專利名稱：化鐵爐內(nèi)脫磷和強(qiáng)化去硫工藝的制作方法
化鐵爐是用于無高爐鐵水的轉(zhuǎn)爐煉鋼的前序工藝設(shè)備、鑄造工業(yè)的熔煉設(shè)備。
傳統(tǒng)的工藝在化鐵爐內(nèi)不能脫磷，因?yàn)榛F爐是還原性熔煉設(shè)備，而脫磷是一個(gè)氧化反應(yīng)。但是化鐵爐的冶金反應(yīng)過程中并非不普脫磷，如圖一、圖二所示，在風(fēng)眼附近有一個(gè)氧化帶，在此CO2迅速增加并達(dá)最大值，具備脫磷的熱力學(xué)條件和動(dòng)力學(xué)條件，氧化帶能進(jìn)行脫磷反應(yīng)〔1〕只是在儲(chǔ)鐵帶也就是還原帶又發(fā)生了還原反應(yīng)〔2〕將已經(jīng)脫去的磷又還原到鐵水中去了，其最終結(jié)果是不能脫磷。
本發(fā)明的目的是在傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上，利用新的溶劑取代傳統(tǒng)溶劑CaCO3(CaO)，從而實(shí)現(xiàn)在化鐵爐內(nèi)脫磷。
本發(fā)明是利用BaCO3(BaO)為溶劑，取代傳統(tǒng)工藝中的溶劑CaCO3(CaO)，使之在氧化帶生成更穩(wěn)定的化合物，其反應(yīng)如下〔3〕而在還原帶不被還原，或不被全部還原。化鐵爐內(nèi)不同部位處于不同的熱力學(xué)狀態(tài)，在風(fēng)口附近有一個(gè)氧化帶，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)有游離的氧。逐漸遠(yuǎn)離風(fēng)口時(shí)，由于碳氧反應(yīng)不斷地消耗氧，以至最后耗盡氧，氧化帶截止。氧化帶以外是還原帶和預(yù)熱帶，在還原帶游離的氧已耗盡，有紅熱的焦碳存在，氣相組成以δ-δ反應(yīng)控制以CO為主。而氧化帶的氣相組成是CO、CO2、O2等，如圖一、圖二所示。氣相組成與溫度曲線是相適應(yīng)的，化鐵爐距風(fēng)口300mm處，CO迅速增加并達(dá)到最大值，具備去磷的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件，氧化帶溫度在1200℃--1550℃之間，對(duì)于去磷反應(yīng)是兼顧熱力學(xué)條件和動(dòng)力學(xué)條件的理想溫度。BaCO3(碳酸鋇)的天然礦物是毒重石，如果它與BaSO4(硫酸鋇)共生，必須以BaCO3為主要成份，因?yàn)橹挥蠦aCO3才能去除磷(P)、硫(S)；而BaSO4不能去除P、S。BaCO3(BaO)較CaCO3(CaO)對(duì)P、S的親和力大的多，因此，在還原帶，以CaCO3(CaO)為溶劑面生成的化合物又被還原到鐵水中，因而BaCO3(BaO)為溶劑而生成的化合物不被還原，因此，以BaCO3為溶劑可在化佚爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)脫磷。但從BaCO3和CaCO3的摩爾當(dāng)量比來看，1molBaCO3/1molCaCO3＝197.341g/100.089g＝1.97因此，以BaCO3為溶劑時(shí)，用量必須是CaCO3的1.97倍。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可以在鑄造工業(yè)中充分利用高磷、高硫生鐵資源，以降低鑄鐵件成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。


圖1和圖2是氣相分布圖。由圖可看出，氣相組成曲線與溫度曲線是相適應(yīng)的，化鐵爐距風(fēng)口300mm處，CO2達(dá)最大值。
本發(fā)明在實(shí)施過程中，鋇堿度RBa的具體數(shù)值視入爐料的P、S含量而定。為了得到BaO去除PS能力的效果，又在呼和浩特市新城區(qū)迎新鑄造廠進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，該廠購進(jìn)一部分白云生鐵(即高P、高S生鐵)，我們首先對(duì)它進(jìn)行了P、S化學(xué)成份分析，001#、002#含磷為0.047和0.654；硫含量為0.046和0.063(見附件二)，符合白云鐵礦提供的磷、硫含量(見附件一)。該廠生產(chǎn)工藝所采用金屬爐料中，50％的生鐵和50％的回爐鐵，該廠為了避免過于影響產(chǎn)品質(zhì)量，原來入爐料鑄造生鐵部分曾摻入1/5的白云生鐵(即高磷、高硫生鐵)，其產(chǎn)品003#磷含量為0.486；硫含量為0.600(見附件二)。第一次實(shí)驗(yàn)爐料中的生鐵部分全部使用白云生鐵，溶劑以石灰石和毒重石各占50％進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果磷含量為0.476；0.487；0.442；0.454；硫含量為0.190；0.206；0.122；0.114；可以看出，與全部使用CaCO3(石灰石)的效果相差不太大，沒有顯著的去除P、S的效果(見附件三004#、005#、006#、007#的化驗(yàn)結(jié)果)。第二次實(shí)驗(yàn)，溶劑全部用毒重石(我們所用毒重石含BaCO3為64.61％；含BaSO4為14.16％)，按100Kg鐵加入毒重石9Kg(爐料中生鐵部分全部使用白云生鐵)，結(jié)果鑄鐵件磷含量為0.249；0.261；0.246；0.220；0.244；0.213；硫含量為0.168；0.183；0.174；0.266；0.194；0.244(見附件四008#、009#、010#、011#、012#、013#的化驗(yàn)結(jié)果)。第三次又進(jìn)行了溶劑減量實(shí)驗(yàn)，生鐵部分仍用100％的白云生鐵，溶劑全部使用毒重石，按100Kg鐵用7.5Kg的毒重石溶劑，結(jié)果磷含量是0.259；0.294；0.283；0.247；0.313；0.262；硫含量為0.240；0.220；0.230；0.244；0.204；0.229(見附件五014#、015#、016#、017#、018#、019#、的化驗(yàn)結(jié)果)。結(jié)論是磷、硫有所回升。為此，又進(jìn)行了100Kg爐料鐵分別加入10Kg毒重石和15Kg毒重石兩次實(shí)驗(yàn)，加入10Kg毒重石時(shí)，磷含量為0.255，硫含量為0.112；加入15Kg毒重石時(shí)，磷為0.232，硫?yàn)?.0917(見附件六020#、021#)。從以上結(jié)果可以看出，以BaCO3為溶劑對(duì)磷和硫的親和力要大的多，在氧化帶生成的化合物較穩(wěn)定，在還原帶不易被還原，可以在化鐵爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)去磷和硫。對(duì)于本實(shí)驗(yàn)的入爐原料而言，加入10Kg霉重石是適當(dāng)?shù)?，即入爐鐵料與毒重石加入量之比為10∶1。還能看出，爐內(nèi)強(qiáng)化去硫的理論和實(shí)驗(yàn)，同于爐內(nèi)脫磷。
權(quán)利要求
1.一種在化鐵爐內(nèi)脫磷和強(qiáng)化去硫的工藝方法，其特征是，以碳酸鋇(BaCO3)為溶劑取代傳統(tǒng)工藝中的溶劑碳酸鈣(CaCO3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征是，所使用的溶劑碳酸鋇(BaCO3)的天然礦物是以BaCO3為主要成份，可以與硫酸鋇(BaSO4)共生的毒重石。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工藝方法，其特征是，以BaCO3為溶劑時(shí)，其重量必須是以碳酸鈣(CaCO3)為溶劑的1.97倍。
全文摘要
化鐵爐內(nèi)脫磷和強(qiáng)化去硫工藝，是在傳統(tǒng)工藝方法的基礎(chǔ)上，用一種新的溶劑取代原工藝中的溶劑C
文檔編號(hào)C21C1/02GK1130212SQ95105239
公開日1996年9月4日 申請日期1995年5月5日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月5日
發(fā)明者布禾 申請人:布禾