專利名稱：一種精煉渣中硫賦存形式的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種精煉渣中硫賦存形式的控制方法，其特征是在精煉過程中或在精煉結(jié)束后的除渣過程中，通過向熔融精煉渣中添加適量的CaF2或CaCl2，或二者的混合物，以控制精煉渣中硫組分的賦存形式，為后續(xù)工序渣中硫的脫除，對其進(jìn)行循環(huán)利用創(chuàng)造條件。
背景技術(shù)：
LF精煉由于工藝流程簡便，精煉成本相對較低，已成為開發(fā)品種、提高質(zhì)量的主要精煉方法之一。目前，大多數(shù)高質(zhì)量品種鋼都要經(jīng)過LF爐精煉處理，以進(jìn)一步脫硫以及去除鋼中的非金屬夾雜物。在精煉過程中，通常采用CaO-SiO2-Al2O3渣系進(jìn)行脫硫，而由此產(chǎn)生的精煉廢渣每年可達(dá)500-1000萬噸。研究表明，LF精煉廢渣中含有大量的CaO、SiO2,Al2O3和MgO等物質(zhì)，這些組分與冶金生產(chǎn)過程中使用的部分原料成分相近，而且，由于各組分在渣中分布均勻，因此精煉廢渣的熔點(diǎn)低、熔化速度快、堿度高、氧化性低，可用做燒結(jié)或煉鋼助熔劑使用，甚至可以進(jìn)一步作為精煉渣循環(huán)利用。但是，由于精煉廢渣中S組分的含量較高，在作為返回料再利用時(shí)會(huì)發(fā)生“回硫”現(xiàn)象，從而限制了精煉廢渣的回收再利用。因此，如若充分回收利用精煉廢渣，就必須首先將廢渣中的硫脫除。為此人們開展了諸多研究，例如，利用亞臨界水對精煉廢渣中進(jìn)行水化處理以及通過高溫氧化處理，以期待通過下列反應(yīng)將渣中的CaS脫除。CaS(s)+2H20(l, g) =Ca (OH) 2 (s)+H2S (g)(I)
CaS (s)+O2 (g) =CaO (g)+SO2 (g)(2)
但是，諸多研究結(jié)果表明，無論通過何種處理方式，均不能將精煉廢渣中的S組分有效脫除。即，通過目前的任何處理方式，均不能達(dá)到使精煉廢渣進(jìn)行回收再利用的目的。這是因?yàn)?，精煉過程中的脫硫產(chǎn)物CaS在高溫下已與精煉渣的主要成分12Ca0 ·7Α1203發(fā)生了如下反應(yīng)，形成了 IlCaO · 7Α1203 · CaS固溶體。12Ca0 · 7A1203 (s) +CaS (s) =1 ICaO · 7A1203 · CaS (s) +CaO (s)(3)
由于進(jìn)入固溶體晶格結(jié)構(gòu)中的S元素在水化和氧化過程中難以與H2O和空氣反應(yīng)，因此不能在上述的處理過程中有效去除。

發(fā)明內(nèi)容
基于目前LF精煉過程中脫硫產(chǎn)物CaS與精煉渣的主要成分12Ca0 · 7A1203反應(yīng)，以IlCaO · 7A1203 · CaS固溶體的賦存形式存在，致使后續(xù)工藝通過氧化或水化過程難以有效去除的生產(chǎn)現(xiàn)狀。因此，如何控制精煉渣中硫元素的賦存形式，使之能在水化或氧化過程中有效去除是精煉廢渣能否實(shí)現(xiàn)冶金循環(huán)利用的技術(shù)關(guān)鍵。本發(fā)明的目的在于提供一種精煉渣中硫賦存形式的控制方法，使精煉渣中的硫組分以非固溶體的形式賦存，從而能夠在后續(xù)水化或氧化脫硫處理過程中被有效脫除。本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)是通過在精煉過程中或在精煉結(jié)束后的除渣過程中，向熔融精煉渣中添加適量的CaF2或CaCl2，或二者的混合物，控制精煉渣中IlCaO · 7A1203 · CaS固溶體的生成或使已經(jīng)生成的IlCaO · 7A1203 · CaS固溶體按下式發(fā)生置換反應(yīng)。IICaO · 7A1203 · CaS (s) +CaF2 (s, I) =IlCaO · 7A1203 · CaF2 (s) +CaS (s)(4)I ICaO · 7A1203 · CaS (s) +CaCl2 (s, I) =1 ICaO · 7A1203 · CaCl2 (s) +CaS (s) (5)被置換出來并以游離狀態(tài)存在的CaS在水化和氧化脫硫處理過程中通過式(I)和式
(2)即可以很容易地脫除，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精煉廢渣的循環(huán)再利用。本發(fā)明具體的技術(shù)方案為LF精煉過程中或精煉結(jié)束后除渣過程中，向熔融精煉渣中加入O. 5°/Γ20%的CaF2或CaCl2,或二者的混合物，達(dá)到控制脫硫產(chǎn)物以游離CaS的賦存形式存在的目的。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
(I)可以利用精煉或除渣過程中很方便地加入CaF2或CaCl2,或二者的混合物，不需要特別的添加工序，工藝過程簡單。(2)添加了 CaF2*CaCl2，或二者的混合物后的精煉廢渣，可以很容易地脫除其中的CaS，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精煉廢渣的循環(huán)再利用。下面通過具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明的特點(diǎn)，必須聲明的是本發(fā)明絕非只局限于該實(shí)施例。


附圖I為實(shí)施例I中未加CaF2的水冷渣樣的SEM照片。附圖2為實(shí)施例I中加CaF2的水冷渣樣的SEM照片。附圖3為實(shí)施例2中加CaCl2的水冷渣樣的SEM照片。附圖4為實(shí)施例3中加CaF2+ CaCl2的緩慢冷卻渣樣的SEM照片。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
在LF精煉處理過程中，以鋁酸鈣預(yù)熔渣為精煉渣系對X60管線鋼進(jìn)行深脫硫。待脫硫處理進(jìn)行20min后，取渣樣；隨后向熔融鋁酸鈣精煉渣中加入5%的CaF2,并取渣樣。所取渣樣均置于水中急冷后對其進(jìn)行分析檢測，加CaF2前、后所取渣樣的掃描電鏡照片分別如圖I、圖2所示，其對應(yīng)渣樣的能譜分析結(jié)果分別如表I、表2所示。由檢測分析結(jié)果可知，沒有加CaF2的精煉渣，其脫硫產(chǎn)物以IlCaO · 7A1203 · CaS的形態(tài)存在，而添加CaF2的精煉渣，其脫硫產(chǎn)物則以游離CaS的形態(tài)存在。表I未加CaF2的水冷渣中各物相元素含量的能譜分析結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種控制精煉渣中硫賦存形式的方法，其特征是在LF精煉過程中，或精煉結(jié)束后的除渣過程中，向熔融渣中加入CaF2,或CaCl2,或二者的混合物以控制精煉渣中硫組分的賦存形式，使其以游離CaS的形態(tài)存在，為后續(xù)工序渣中硫的脫除，對其進(jìn)行循環(huán)利用創(chuàng)造條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，加入O.5°/Γ20%的CaF2。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，加入O.5°/Γ20%的CaCl2。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，加入O.5°/Γ20%的CaF2和CaCl2的混合物，二者以任意比例混合。
全文摘要
本發(fā)明提出一種控制LF精煉脫硫渣中S組分賦存形式的一種方法。其特征是在LF精煉過程中，或精煉結(jié)束后的除渣過程中，向熔融渣中加入0.5%~20%的CaF2或CaCl2，或二者的混合物，以控制精煉渣中硫組分的賦存形式，使其以游離CaS的形態(tài)存在，為后續(xù)工序渣中硫的脫除，對其進(jìn)行循環(huán)利用創(chuàng)造條件。
文檔編號(hào)C21C7/064GK102925627SQ20121048812
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者于景坤, 顏正國, 戴文斌, 呂寧寧 申請人:東北大學(xué)