碳热法菱镁矿基脱硫剂铁水预处理原位脱硫方法与流程

本发明涉及铁水预处理领域，特别涉及碳热法菱镁矿基脱硫剂铁水预处理原位脱硫方法。

背景技术：

大多数钢材中的硫都会影响其质量降低钢材的利用价值，硫元素主要以硫化物的形式存在钢中，是一种最普遍的非金属夹杂物。当含硫量很高时，钢材的加工性能和使用性能都会有很大程度的下降，甚至在加热生产过程中产生“热脆”，使其钢材断裂。近些年低硫钢越来越受到人们的青睐，具有很好的市场前景。低硫钢的机械性能非常好，具有很好的抗腐蚀性和优良的焊接性能。铁水预处理脱硫是生产低硫钢的重要手段，是提升钢厂经济效益的重要组成部分。

镁作为优质脱硫剂可以有效降低铁水中硫含量。但传统金属镁的制作过程能耗大，污染环境。如果可以直接把菱镁矿基脱硫剂投入铁水中原位脱硫，可以达到简化工艺流程的目的。所以急需开发一种在降低能耗的同时，降低生产成本，且不污染环境，达到实现低碳排放及绿色冶金的脱硫方式。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种碳热法菱镁矿基脱硫剂铁水预处理原位脱硫方法，利用菱镁矿还原出来的金属镁蒸汽不经过冷凝直接进行铁水预处理脱硫技术，达到节能环保、降低成本的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

碳热法菱镁矿基脱硫剂铁水预处理原位脱硫方法，按以下步骤完成：

a.采用的铁水原料为高炉生铁，用硫化亚铁调节硫含量，称取定量初始硫含量分别为0.2％、0.3％、0.35％、0.4％的生铁,放入电热鼓风干燥箱中恒温干燥后待用；

b.配制菱镁矿基脱硫剂，按质量百分比各组分配比如下：MgO：36～40％；石墨粉：10～12％；Al：11～14％；Fe₂O₃：31～35％；SiO₂+CaO：5.2～5.4％；CaF₂ 0.6～0.8％；将各组分分别研磨后混合，放入电热鼓风干燥箱中恒温干燥后用宣纸包裹好后待用；

c.开启高温电阻炉，设定参数：升温速率≤5℃/min，终点温度为1500℃；

d.将步骤a的生铁放到石墨坩埚中置于高温电阻炉进行加热；

e.在温度加热到1400℃～1500℃时，石墨坩埚中生铁完全熔化。将菱镁矿基脱硫剂投入到石墨坩埚中的铁水内，菱镁矿基脱硫剂与生铁的重量份比为1：10，同时利用铁棒进行机械搅拌，用刚玉管间隔一定时间多次取样，将取出的样品冷却后破碎待检；

f.分别以菱镁矿基脱硫剂投入铁水温度为1400℃、1450℃、1500℃，对不同初始硫含量的生铁进行脱硫实验，将样品编号；

g.对各试样进行硫含量分析，计算脱硫速率，确定菱镁矿基脱硫剂脱硫最佳温度及最佳脱硫时间。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明利用资源广、成本低的菱镁矿，在节约优质高纯度镁粉的同时，还简化工艺。

2.通过结合真空碳热法炼镁技术和镁基脱硫技术，菱镁矿基脱硫剂中的氧化镁与碳还原产生镁蒸汽，镁蒸汽直接对铁水脱硫，利用菱镁矿还原出来的镁蒸汽不经过冷凝直接进行铁水预处理脱硫，简化了脱硫工艺。

3.脱硫最佳温度为1450℃，菱镁矿基脱硫剂脱硫时间小于16分钟，脱硫速率最高。

附图说明

图1碳热法菱镁矿基脱硫剂铁水预处理原位脱硫实验装置结构示意图。

图中：耐火材料1、热电偶2、石墨坩埚3、刚玉管4、搅拌棒5。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：

如图1，碳热法菱镁矿基脱硫剂铁水预处理原位脱硫实验装置，包括耐火材料1、热电偶2、石墨坩埚3、刚玉管4、搅拌棒5，石墨坩埚3置于耐火材料1上部，热电偶2置于耐火材料1中部，石墨坩埚外3侧设有刚玉管4，石墨坩埚3内下层为铁水6，上层为脱硫剂7。

实施例：

碳热法菱镁矿基脱硫剂铁水预处理原位脱硫方法，按以下步骤完成：

a.采用的铁水原料为高炉生铁，用硫化亚铁调节硫含量，称取初始硫含量分别为0.2％、0.3％、0.35％、0.4％的生铁200g，放入300℃电热鼓风干燥箱中恒温干燥2h；

b.按质量百分比计配制菱镁矿基脱硫剂，其配比如下：MgO 38％，石墨粉11％，Al 12％，Fe₂O₃ 33％，SiO₂+CaO 5.3％，CaF₂ 0.7％，将各组分分别研磨，混合后放入300℃电热鼓风干燥箱中恒温干燥2h；将配制好的20g脱硫剂并将其用宣纸包裹好后待用；

c.开启高温电阻炉程序控制装置，设定参数：升温速率≤5℃/min，终点温度为1500℃；

d.将含有200g的生铁放到石墨坩埚中置于高温电阻炉加热。

e.分别在铁水加热温度为1400℃，1450℃，1500℃，将菱镁矿基脱硫剂投入到石墨坩埚中，对不同初始硫含量的生铁进行脱硫实验；实验一共取五次样品。第一次取样品是在加入料的3分钟后，第二次是在第一次取完样品3分钟后，第三次是取完第二次样品的5分钟后，第四次是取完第三次样品的5分钟后，第五次是第四次取完样品的10分钟后。将取出的样品冷却后破碎达到检测样品的要求；

f.检测各样品硫含量，计算脱硫速率。

1400℃脱硫过程铁水硫含量见表1；

表1：1400℃脱硫过程铁水硫含量

1450℃脱硫过程铁水硫含量见表2；

表2：1450℃脱硫过程铁水硫含量

1500℃脱硫过程铁水硫含量见表3；

表3：1500℃脱硫过程铁水硫含量

1400℃不同初始硫含量的铁水所对应的脱硫速率见表4；

表4：1400℃不同初始硫含量的铁水所对应的脱硫速率

1450℃不同初始硫含量的铁水所对应的脱硫速率见表5；

表5：1450℃不同初始硫含量的铁水所对应的脱硫速率

1500℃不同初始硫含量的铁水所对应的脱硫速率见表6；

表6：1500℃不同初始硫含量的铁水所对应的脱硫速率

1400℃下不同初始硫含量的铁水所对应的脱硫效率见表7；

表7：1400℃不同初始硫含量的铁水所对应的脱硫效率η

1450℃不同初始硫含量的铁水所对应的脱硫效率见表8；

表8：1450℃不同初始硫含量的铁水所对应的脱硫效率η

1500℃下，不同初始硫含量的铁水所对应的脱硫效率见表9；

表9：1500℃下，不同初始硫含量的铁水所对应的脱硫效率η

由上述实验得出结论：碳热法菱镁矿基脱硫剂铁水预处理原位脱硫方法的脱硫最佳温度为1450℃，菱镁矿基脱硫剂在前16分钟的脱硫率最高。

上面所述仅是本发明的基本原理，并非对本发明作任何限制，凡是依据本发明对其进行等同变化和修饰，均在本专利技术保护方案的范畴之内。