本發(fā)明屬于煉鋼工藝技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高效復(fù)合脫硫劑及其制備方法和應(yīng)用，所述高效復(fù)合脫硫劑即cao基復(fù)合脫硫劑，具體涉及鐵水預(yù)處理工藝技術(shù)領(lǐng)域，用于去除鐵水中的硫。
背景技術(shù)：
硫?qū)︿摬牡奈：χ饕w現(xiàn)在鋼的熱脆，以及各向異性等方面。鋼材在加熱過(guò)程中，不溶于△fe中的硫，以fes形式在晶界上析出，fes熔點(diǎn)1190℃。在900～1200℃，還會(huì)與feo形成更低熔點(diǎn)共晶體，導(dǎo)致鋼在加熱時(shí)沿晶界斷裂，即熱脆問(wèn)題；由于硫化物夾雜物很軟，在鋼加熱過(guò)程中容易變形，沿軋制方向伸長(zhǎng)，形成條紋狀?yuàn)A雜物，使鋼材的橫向沖擊韌性值明顯下降，即各向異性；在含硫量大于0.003％時(shí)，鋼板在低溫(+40～－100℃)的沖擊韌性明顯下降。因此，硫?qū)Υ蠖鄶?shù)鋼種而言是需要去除的有害元素。
從技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看，采用鐵水預(yù)處理工藝技術(shù)脫硫最經(jīng)濟(jì)合理。鐵水中c、si、p等元素含量高，有利于提高硫在鐵水中的活度系數(shù)；鐵水中有碳存在而氧含量很少，有利于起脫硫作用的金屬氧化物脫硫；沒(méi)有強(qiáng)烈的氧化性氣氛，有利于直接使用一些強(qiáng)的脫硫粉劑。高爐－鐵水預(yù)處理－轉(zhuǎn)爐－爐外精煉，是目前廣泛應(yīng)用的鋼鐵冶煉典的工藝流程。
目前寶鋼股份煉鋼廠混鐵車噴吹脫硫采用的脫硫劑為cao基復(fù)合脫硫劑，其配方為：生石灰60％，石灰石20％，螢石10％，石墨10％。該脫硫劑適合鐵水條件穩(wěn)定、尤其是鐵水溫度較高情況下的處理。當(dāng)鐵水條件波動(dòng)較大、變差時(shí)，存在脫硫效率低、溫降大(主要由石灰石含量高引起)，混鐵車內(nèi)易結(jié)渣等缺點(diǎn)，目前隨著高爐鐵水條件的惡化，混鐵車運(yùn)行負(fù)荷增加，混鐵車內(nèi)結(jié)渣、結(jié)瘤現(xiàn)象加重，混鐵車裝載量下降，從而又影響脫硫處理效率和鐵水物流，形成惡性循環(huán)，已經(jīng)成為制約寶鋼股份今后進(jìn)一步提升品種和擴(kuò)大產(chǎn)能上的瓶頸工序環(huán)節(jié)。
常用的鐵水預(yù)處理脫硫劑主要有碳化鈣、石灰、蘇打、金屬mg；常用的鐵水預(yù)處理脫硫劑促進(jìn)劑有螢石(caf2)、ad粉(al、al2o3)、碳粉(c)、石灰石(caco3)等。其應(yīng)用與鐵水預(yù)處理脫硫時(shí)的理化特性：
cao(s)+[s]＝cas(s)+[o]
石灰作為脫硫劑不僅能夠同時(shí)脫磷脫硫，脫硫產(chǎn)物疏松，扒渣方便，脫硫渣對(duì)罐襯侵蝕輕，不容易回硫，而且資源豐富，價(jià)格低廉；但其耗量大，渣量大、溫降大、鐵損大，而且由于cao脫硫產(chǎn)物中有游離氧，易與鐵水中硅發(fā)生反應(yīng)而在石灰粒表面生成薄而致密的2cao·sio2，從而阻礙硫向石灰粒內(nèi)部的擴(kuò)散，使脫硫反應(yīng)速度減慢。單獨(dú)使用處理后的鐵水最終硫含量難以達(dá)到0.005％。
na2o(s)+[s]+[c]＝na2s(s)+co(g)
蘇打作為脫硫劑雖然具有很強(qiáng)的脫硫能力，而且可以脫磷，處理后的渣比較??；但蘇打資源短缺，成本較高，且處理過(guò)程中產(chǎn)生大量煙霧，污染環(huán)境。
caco3(s)＝cao(s)+co2(g)
在高溫下發(fā)生分解反應(yīng)，產(chǎn)生大量的co2氣體，能使運(yùn)載氣體的氣泡破裂，釋放出被封閉在這些氣泡中的脫硫劑，同時(shí)還能強(qiáng)烈地?cái)嚢枞鄢?促進(jìn)硫的擴(kuò)散，此外caco3分解時(shí)形成的細(xì)小而多孔的活性cao，也有很強(qiáng)的脫硫能力。但處理過(guò)程鐵水溫度損失較大，而且氧勢(shì)增加不利于脫硫。
caf2本身沒(méi)有脫硫能力，但在cao中摻入caf2后，使cao的脫硫速度顯著增加，而且最終含硫量也降低了。caf2的加入降低了2cao·sio2的熔點(diǎn)，使硫容易向cao固相擴(kuò)散；caf2分解出的氟離子破壞了2cao·sio2賴以結(jié)合的化學(xué)鍵,使之形成"空隙"，易使硫擴(kuò)散到cao粒子內(nèi)部。
碳粉(c)
在脫硫劑中添加碳粉,則在碳存在時(shí),會(huì)進(jìn)行下列反應(yīng)：
co2(g)+c(s)＝2co(g)
從而使反應(yīng)界面保持在還原性氣氛，有利于脫硫反應(yīng)進(jìn)行；碳粉的存在也有利于脫硫劑的流動(dòng)性改善。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種高效復(fù)合脫硫劑及其制備方法和應(yīng)用。針對(duì)以cao為基的復(fù)合脫硫劑，脫硫反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，處理前的鐵水溫度越高及處理過(guò)程中的溫度損失越小，對(duì)穩(wěn)定取得深度脫硫效果及改善混鐵車結(jié)瘤結(jié)渣至關(guān)重要。本發(fā)明在對(duì)常用脫硫劑及脫硫促進(jìn)劑的脫硫理化特征分析基礎(chǔ)上，通過(guò)選擇和優(yōu)化脫硫劑及脫硫促進(jìn)劑合理配比，盡可能做到趨利避害，開(kāi)發(fā)和應(yīng)用一種高效的cao基復(fù)合脫硫劑，提高噴吹脫硫效率，減少脫硫劑消耗，降低處理過(guò)程溫度損失，改善混鐵車內(nèi)鐵水渣性狀，減少混鐵車內(nèi)結(jié)渣、結(jié)瘤，提高混鐵車鐵水裝載量，從而達(dá)到鐵水處理良性循環(huán)狀態(tài)。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種高效復(fù)合脫硫劑，其特征在于，包括如下質(zhì)量百分比組分：生石灰65-75％，石灰石≤10％，純堿5-10％，螢石≤10％，石墨≤5％。
根據(jù)所述高效復(fù)合脫硫劑，優(yōu)選的是，包括如下質(zhì)量百分比組分：生石灰65-75％，石灰石5-10％，純堿5-10％，螢石5-10％，石墨1-5％。
進(jìn)一步，所述高效復(fù)合脫硫劑，包括如下質(zhì)量百分比組分：生石灰72-75％，石灰石5-8％，純堿5-8％，螢石5-8％，石墨1-4％。
根據(jù)所述高效復(fù)合脫硫劑，生石灰原材料要求，以質(zhì)量百分比計(jì)：cao≥90％，sio2≤2.8％，s≤0.025％，活性度≥300ml/4mol/l-hcl。
根據(jù)所述高效復(fù)合脫硫劑，石灰石原材料要求，以質(zhì)量百分比計(jì)：cao≥54％，sio2≤1.0％，mgo≤2.0％，s≤0.020％，h2o≤0.5％。
根據(jù)所述高效復(fù)合脫硫劑，純堿原材料要求，以質(zhì)量百分比計(jì)：na2co3≥98％，h2o≤0.5％。
根據(jù)所述高效復(fù)合脫硫劑，螢石原材料要求，以質(zhì)量百分比計(jì)：caf2≥85％，sio2≤12％，s≤0.05％，h2o≤0.5％。
根據(jù)所述高效復(fù)合脫硫劑，石墨原材料要求，以質(zhì)量百分比計(jì)：c≥85％，s≤0.05％，h2o≤0.5％。
本發(fā)明還提供一種所述高效復(fù)合脫硫劑的制備方法，根據(jù)所述高效復(fù)合脫硫劑的配比成分要求進(jìn)行預(yù)混合，并按照粒度100％≤1.0mm，0.15mm≥90％要求磨粉及篩選。
本發(fā)明還提供一種所述高效復(fù)合脫硫劑的應(yīng)用，采用槽罐車將預(yù)混合料，即所述復(fù)合脫硫劑運(yùn)輸并加壓輸送到脫硫劑料倉(cāng)，脫硫處理時(shí)脫硫劑由料倉(cāng)切入噴吹罐加壓后，以噴吹方式將脫硫劑噴入鐵水中進(jìn)行脫硫。
本發(fā)明是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，調(diào)整脫硫劑配方為：生石灰65-75％，石灰石5-10％，純堿5-10％，螢石5-10％，石墨1-5％；最佳配方生石灰取上中限，其余組分取中下限控制。原材料要求：生石灰cao≥90％，sio2≤2.8％，s≤0.025％，活性度≥300ml/4mol/l-hcl；石灰石cao≥54％，sio2≤1.0％，mgo≤2.0％，s≤0.020％，h2o≤0.5％；純堿na2co3≥98％，h2o≤0.5％；螢石caf2≥85％，sio2≤12％，s≤0.05％，h2o≤0.5％；石墨c≥85％，s≤0.05％，h2o≤0.5％。
本發(fā)明的cao基復(fù)合脫硫劑，所用的相關(guān)原材料必須符合原料理化指標(biāo)要求，并根據(jù)最終配比成分要求進(jìn)行預(yù)混合，并按照粒度100％≤1.0mm，0.15mm≥90％要求磨粉及篩選。
該脫硫劑使用時(shí)，采用槽罐車將預(yù)混合料運(yùn)輸并加壓輸送到脫硫劑料倉(cāng)。脫硫處理時(shí)脫硫劑由料倉(cāng)切入噴吹罐加壓后，以噴吹方式將脫硫劑噴入鐵水中進(jìn)行脫硫。
有益技術(shù)效果：
本發(fā)明提供的高效復(fù)合脫硫劑與改進(jìn)前的寶鋼煉鋼廠混鐵車脫硫劑相比，新型高效復(fù)合脫硫劑通過(guò)減少石灰石的配比，添加脫硫能力較高的純堿組分等調(diào)整，在同等鐵水條件及脫硫要求下，不僅消耗量明顯降低(應(yīng)用中脫硫劑單耗下降最大為2.95kg/t)，而且由于脫硫劑消耗明顯下降，脫硫處理的溫降也具有顯著的下降(溫降下降9.43℃/臺(tái)次)。
寶鋼鐵水預(yù)處理新型高效復(fù)合脫硫劑不僅成分配方完全不同，而且具有儲(chǔ)存及使用更安全，以及高的脫硫效率和低的使用成本。
使用和應(yīng)用本發(fā)明所述高效復(fù)合脫硫劑可提高噴吹脫硫效率，減少脫硫劑消耗，降低處理過(guò)程溫度損失，改善混鐵車內(nèi)鐵水渣性狀，減少混鐵車內(nèi)結(jié)渣、結(jié)瘤，提高混鐵車鐵水裝載量，從而達(dá)到鐵水處理良性循環(huán)狀態(tài)。
具體實(shí)施方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
目前該高效脫硫劑已經(jīng)在寶鋼股份煉鋼廠混鐵車噴吹脫硫應(yīng)用，2013年12月相同(相近)脫硫鐵水條件下，本發(fā)明所述高效復(fù)合脫硫劑(試驗(yàn)脫硫劑)，以質(zhì)量百分比計(jì)：生石灰74％，石灰石5％，純堿8％，螢石8％，石墨5％。
所用的相關(guān)原材料必須符合原料理化指標(biāo)要求，并根據(jù)上述配比成分要求進(jìn)行預(yù)混合，并按照粒度100％≤1.0mm，0.15mm≥90％要求磨粉及篩選。
該脫硫劑使用時(shí)，采用槽罐車將預(yù)混合料運(yùn)輸并加壓輸送到脫硫劑料倉(cāng)。脫硫處理時(shí)脫硫劑由料倉(cāng)切入噴吹罐加壓后，以噴吹方式將脫硫劑噴入鐵水中進(jìn)行脫硫。
與原脫硫劑使用效果對(duì)比如表1所示。脫硫劑單耗下降2.95kg/t，脫硫處理的溫降減少9.43℃/臺(tái)次。
2013年12月寶鋼煉鋼廠二煉鋼分廠s3線處理實(shí)績(jī)對(duì)比
采用本發(fā)明要求保護(hù)的高效復(fù)合脫硫劑的組分范圍內(nèi)，進(jìn)行相同試驗(yàn)，均取得了如表1所述的相似等同的效果，例如：
本發(fā)明所述高效復(fù)合脫硫劑(試驗(yàn)脫硫劑)，以質(zhì)量百分比計(jì)：生石灰75％，石灰石5％，純堿7％，螢石9％，石墨4％。
本發(fā)明所述高效復(fù)合脫硫劑(試驗(yàn)脫硫劑)，以質(zhì)量百分比計(jì)：生石灰73％，石灰石7％，純堿10％，螢石6％，石墨4％。
本發(fā)明所述高效復(fù)合脫硫劑(試驗(yàn)脫硫劑)，以質(zhì)量百分比計(jì)：生石灰68％，石灰石7％，純堿10％，螢石10％，石墨5％。