结矿、苏打和含铁尾矿按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为2.3:1、CaO与Al2O3的质量比为5.2:1、Na2O与Al2O3的质量比为2.1:1进行配料。
本实施例中进行铁水同时预脱硫预脱磷的脱硫率为56％，脱磷率为68.2％。
实施例3
一种铁水同时预脱硫预脱磷的方法，包括：取初始[C]含量为4.3wt％，[S]含量为0.087wt％，[P]含量为0.15wt％的生铁块2.20kg，将所述生铁块熔融成铁水，控制铁水的温度为1410℃，然后往所述铁水中加入复合精炼剂150g在1410℃同时进行预脱硫和预脱磷10min，得到[S]含量为0.042wt％，[P]含量为0.045wt％，[C]含量为3.8wt％的铁水。
本实施例中采用的所述复合精炼剂的制备为：取原料生石灰、复合铁酸钙、泡花碱和轧钢铁皮，充分磨细、混匀后，压制为粒径15mm的椭球形压块，即为所述复合精炼剂；其中，各原料生石灰、复合铁酸钙、泡花碱和轧钢铁皮按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为1:1、CaO与Al2O3的质量比为4:1、Na2O与Al2O3的质量比为0.8:1进行配料。
本实施例中进行铁水同时预脱硫预脱磷的脱硫率为51.7％，脱磷率为70％。
实施例4
一种铁水同时预脱硫预脱磷的方法，包括：取初始[C]含量为4.3wt％，[S]含量为0.087wt％，[P]含量为0.15wt％的生铁块2.20kg，将所述生铁块熔融成铁水，控制铁水的温度为1410℃，然后往所述铁水中加入复合精炼剂150g在1410℃同时进行预脱硫和预脱磷10min，得到[S]含量为0.04wt％，[P]含量为0.039wt％，[C]含量为3.9wt％的铁水。
本实施例中采用的所述复合精炼剂的制备为：取原料生石灰、复合铁酸钙、小苏打和轧钢铁皮，充分磨细、混匀后，压制为粒径15mm的椭球形压块，即为所述复合精炼剂；其中，各原料生石灰、复合铁酸钙、小苏打和轧钢铁皮按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为8:1、CaO与Al2O3的质量比为13:1、Na2O与Al2O3的质量比为5:1进行配料。
本实施例中进行铁水同时预脱硫预脱磷的脱硫率为54％，脱磷率为74％。
实施例5
一种铁水同时预脱硫预脱磷的方法，包括：取初始[C]含量为4.3wt％，[S]含量为0.087wt％，[P]含量为0.15wt％的生铁块2.20kg，将所述生铁块熔融成铁水(即炼钢用铁水)，控制铁水的温度为1410℃，然后往所述铁水中加入复合精炼剂150g在1410℃同时进行预脱硫和预脱磷10min，得到[S]含量0.031wt％，[P]含量0.041wt％，[C]含量3.8wt％的铁水。
本实施例中采用的所述复合精炼剂的制备为：取原料生石灰、复合铁酸钙、小苏打和轧钢铁皮配料，将配料的质量的20％在1100℃进行焙烧2h，得到焙烧原料，再将所述焙烧原料与剩余80％质量的配料充分磨细、混匀后，压制为粒径为15mm的椭球形压块，即为所述复合精炼剂；其中，各原料生石灰、复合铁酸钙、小苏打和轧钢铁皮按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为2.6:1、CaO与Al2O3的质量比为5.5:1、Na2O与Al2O3的质量比为1.4:1进行配料。
本实施例中进行铁水同时预脱硫预脱磷的脱硫率64.4％，脱磷率为73％。
实施例6
一种铁水同时预脱硫预脱磷的方法，包括：取初始[C]含量为4.5wt％，[S]含量为0.091wt％，[P]含量为0.18wt％的生铁块2.15kg，将所述生铁块熔融成铁水，控制铁水的温度为1410℃，然后往所述铁水中加入复合精炼剂148g在1410℃同时进行预脱硫和预脱磷10min，得到[S]含量0.028wt％，[P]含量0.047wt％、[C]含量4.0wt％的铁水。
本实施例中采用的所述复合精炼剂的制备为：取原料石灰石、烧结矿、苏打和含铁尾矿配料，将配料的质量的50％在800℃进行焙烧4h，得到焙烧原料，再将所述焙烧原料与剩余50％质量的配料充分磨细、混匀后，经过筛直接制备为粒径1mm的粉剂，即为所述复合精炼剂；其中，各原料石灰石、烧结矿、苏打和含铁尾矿按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为2.3:1、CaO与Al2O3的质量比为5.2:1、Na2O与Al2O3的质量比为2.1:1进行配料。
本实施例中进行铁水同时预脱硫预脱磷的脱硫率69.2％，脱磷率为74％。
实施例7
一种铁水同时预脱硫预脱磷的方法，包括：取初始[C]含量为4.3wt％，[S]含量为0.087wt％，[P]含量为0.15wt％的生铁块2.20kg，将所述生铁块熔融成铁水，控制铁水的温度为1410℃，然后往所述铁水中加入复合精炼剂150g在1410℃同时进行预脱硫和预脱磷10min，得到[S]含量为0.0348wt％，[P]含量为0.0375wt％，[C]含量为3.9wt％的铁水。
本实施例中采用的所述复合精炼剂的制备为：取原料生石灰、复合铁酸钙、泡花碱和轧钢铁皮配料，将配料的质量的30％在1300℃进行焙烧1h，得到焙烧原料，再将所述焙烧原料与剩余70％质量的配料充分磨细、混匀后，压制为粒径15mm的椭球形压块，即为所述复合精炼剂；其中，各原料生石灰、复合铁酸钙、泡花碱和轧钢铁皮按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为1:1、CaO与Al2O3的质量比为4:1、Na2O与Al2O3的质量比为0.8:1进行配料。
本实施例中进行铁水同时预脱硫预脱磷的脱硫率60％，脱磷率为75％。
实施例8
一种铁水同时预脱硫预脱磷的方法，包括：取初始[C]含量为4.3wt％，[S]含量为0.087wt％，[P]含量为0.15wt％的生铁块2.20kg，将所述生铁块熔融成铁水，控制铁水的温度为1410℃，然后往所述铁水中加入复合精炼剂150g在1410℃同时进行预脱硫和预脱磷10min，得到[S]含量为0.0278wt％，[P]含量为0.033wt％，[C]含量为3.8wt％的铁水。
本实施例中采用的所述复合精炼剂的制备为：取原料生石灰、复合铁酸钙、小苏打和轧钢铁皮配料，将配料的质量的40％在1200℃进行焙烧2h，得到焙烧原料，再将所述焙烧原料与剩余60％质量的配料充分磨细、混匀后，压制为粒径15mm的椭球形压块，即为所述复合精炼剂；其中，各原料生石灰、复合铁酸钙、小苏打和轧钢铁皮按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为8:1、CaO与Al2O3的质量比为13:1、Na2O与Al2O3的质量比为5:1进行配料。
本实施例中进行铁水预脱硫预脱磷的脱硫率为68％，脱磷率为78％。
对比例1
取初始[C]含量为4.4wt％，[S]含量为0.081wt％，[P]含量为0.16wt％的生铁块2.10kg，将所述生铁块熔融成铁水，控制铁水的温度为1410℃，然后往所述铁水中加入造渣剂150g在1410℃同时进行预脱硫和预脱磷10min，得到[S]含量0.075wt％，[P]含量0.092wt％、[C]含量2.8wt％的铁水。
本对比例中采用的所述造渣剂的制备为：取原料石灰和轧钢铁皮，充分磨细、混匀后，压制为粒径15mm的椭球形压块，得到造渣剂；其中，原料石灰和轧钢铁皮按照含有的Fe2O3与CaO质量比为5.6:1进行配料。
本对比例中进行铁水同时预脱硫预脱磷的脱硫率仅7.4％，基本不具有脱硫效果，脱磷率为42.5％。
对比例2
取初始[C]含量为4.3wt％，[S]含量为0.087wt％，[P]含量为0.15wt％的生铁块2.20kg，将所述生铁块熔融成铁水，控制铁水的温度为1410℃，然后往所述铁水中加入造渣剂150g在1410℃同时进行预脱硫和预脱磷10min，得到[S]含量为0.069wt％，[P]含量为0.06wt％，[C]含量为3.8wt％的铁水。
本对比例中采用的所述造渣剂的制备为：取原料Fe2O3、CaO、Al2O3和Na2O，其中Fe2O3与CaO的质量比为2.6:1、CaO与Al2O3的质量比为5.5:1、Na2O与Al2O3的质量比为1.4:1，充分磨细、混匀后，压制为粒径15mm的椭球形压块，得到造渣剂。
本对比例中进行铁水同时预脱硫预脱磷的脱硫率为20.7％，脱硫效果较差，脱磷率为60％。
对比例3
取初始[C]含量为4.3wt％，[S]含量为0.087wt％，[P]含量为0.15wt％的生铁块2.20kg，将所述生铁块熔融成铁水，控制铁水的温度为1410℃，然后往所述铁水中加入复合造渣剂150g在1410℃同时进行预脱硫和预脱磷10min，得到[S]含量0.084wt％，[P]含量为0.04wt％，[C]含量为3.9wt％的铁水。
本对比例中采用的所述复合造渣剂为：参照中国专利申请202111215491.8的实施例1中方法制备一种赤泥基复合铁酸钙，然后在进行铁水同时预脱硫预脱磷时，同时加入Fe2O3、CaO、赤泥基复合铁酸钙形成以Fe2O3+CaO+赤泥基复合铁酸钙的复合造渣剂，其中，Fe2O3的含量为66.5wt％，CaO的含量为7.8wt％，所述赤泥基复合铁酸钙的含量为25.7wt％。
本对比例中进行铁水同时预脱硫预脱磷的脱硫率为3.4％，基本不具有脱硫效果，脱磷率为73.3％。
对比例4
取初始[C]含量为4.3wt％，[S]含量为0.087wt％，[P]含量为0.15wt％的生铁块2.20kg，将所述生铁块熔融成铁水，控制铁水的温度为1410℃，然后往所述铁水中加入脱硫脱磷试剂150g在1410℃同时进行预脱硫和预脱磷10min，得到[S]含量为0.074wt％，[P]含量为0.108wt％，[C]含量为3.5wt％的铁水。
本对比例中采用的所述脱硫脱磷试剂的制备为：
S1：将铁矿石和石灰运用振磨机磨细至100目以下；
S2：将S1研磨后的铁矿石和石灰按照主要成分的质量份确定为：40份Fe2O3、50份CaO、2份SiO2、4份MgO和1份Al2O3，然后将铁矿石和石灰进行混合，混匀后，使用压样机，在压力10MPa的压力下压制成直径为5-10mm的球状颗粒，即得到所述脱硫脱磷试剂。
本对比例中进行铁水同时预脱硫预脱磷的脱硫率为14.9％，脱磷率为28％。
本对比例中铁水同时预脱硫预脱磷的方法在该初始硫含量高为0.087wt％、初始磷含量高为0.15wt％铁水条件下，不具备较好的双脱效果。
表1：实施例1～8以及对比例1～4的性能指标。
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种铁水同时预脱硫预脱磷的方法，其特征在于，所述方法包括：在铁水进入炼钢炉之前，向铁水中加入复合精炼剂在温度为1350～1480℃的条件下同时进行预脱硫和预脱磷；
所述复合精炼剂采用包含如下组分的原料制备而成：
烧结矿和/或复合铁酸钙；
尾矿和/或轧钢铁皮；
石灰石和/或生石灰；以及
苏打、小苏打和/或泡花碱；
各原料按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为(1～8)：1、CaO与Al2O3的质量比为(4～13)：1、Na2O与Al2O3的质量比为(0.5～5)：1进行配料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述复合精炼剂的用量为铁水的质量的2～10％；和/或
铁水同时进行预脱硫和预脱磷的时间为6～12min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
在铁水储存或运输过程中，以铁水罐车、鱼雷罐车或KR装置为反应器，向铁水中加入复合精炼剂在温度为1350～1480℃的条件下同时进行预脱硫和预脱磷；
在铁水同时进行预脱硫和预脱磷时，铁水罐车的顶部或鱼雷罐车的顶部配备有除尘装置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述铁水的初始硫含量≤0.12％，初始磷含量≤0.20％；
在铁水同时进行预脱硫和预脱磷后，铁水中的硫含量≤0.042％，磷含量<0.06％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
在铁水同时进行预脱硫和预脱磷后，铁水中的碳含量为3～4wt％。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于：
所述复合精炼剂中含有矿相CaFe2O4、CaFenAl2-nO4和/或Na2CaAl4O8，其中，0≤n＜2。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述复合精炼剂的制备包括如下步骤：
(1)将制备所述复合精炼剂的各原料按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为(1～8)：1、CaO与Al2O3的质量比为(4～13)：1、Na2O与Al2O3的质量比为(0.5～5)：1进行配料；
(2)将所述配料经过磨细、混匀后制成粉剂或球团或压块，即为所述复合精炼剂。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述复合精炼剂的制备包括如下步骤：
(a)将制备所述复合精炼剂的各原料按照含有的Fe2O3与CaO的质量比为(1～8)：1、CaO与Al2O3的质量比为(4～13)：1、Na2O与Al2O3的质量比为(0.5～5)：1进行配料；
(b)取所述配料的质量的20％～50％在温度为800～1300℃进行焙烧1～4h，得到焙烧原料；
(c)将所述焙烧原料与剩余的配料经过磨细、混匀后制成粉剂或球团或压块，即为所述复合精炼剂。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：
在铁水同时进行预脱磷和预脱磷后，脱硫率不小于60％，脱磷率不小于70％。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：
所述粉剂的粒径为0.5～2mm；或
所述球团或所述压块的粒径为10～20mm。
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| JPS5629611A (en) * | 1979-08-20 | 1981-03-25 | Nippon Steel Corp | Simultaneous dephosphorizing desulfurization of blast furnace molten pig iron |
| CN107849625A (zh) * | 2016-01-05 | 2018-03-27 | 新日铁住金株式会社 | 铁水的脱磷剂、精炼剂以及脱磷方法 |
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