[發(fā)明專利]基于自蔓延的MgO基脫硫劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810011869.0
• 申請日: 2008-06-16
• 公開（公告）號: CN101302577A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張廷安;赫冀成;豆志河;劉燕;任曉冬;蔣孝麗;趙秋月;牛麗萍
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 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: 梁焱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于脫硫技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于自蔓延的MgO基脫硫劑及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對鋼質(zhì)要求越來越高。而鋼中的硫?qū)︿撔阅苡胁涣嫉挠绊懀撝械牧驎档弯摰乃苄院晚g性，鋼的性能在硫含量0.013％處是一個拐點(diǎn)，現(xiàn)代工業(yè)對鋼中硫含量要求特別嚴(yán)格，高性能的純凈鋼要求硫含量要降到0.01％-0.001％以下。近年來，隨著分步煉鋼的出現(xiàn)，轉(zhuǎn)爐煉鋼工序已分解成鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外精練三個階段，將煉鋼的各種化學(xué)反應(yīng)由過去在一個轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行而分解到三個階段來完成，各種化學(xué)反應(yīng)在其最佳的條件下進(jìn)行，結(jié)果是提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，獲得了質(zhì)量更加純凈的鋼，滿足了各種工業(yè)對鋼質(zhì)的更高要求，而脫硫任務(wù)主要由鐵水預(yù)處理來完成，在當(dāng)今傳統(tǒng)的高爐轉(zhuǎn)爐冶煉工藝中，鐵水預(yù)處理脫硫已普遍成了一個必不可少的工序。世界主要產(chǎn)鋼國家長流程中鐵水預(yù)處理比例早巳達(dá)到90％～100％，而我國與發(fā)達(dá)國家相比存在很大的差距。自上世紀(jì)60～70年代以來，前蘇聯(lián)、東歐開始應(yīng)用鎂基脫硫劑進(jìn)行鐵水脫硫，西歐和北美相繼引用并進(jìn)行了再開發(fā)，到上世紀(jì)90年代，爐外脫硫己成為降低鋼中硫含量的關(guān)鍵技術(shù)。

鐵水預(yù)處理除特殊要求脫硅脫磷或提取一些特殊元素，主要是對鐵水脫硫。鐵水在進(jìn)入轉(zhuǎn)爐冶煉前進(jìn)行脫硫具備最佳的反應(yīng)條件；同時(shí)，鐵水爐外脫硫可以減輕高爐的負(fù)荷，降低焦比，減少渣量和提高生產(chǎn)率。國外一些鋼鐵廠的經(jīng)驗(yàn)證明：高爐鐵水爐外脫硫，則高爐渣堿度可以從1.25降至1.06，焦比降低36kg/t鐵，生產(chǎn)率提高13％，鐵水爐外脫硫費(fèi)用僅占低堿度運(yùn)行所節(jié)省費(fèi)用的83％，其費(fèi)用約為3.65美元/t鐵，噸鐵節(jié)省0.8美元。

鐵水爐外脫硫方法主要有兩種：第一種方法是包芯線喂絲方法，將包芯線插入鐵水中實(shí)現(xiàn)鐵水脫硫；第二種方法為噴吹粉狀脫硫劑至鐵水中進(jìn)行脫硫。鐵水爐外脫硫的脫硫劑主要有蘇打、石灰、碳化鈣基脫硫劑和鎂基脫硫劑等四種。喂絲法和噴吹法進(jìn)行鐵水爐外脫硫均有較好的效果。四種脫硫劑中鎂基脫硫劑最適于鐵水爐外脫硫的應(yīng)用條件，其優(yōu)點(diǎn)是脫硫能力強(qiáng)；在較低鐵水溫度下，仍具有較好的脫硫能力；脫硫處理所需時(shí)間短、渣量少、溫降小、脫硫效果好。由于鎂能和金屬中的多種雜質(zhì)反應(yīng)生成穩(wěn)定的化合物，它一直是精煉劑的首選之一。用顆粒鎂鎂進(jìn)行鐵水爐外脫硫，脫硫反應(yīng)的平衡常數(shù)可達(dá)2.06×10⁴，可以獲得高純度、高潔凈的鋼產(chǎn)品。

Mg基脫硫劑是目前爐外鐵水脫硫的首選，但是在鐵水預(yù)處理中鎂基脫硫劑還存在著價(jià)格較高，以及由于鎂蒸汽氣泡過大導(dǎo)致鎂的脫硫效率低下和鎂利用率不高(小于50％)等缺點(diǎn)。由于鎂基脫硫劑存在以上諸多缺點(diǎn)，世界各國都在尋找新的脫硫劑以取代鎂基脫硫劑。日本人佐野等提出了利用氧化鎂的鋁熱還原反應(yīng)生成鎂蒸氣并將其直接吹入鋼鐵熔體中進(jìn)行脫硫的新的精煉工藝，該法以鋁作為氧化鎂的還原劑。研究發(fā)現(xiàn)：通過控制吹入氣體中鎂分壓為0.2atm以下時(shí)，鎂的精煉效率大幅提高，由此可見，MgO基脫硫劑顯示出巨大的應(yīng)用前景。

以廉價(jià)的碳作為還原劑，以反應(yīng)MgO+C→Mg+CO原位反應(yīng)制備脫硫劑，可使脫硫精煉成本大幅降低，脫硫劑效率的大幅提高，但是MgO+C→Mg+CO屬于吸熱反應(yīng)，鐵水溫度下還原率低，直接使用該反應(yīng)原位制備Mg蒸汽進(jìn)行脫硫會造成過大的溫降，進(jìn)而導(dǎo)致生成碳熱還原的Mg蒸汽脫硫效率低下，影響脫硫效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種基于自蔓延的MgO基脫硫劑及其制備方法。

本發(fā)明的MgO基脫硫劑是由MgO粉末、碳質(zhì)還原劑、自蔓延發(fā)熱劑、反應(yīng)促進(jìn)劑、酸堿度調(diào)節(jié)劑和粘結(jié)劑組成的球形或其它形狀的顆粒，各物料所占比例為：MgO占混合物料總質(zhì)量的45～72％；碳質(zhì)還原劑占混合物料總質(zhì)量的14～18％；自蔓延發(fā)熱劑占混合物料總質(zhì)量的8～16％；反應(yīng)促進(jìn)劑占混合物料總質(zhì)量的1～4％；酸堿度調(diào)節(jié)劑占混合物料總質(zhì)量的1～10％；粘結(jié)劑占混合物料總質(zhì)量的4～8％；其中碳質(zhì)還原劑為石墨或木炭，自蔓延發(fā)熱劑為鋁粉與氧化亞鐵粉末或三氧化二鐵粉末的混合物按化學(xué)反應(yīng)理論需要量配料，反應(yīng)方程式為2Al+3FeO＝Al₂O₃+3Fe或2Al+Fe₂O₃＝2Fe+Al₂O；反應(yīng)促進(jìn)劑為SiO₂；酸堿度調(diào)節(jié)劑為石灰、石灰石、白云石或硅石；粘結(jié)劑為瀝青、焦油或樹脂。

本發(fā)明的MgO基脫硫劑的制備方法為：