专利名称：一种预熔型铁铝酸钙复合化渣脱磷剂及其制备和使用方法
技术领域：
本发明涉及炼钢过程的钢水冶炼领域，尤其涉及一种促进快速成渣、钢水快速脱磷的预熔型铁铝酸钙复合化渣脱磷剂及其制备和使用方法。
背景技术：
炼钢过程中，炉渣的快速熔化对冶炼的顺行至关重要,传统炼钢生产中，一般通过向炉内加入一定数量的萤石、铁皮/矿石或铁矾土作为化渣剂，来促进炉渣的快速熔化。萤石中的主要成分CaF2、铁皮/矿石中的Fe2O3和铁矾土中的Al2O3,能够加速炉渣快速熔化。萤石化渣效果虽然很好，但会对炉衬带来严重浸蚀，而且在高温和炉渣的作用下，萤石中的CaF2会变成有害挥发物，对环境造成污染，转炉污水外溢还会对环境和农作物造成严重破坏；铁皮/矿石的缺点是要吸收大量热量，而铁矾土中的Al2O3虽具有类似萤石的化渣效果， 但炼钢生产中用铁矾土，都是原矿类产品，所含的杂质较多，清洁生产是21世纪钢铁エ业可持续发展的方向，因此应该研究新型环保的化渣剂。磷在钢中通常是有害元素，钢中含磷量超标会影响钢材的机械性能，因此要严加控制。目前，为降低钢中含磷量，转炉炼钢厂一般采用“双渣法”或“双联法”エ艺技术以及添加含铁氧化物或铁酸钙类产品进行脱磷操作。上述“双渣法”或“双联法”方法，エ序繁琐，处理时间长，会给炼钢生产的组织带来很大难度；而添加含铁氧化物或铁酸钙类产品进行脱磷时，含铁氧化物或铁酸钙类产品中的Fe2O3和FeO很快就被还原，作用时间短，而且降温较大，因此在生产中应用受到一定限制。中国专利CN201010505931. 9(申请号)公开了ー种电炉炼钢用含硼无氟助熔化渣齐[J，该化渣剂的成分和重量份数比例是硼泥30-50份，铁矾土 20-40份，生石灰20-40份，氧化铁5-15份。其制备方法如下将原料充分干燥脱水后按重量份数称量配料，磨细混匀，然后采用压球-干燥-烧结或预熔-冷却-破碎-筛分的方法制成块状渣。该发明产品代替萤石、铝酸钙及铁氧化物作助熔剂，消除了氟污染以及减轻了化渣剂对炉衬的侵蚀，但是硼泥资源有限，制作エ艺复杂，且存在易粉化、不易贮存的不足。中国专利CN200610026164. 7 (申请号)公开了ー种转炉脱磷剂及其制备和使用方法，其特征在于该转炉脱磷剂由下列按重量百分比组分组成氧化铁(Fe203)40% 60 %、氧化钙(CaO) 30 % 50 %、三氧化ニ铝(Al2O3) I % 10 %、ニ氧化硅(SiO2) I % 10%、氧化镁(MgO)O. 1% 10%，将上述转炉脱磷剂的组分粉碎、混合均匀，经1000°C 1550°C预熔，生成铁铝酸钙，冷却后加工成3 50mm粒状转炉脱磷剂。该发明虽具有脱磷效率高、保存期长、单耗低、不含氟、对环境污染小等优点，但由于三氧化ニ铝(Al2O3)含量较低，氧化铁(Fe203)作用时间短，因此在使用过程中，存在不能够持续化渣、出现炉渣“返干”等问题。中国专利CN99112573. 8(专利号)公开了ー种以FeO为主要组成的铁鳞类化渣剂，其组成为铁鳞70 90%，炼铁污泥5 25%，粘结剂I 5%，将原料粉碎、配置、混匀并压制成球，铁鳞类化渣剂化渣效果较为显著，但存在对炉衬侵蚀严重、钢水温降大、作用时间短、不能够持续化渣等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种预熔型铁铝酸钙复合化渣脱磷剂及其制备和使用方法，克服现有技术的不足，在既不增加炼钢时间、炼钢成本、耐火材料消耗，而且又不降低生产能力的条件下，提高脱磷率同时保证良好的化渣效果和较高的脱磷作用。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是一种预熔型铁铝酸钙复合化渣脱磷剂，按重量百分比其各原料配比如下钙基原料20 40%、铝基原料20 40%、铁基氧化物30 50% ; 制成的脱磷剂产品中按重量百分比其各组成成分为CaO 20 40%、Al2O320 40%、Fe20330 50%、其它杂质总和彡5% ；该产品的物相中CaOnAl2O3彡30%，CaOnFe2O3 彡 30%，熔点彡 1280°C ；所述钙基原料的主要成分氧化钙的含量不小于80%，包括矿物原料如方解石、石灰石，以及富含氧化钙的工业废弃物如电石渣、生石灰粉、造纸白泥、钙粉中的一种或一种以上；所述铝基原料的主要成分氧化铝的含量不小于70%，包括矿物原料铝矾土，以及富含氧化铝的工业废弃物如铝灰、铝渣中的一种或一种以上；所述铁基原料的主要成分氧化铁的含量不小于90%，包括钢铁厂产生的含氧化铁的副产品与废弃物如铁皮、铁鳞、尘泥、除尘灰中的一种或一种以上。所述原料中按重量百分比的比例还加入2% 5%的钡基原料；制成的脱磷剂产品中按重量百分比其各组成成分为CaO 20 40%、A1203 20 40%、Fe20330 50%、Ba0 ( 5%、其它杂质总和彡5% ;该产品的物相中CaOnAl2O3彡30%，CaOnFe2O3彡30%，熔点彡1280°C；所述钡基原料的主要成分氧化钡或硫酸钡的含量不小于40%，包括氧化钡、钡渣中的一种或一种以上。所述原料中按重量百分比的比例还加入2% 5%的硼基原料；制成的脱磷剂产品中按重量百分比其各组成成分为CaO 20 40%、A1203 20 40%、Fe20330 50%、B203 ( 5%、其它杂质总和彡5% ;该产品的物相中CaOnAl2O3彡30%，CaOnFe2O3彡30%，熔点彡1280°C；所述硼基原料的主要成分氧化硼的含量不小于40%，包括硼砂、硼泥、硼渣中的一种或一种以上。所述原料中在添加钡基原料的基础上按重量百分比的比例还加入2% 5%的硼基原料；制成的脱磷剂产品中按重量百分比其各组成成分为=CaO 20 40%、Al2O320 40%、Fe20330 50%、BaO ( 5%、B2O3 ( 5%、其它杂质总和彡5% ；该产品的物相中CaOnAl2O3彡30%，CaOnFe2O3彡30%，熔点彡1280°C;所述硼基原料的主要成分氧化硼的含量不小于40%，包括硼砂、硼泥、硼渣中的一种或一种以上。所述一种预熔型铁铝酸钙复合化渣脱磷剂的制备和使用方法，先将各原料分别制成粒度< 3mm的粉末，再按比例混合，然后加入高温容器中，熔炼温度1350 1550°C，充分熔化后，出炉冷却，经破碎，制成20 70_的块状预熔型铁铝酸钙复合化渣脱磷剂产品，在转炉冶炼过程中，按5 10kg/T 钢比例分批加入钢水中即可。与现有技术相比，本发明的有益效果是
I)熔点低，熔速快，能促进快速成渣、促进钢水快速脱磷，化渣效果好，可保证冶炼顺行，缩短冶炼时间，脱磷率高，脱磷率可达90%以上，尤其适用于生产低磷钢和洁净钢；2)可取代萤石，减少炉衬的浸蚀，提高炉衬寿命；3)降低石灰消耗，降低氧耗，同时还能降低钢铁料消耗，提高金属收得率；4)产品性能稳定，不变质，不吸水，无粉化，无氟，便于储存和运输，污染小，有利环保。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明
实施例I原料钙基原料30 %、铝基原料30 %、铁基氧化物40 %。制备先将各原料分别制成粒度< 3mm的粉末，再按比例混合，然后加入高温容器中，熔炼温度1550°C，充分熔化后，出炉冷却，经破碎，制成20 70mm的块状预熔型铁铝酸钙复合化渣脱磷剂产品。产品成分CaO28%、Al2O3 29%、Fe2O3 38%、其它杂质总和 5%。使用在转炉冶炼过程中，分三批向钢中加入10kg/T钢的预熔型化渣脱磷剂产品，成渣快、化渣效果好，冶炼时间与未加化渣脱磷剂的炉次相比缩短I. 5分钟，终点时钢水脱磷率达92%。实施例2原料钙基原料25%、铝基原料35%、铁基氧化物40%。制备同实施例I。产品成分CaO24%、Al2O3 33%、Fe2O3 38%、其它杂质总和 5%。使用在转炉冶炼过程中，分三批向钢中加入8kg/T钢的预熔型化渣脱磷剂产品，成渣快、化渣效果好，冶炼时间与未加化渣脱磷剂的炉次相比缩短2分钟，终点时钢水脱磷率达91%。实施例3原料钙基原料35%、铝基原料25%、铁基氧化物40%。制备同实施例I。产品成分CaO33%、Al2O3 24%、Fe2O3 38%、其它杂质总和 5%。使用在转炉冶炼过程中，分三批向钢中加入7kg/T钢的预熔型化渣脱磷剂产品，成渣快、化渣效果好，冶炼时间与未加化渣脱磷剂的炉次相比缩短2分钟，终点时钢水脱磷率达91%。实施例4施原料钙基原料26%、铝基原料27%、铁基氧化物37%、钡基原料5%、硼基原料5%。制备同实施例I。产品成分CaO 25%、Al203 26%、Fe20336%、Ba04%、B2034%、其它杂质总和5% o使用在转炉冶炼过程中，分三批向钢中加入7kg/T钢的预熔型化渣脱磷剂产品，成渣快、化渣效果好，冶炼时间与未加化渣脱磷剂的炉次相比缩短2. 6分钟，终点时钢水脱磷率达93%。实施例5原料钙基原料30%、铝基原料30%、铁基氧化物35%，钡基原料5%。制备同实施例 I。产品成分CaO 29%、Al2O3 29%、Fe2O3 33%、BaO 4%、其它杂质总和 5%。
使用在转炉冶炼过程中，分三批向钢中加入10kg/T钢的预熔型化渣脱磷剂产品，成渣快、化渣效果好，冶炼时间与未加化渣脱磷剂的炉次相比缩短I. 4分钟，终点时钢水脱磷率达93%。实施例6原料钙基原料32%、铝基原料33%、铁基氧化物30%、硼基原料5%。制备同实施例 I。产品成分CaO 30%、Al2O3 32%、Fe203 29%、B2034%、其它杂质总和 5%。使用在转炉冶炼过程中，分三批向钢中加入8kg/T钢的预熔型化渣脱磷剂产品，成渣快、化渣效果好，冶炼时间与未加化渣脱磷剂的炉次相比缩短2. 4分钟，终点时钢水脱磷率达92%。 上述实施例中，钙基原料的主要成分氧化钙的含量不小于80%，包括矿物原料如方解石、石灰石，以及富含氧化钙的工业废弃物如电石渣、生石灰粉、造纸白泥、钙粉中的一种或一种以上；铝基原料的主要成分氧化铝的含量不小于70%，包括矿物原料铝矾土，以及富含氧化铝的工业废弃物如铝灰、铝渣中的一种或一种以上；铁基原料的主要成分氧化铁的含量不小于90%，包括钢铁厂产生的含氧化铁的副产品与废弃物如铁皮、铁鳞、尘泥、除尘灰中的一种或一种以上。钡基原料的主要成分氧化钡或硫酸钡的含量不小于40%，包括氧化钡、钡渣中的一种或一种以上。硼基原料的主要成分氧化硼的含量不小于40%，包括硼砂、硼泥、硼洛中的一种或一种以上。
权利要求
1.一种预熔型铁铝酸钙复合化渣脱磷剂，其特征在于，按重量百分比其各原料配比如下钙基原料20 40%、铝基原料20 40%、铁基氧化物30 50% ; 制成的脱磷剂产品中按重量百分比其各组成成分为=CaO 20 40%、Al2O3 20 40%、Fe20330 50%、其它杂质总和彡5% ;该产品的物相中CaOnAl2O3彡30%,CaO^nFe2O3彡30%,熔点彡12800C ； 所述钙基原料的主要成分氧化钙的含量不小于80%，包括矿物原料如方解石、石灰石，以及富含氧化钙的工业废弃物如电石渣、生石灰粉、造纸白泥、钙粉中的一种或一种以上； 所述铝基原料的主要成分氧化铝的含量不小于70%，包括矿物原料铝矾土，以及富含氧化铝的工业废弃物如铝灰、铝渣中的一种或一种以上； 所述铁基原料的主要成分氧化铁的含量不小于90%，包括钢铁厂产生的含氧化铁的副产品与废弃物如铁皮、铁鳞、尘泥、除尘灰中的一种或一种以上。
2.根据权利要求I所述的一种预熔型铁铝酸钙复合化渣脱磷剂，其特征在于，所述原料中按重量百分比的比例还加入2% 5%的钡基原料；制成的脱磷剂产品中按重量百分比其各组成成分为CaO 20 40%、Al2O3 20 40%、Fe20330 50%、BaO彡5%、其它杂质总和彡5% ;该产品的物相中CaOnAl2O3彡30%, CaOnFe2O3彡30%，熔点彡1280°C ； 所述钡基原料的主要成分氧化钡或硫酸钡的含量不小于40%，包括氧化钡、钡渣中的一种或一种以上。
3.根据权利要求I所述的一种预熔型铁铝酸钙复合化渣脱磷剂，其特征在于，所述原料中按重量百分比的比例还加入2% 5%的硼基原料；制成的脱磷剂产品中按重量百分比其各组成成分为CaO 20 40%、Al2O3 20 40%、Fe20330 50%、B2O3 ( 5%、其它杂质总和彡5% ;该产品的物相中CaOnAl2O3彡30%, CaOnFe2O3彡30%，熔点彡1280°C ； 所述硼基原料的主要成分氧化硼的含量不小于40%，包括硼砂、硼泥、硼渣中的一种或一种以上。
4.根据权利要求2所述的一种预熔型铁铝酸钙复合化渣脱磷剂，其特征在于，所述原料中按重量百分比的比例还加入2% 5%的硼基原料；制成的脱磷剂产品中按重量百分比其各组成成分为CaO 20 40%、A1203 20 40%、Fe20330 50%,BaO ( 5%,B2O3 ( 5%、其它杂质总和彡5% ;该产品的物相中CaOnAl2O3彡30%, CaOnFe2O3彡30%，熔点彡1280°C ； 所述硼基原料的主要成分氧化硼的含量不小于40%，包括硼砂、硼泥、硼渣中的一种或一种以上。
5.权利要求I所述一种预熔型铁铝酸钙复合化渣脱磷剂的制备和使用方法，其特征在于先将各原料分别制成粒度< 3mm的粉末，再按比例混合，然后加入高温容器中，熔炼温度1350 1550°C，充分熔化后，出炉冷却，经破碎，制成20 70mm的块状预熔型铁铝酸钙复合化渣脱磷剂产品，在转炉冶炼过程中，按5 10kg/T 钢比例分批加入钢水中即可。
全文摘要
本发明涉及炼钢过程的钢水冶炼领域，尤其涉及一种预熔型铁铝酸钙复合化渣脱磷剂及其制备和使用方法，其特征在于，按重量百分比其各原料配比如下钙基原料20～40%、铝基原料20～40%、铁基氧化物30～50%；所述原料中按重量百分比的比例还加入钡基原料；所述原料中按重量百分比的比例进一步还加入硼基原料。与现有技术相比，本发明的有益效果是1)熔点低，熔速快，能促进快速成渣、促进钢水快速脱磷，化渣效果好，缩短冶炼时间，脱磷率可达90%以上，尤其适用于生产低磷钢和洁净钢；2)可取代萤石，提高炉衬寿命；3)降低消耗，提高金属收得率；4)产品性能稳定，不变质，无粉化，无氟，便于储存运输，污染小，有利环保。
文档编号C21C7/064GK102732680SQ20121025472
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者郑彦 申请人:郑彦