[發明專利]鐵水預處理鎂脫硫方法及使用的粉劑

有效

• 申請號: 200710158579.4
• 申請日: 2007-11-28
• 公開（公告）號: CN101161828A
• 公開（公告）日: 2008-04-16
• 發明（設計）人: 孫中強
• 申請（專利權）人: 孫中強
• 主分類號: C21C7/064
• 分類號: C21C7/064
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司
• 代理人: 袁巍

技術領域

本項申請屬于鋼鐵冶金技術領域，具體涉及鐵水預處理鎂脫硫方法及使用的粉劑。

背景技術

鐵水預處理作為鋼鐵冶煉中的一個重要工藝環節已被鋼鐵冶金界普遍認可。鐵水預處理包括脫硅、脫磷和脫硫，但目前國內僅有寶山鋼鐵公司等少數幾家企業在實施“三脫”工藝，多數鋼鐵企業均為單一脫硫，且普遍采用噴粉法或KR攪拌法。在噴粉法中，粉劑選擇非常的重要，經常使用的粉劑有金屬鎂粉劑、電石系列粉劑、AD粉和CaO系列粉劑等。其中，應用最廣泛的是金屬鎂粉和石灰粉復合而成的Mg-CaO復合脫硫劑。使用該種粉劑進行鐵水預處理時，利用噴槍將Mg-CaO復合脫硫劑噴吹到鐵水之中，實現鐵水爐外的快速脫硫。利用該種脫硫方法一般可使鐵水中的含硫量控制在0.002％以下，從而為高品質鋼鐵產品的開發創造了有利條件。

前述的利用Mg-CaO復合脫硫劑進行鐵水預處理技術已經較為成熟，但仍存在一定問題，主要是所使用的石灰粉不夠理想。具體表現在以下幾個方面：

首先是石灰粉的熔點較高，一般噴吹后所形成的爐渣多呈固態，噴吹脫硫時噴濺出的鐵珠會摻雜在其中，無法穿透已經凝固了的渣層返回到鐵水中，因此造成扒渣鐵損較為嚴重，為此許多冶金工作者開發了多種稀渣劑，以降低爐渣黏度，減少鐵損，但在實際應用中效果并不理想。

其次，石灰粉進入到鐵水中容易發生噴濺。一方面石灰粉極易吸潮，吸潮粉劑達到一定數量時一旦噴入鐵水中，水分的快速蒸發就會造成噴濺，另一方面石灰粉在其生產過程中所使用的原料石灰石很難做到徹底分解，總會或多或少的殘留部分CaCO₃，殘留的CaCO₃帶入鐵水后，因其高溫下的快速分解，也會造成如同前述的同樣后果；噴濺的產生不僅影響工藝順行，也會造成鐵損，甚至造成人身事故；

其三，石灰在其制取過程中屬于高耗能產品，石灰石也是不可再生資源，因此用于該工藝未必屬于最佳選擇。

本項技術發明人為了改變上述情況，在實驗室內努力探索能夠代替石灰粉劑的新渣系，設法對以往的脫硫粉劑產品進行創新，從而開發出一種新的預熔型復合脫硫劑。使用該種粉劑能夠明顯改善前述狀況，在提高了脫硫效率、減少鐵損和改善環境方面獲得了較為理想的效果。

發明內容

發明者首先從熱力學和動力學的角度在實驗室內對Mg-CaO復合脫硫劑的脫硫機理進行深入研究，其中對CaO在脫硫中的作用有了新認識。一般認為，從化學反應熱力學的角度看，CaO存在時金屬鎂的脫硫能力會明顯提高，這是因為鎂的沸點為1088℃，在鐵水溫度下以氣態存在。鎂在鐵液中的溶解度很小。在進行熱力學分析時，以氣態鎂參與反應來計算。1350℃、P_Mg＝100kPa下，單一鎂脫硫反應平衡時硫活度a_s如下：

Mg(g)+[S]＝MgS(s)??ΔG₁⁰＝-404700+169.6T，J·mol^-1????(1)

K₁＝1/a_s＝1.46×10⁴，a_s＝6.85×10^-5

一般認為，有CaO存在時，鎂的脫硫產物MgS還會發生如下交換反應

MgS(s)+CaO(s)＝MgO(s)+CaS(s)ΔG20=-100900+8.2T,J·mol-1---(2)]]>

在鐵水溫度下，ΔG₂⁰總是負值。這表明：只要有足夠的CaO存在，MgS就會完全轉變為MgO和CaS。若將反應(1)與反應(2)耦合，則得：