专利名称：一种基于原位还原的白云石基脱硫剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及脱硫技术领域，主要涉及到一种基于原位还原的白云石基脱硫剂及其制备方法。
背景技术：
钢中的硫对钢性能有不良的影响，钢中的硫会降低钢的塑性和韧性，钢的性能在硫含量 0.013%处是一个拐点。而现代工业对钢中硫含量要求特别严格，高性能的纯净钢要求硫含量 要降到0.01~0.001%以下。随着分步炼钢的出现，转炉炼钢工序已分解成铁水预处理、转炉冶 炼、炉外精练三个阶段来完成，各种化学反应在其最佳的条件下进行，获得了质量更加纯净 的钢，满足了各种工业对钢质的更高要求。其中，脱硫任务主要由铁水预处理来完成。世界 主要产钢国家长流程中铁水预处理比例早巳达到90~100%，而我国与发达国家相比存在很大 的差距。至上世纪90年代，炉外脱硫己成为降低钢中硫含量的关键技术。
铁水炉外脱硫的脱硫剂主要有苏打、石灰、碳化钙基脱硫剂和镁基脱硫剂等四种，其中， 镁基脱硫剂最适于铁水炉外脱硫的应用条件，其优点是脱硫能力强；在较低铁水温度下，仍 具有较好的脱硫能力；脱硫处理所需时间短、渣量少、温降小、脱硫效果好。Mg基脱硫剂是 目前炉外铁水脱硫的首选，但是在铁水预处理中镁基脱硫剂还存在着价格较高，以及由于镁 蒸汽气泡过大导致镁的脱硫效率低下和镁利用率不高(小于50%)等缺点。另外，单独喷吹 镁时，脱硫极限只能达到含硫10—5数量级，喷吹这种复合脱硫剂时，脱硫极限可达含硫10—6 数量级。因此，从热力学角度看，喷吹复合脱硫剂比单独喷吹镁脱硫更有利，脱硫能力更强。
世界各国都在寻找新的脱硫剂以取代镁基脱硫剂。本发明J下是针对现有镁基脱硫剂的缺 点，提出了以煅烧白云石为原料，以C、 Al-Si合金或Fe-Si合金为还原剂，采用原位还原技 术直接制备出脱硫剂进行脱硫。该脱硫剂具有成本低廉，脱硫剂利用率高，脱硫效率高等优 点。
发明内容
针对现有脱硫技术存在的问题，本发明提供一种以白云石为原料基于原位还原的脱硫剂 及其制备方法。
本发明的白云石基脱硫剂由煅烧的白云石、还原剂(Si-Fe合金、Al-Si合金或C)、自蔓延发热剂、反应促进剂和萤石组成，煅烧白云石在白云石基脱硫剂中所占的质量百分比为 60~70%;还原剂在白云石基脱硫剂所占的质量百分比为10~17%;反应促进剂为Si02，在白
云石基脱硫剂中所占的质量百分比为0~5%;萤石在白云石基脱硫剂中所占的质量百分比为 1~5%，自蔓延发热剂为铝粉和氧化亚铁粉(或三氧化二铁粉)的混合物，在脱硫剂总质量的 12~20%。其中煅烧白云石成份为CaO和MgO;自蔓延发热剂中的Al和FeO(或Al和Fe203) 按化学反应理论需要量配料，反应方程式为2Al+3FeOAl203+3Fe或2Al+Fe203=2Fe+Al20; Si-Fe合金Si含量大于70%; Al-Si合金的Si含量大于30%，八1含量大于5%; C为普通石墨 或木炭，含固定碳75%以上；萤石为普通萤石。
本发明的白云石基脱硫剂的制备步骤为
将白云石在1000 1300'C煅烧60~200min，获得煅白活性为35%的煅烧白云石作为白云 石基脱硫剂制备原料；或利用以白云石为原料炼镁过程中，煅烧白云石形成的粒度小于 0.075mm的废料作为白云石基脱硫剂制备原料。
将煅烧白云石、还原剂(Si-Fe合金、Al-Si合金或C)、铝粉、氧化亚铁粉(或三氧化二 铁粉)、反应促进剂和萤石分别以12(TC 20(TC的温度干燥4h 20h，采用球磨机将煅烧白云石 粉末、还原剂粉末、铝粉、氧化亚铁粉(或三氧化二铁粉)、反应促进剂粉末和萤石粉末混合， 各物料粉末加入质量比为煅烧白云石(铝粉+氧化亚铁粉)石墨Si02:萤石 =60~70:12 20:10~17:0~5:1~5;磨至粒度小于200目，然后用制样机以20~50MPa压力制成 球形或其它形状的颗拉，制备成白云石基脱硫剂。
本发明的白云石基脱硫剂的使用方法为
在出铁或出钢过程中，将制备好的白云石基脱硫剂加入到铁水包或钢水包内，在铁水或 钢水温度(1350°C以上)及在铁水或钢水流的冲击搅拌作用下脱硫剂迅速粉化并熔化， Al+FeO (或A1+Fe203)自蔓延发热剂首先发生自蔓延反应放出大量的反应热，进而引发白云 石中的MgO与还原剂原位还原反应生成高温镁蒸汽，反应方程式为MgO+Si—Mg+Si02、 MgO+C—Mg+ CO或MgO+ Al—Mg+ A1203;高温镁蒸汽与铁水或钢水中的硫反应生成硫化 镁，同时白云石中CaO也会参与脱硫反应，反应方程式为Mg+[S]= MgS和CaO+[S]=CaS+
=MgS和CaO+[S]=CaS+
;在高温度和搅拌作用下，白云石基脱硫剂剂迅速熔 化，自蔓延发热剂发生自蔓延反应发生放出反应热，进而引发MgO和碳质材料原位发生还原 反应生成高温镁蒸汽，镁蒸汽形成气泡并长大，铁水或钢水中生成的硫化镁渣和硫化钙上浮 到铁水或钢水表面，形成渣层，完成铁水或钢水脱硫。
全文摘要
一种基于原位还原的白云石基脱硫剂及其制备方法，其特征在于白云石基脱硫剂由煅烧白云石、还原剂、自蔓延发热剂、反应促进剂和萤石组成；将煅烧白云石、还原剂、铝粉、氧化亚铁粉或三氧化二铁粉、反应促进剂和萤石分别以120℃～200℃的温度干燥4h～20h，混合后用球磨机磨至粒度小于200目，然后用制样机以20～50MPa压力制成球形或其它形状的颗粒，制备成白云石基脱硫剂。采用本发明的白云石基脱硫剂进行脱硫反应具有脱硫成本低、脱硫剂利用率高、脱硫率高、脱硫过程无明显温降、不需专门的脱硫设备、操作简便等优点，脱硫率在85％以上。
文档编号C01G1/02GK101302576SQ200810011868
公开日2008年11月12日 申请日期2008年6月16日 优先权日2008年6月16日
发明者任晓冬, 燕 刘, 张廷安, 牛丽萍, 蒋孝丽, 豆志河, 赫冀成, 赵秋月 申请人:东北大学