本发明属于冶金技术领域，涉及转炉炼钢，尤其是一种适用于转炉炼钢的高效脱磷促进剂及其制备方法。
背景技术：
转炉炼钢过程是一个速度快、周期短的高效氧化精炼过程，其中脱磷处理是必不可少的工艺之一，因为对于绝大多数钢种来说，磷是有害元素，在转炉连续铸钢炼铁时，原料中的磷几乎全部还原到生铁中，随着铁矿石磷含量的不同，生铁中的磷可达0.1％-1.0％，特殊的可高达2.0％以上，铁合金中同理也含有相当多的磷，磷使钢材在低温下变脆，即产生“冷脆”现象。实验研究证明，磷在钢凝固过程中偏析聚集在晶界处，很少量的磷，例如0.01％(100ppm)即可使钢呈现低温脆性。在炼钢中磷是一个多变的元素，在炉内既可以氧化，又可以还原，即使原料条件较好，出钢时或多或少都要发生回磷现象，因此，控制炼钢中的脱磷反应是一项重要而复杂的工作。
现有技术中的脱磷工艺是利用炼钢过程的高氧化性、高碱性炉渣来实现的，由于该反应为放热反应，冶炼前期的低温条件是脱磷的有利时期，由此，为实现炼钢过程的高效脱磷，须实现在冶炼前期快速成渣，利用前期低温好的热力学条件实现高效脱磷，形成稳定的脱磷产物。防止冶炼中后期因炉渣中氧化铁的过分消耗，导致熔渣氧化性低，而且在温度较高的条件下，脱磷热力学条件容易被破坏，导致回磷现象的发生。因此，常用的方法是在冶炼的中后期，及冶炼的过程中适时向熔池中补充因脱碳消耗的feo，保证高氧化性、高碱性脱磷热力学条件，来防止回磷，提高转炉炼钢的脱磷效率。针对目前国内现有的脱磷技术，存在以下缺点：
1、目前国内普遍采用的转炉脱磷工艺，都是通过调整转炉氧枪枪位，提高炉渣中氧化铁含量，将氧化铁含量控制在10-20％，同时提高石灰的加入比例，使得炉渣的碱度达到3.5以上，以满足低温、高碱度、高氧化性的脱磷所需要的热力学条件，但这样存在的弊端是导致大量的钢水被吹损氧化，同时增加钢铁料的消耗，增加成本，延长脱磷时间，使得脱磷效率低下。
2、国内见报到的有采用铁酸钙作为转炉脱磷剂使用，该产品是通过冶炼加工生产的成品，生产成本非常高，使用该产品对转炉炼钢脱磷成本费用增加较多，未能够得到有效使用。
通过对现有公开专利文献的检索，发现如下两篇相近专利文献：
(1)一种转炉炼钢脱磷剂及其制备方法(公开号为cn102453788a)，公开了一种转炉炼钢脱磷剂及其制备方法，其特征在于：转炉炼钢脱磷剂是由下列原料按重量百分比组成：三氧化二铁fe2o340％～45％、氧化钙cao45％～50％、三氧化二铝al2o31％～4.0％、二氧化硅sio2＜5.0％、氟caf20～1.5％其熔点为低于1150℃。其制备方法为：将上述原料经破碎，混合均匀后，在1200℃～1550℃高温下熔炼，熔化反应生成铁酸钙；在其冷却后，将生成的铁酸钙加工成3～40mm粒块作为实用的转炉脱磷剂。本发明转炉炼钢脱磷剂，具有脱磷效果稳定，消耗低，它能使钢中磷元素含量有控制在0.003％以下。重要的是其氟含量为无氟或微氟含量对环境污染小和保存期长等优点。
(2)一种转炉喷吹除尘灰铁水脱磷方法(公开号为cn104357615a)，公开了一种转炉喷吹除尘灰铁水脱磷方法，属于炼钢技术领域。采用脱磷氧枪喷吹石灰粉剂及除尘灰脱磷的转炉脱磷工艺，所使用的设备包含供氧系统和粉剂喷吹系统，所述方法利用供氧系统和粉剂喷吹系统，通过顶吹脱磷氧枪将石灰粉及除尘灰喷入熔池，鉴于除尘灰中含有较高的铁氧化物，可快速增加炉渣中氧化铁含量，促进石灰的溶解，快速形成具有较高脱磷能力的炉渣，加快脱磷反应，同时实现了除尘灰的高效利用，避免因废弃对环境的二次污染，具有较高的经济效益和社会效益。
通过对上述两篇公开专利文献的研读，本发明提供的一种用于转炉炼钢的高效脱磷促进剂及其制备方法与其相比虽然解决的技术问题相近，但具有区别技术特征，且解决技术问题后达到的技术效果优于上述两篇公开专利文献，故上述两篇公开专利文献并不能影响本发明的新颖性和创造性。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，以转炉炼钢除尘灰为基料，有效利用其高氧化铁组元及活性氧化钙成分，提供一种有效回收循环利用除尘灰、减少了转炉冶炼过程中钢铁料的吹损、降低了转炉炼钢成本的适用于转炉炼钢的高效脱磷促进剂及其制备方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种适用于转炉炼钢的高效脱磷促进剂，该高效脱磷促进剂由下列原料按重量百分比组成：
而且，所述促进剂的熔点为1200-1400℃，粒度为10-60mm，强度大于1kn/个。
一种适用上述转炉炼钢高效脱磷促进剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤1，利用炼钢厂转炉静电除尘器收集转炉除尘灰；
步骤2，在步骤1收集到的转炉除尘灰中加入氧化铁皮及氧化钡，按比例称重混合；
步骤3，将步骤2混合好的物料经过混碾机混合均匀；
步骤4，将步骤3混碾后的物料经过辊压球机，压制成椭球状的半成品；
步骤5，将步骤4中的半成品于自然干燥环境中存放24小时以上，经过自身固化反应干燥，水分保持在0-5％，即得到脱磷剂成品。
而且，所述步骤2中的混合比例为重量百分比，其中除尘灰30-80％，氧化铁皮20-40％，氧化钡5-10％。
本发明的优点效果：
1、本发明的高效脱磷促进剂，主要成分为fe2o3、bao、cao+mgo及sio2，其中fe2o350-60％，bao5-20％，cao+mgo8-25％，sio20-6％。无需添加外来组分，只需将转炉炼钢除尘灰收集起来，并添加活性bao材料，bao形成的磷酸钡有比磷酸钙有更强的热力学稳定性，同时优化上述组分的比列，得到促进剂的熔点为1200-1400℃，粒度为10-60mm，强度大于1kn/个，具有脱磷效果稳定、消耗低的优良特性，节约成本，对环境污染小。
2、本发明中有效脱磷促进剂的制备方法，优化了操作步骤，收集除尘灰无需加水进行预先消解处理，可以节约大量水资源，无需烘烤处理，产品通过自然固化反应24小时作用即可达到强度要求，成品水分保持在0-5％，更简化了工艺步骤，只需将除尘灰、氧化铁皮及氧化钡加入混碾机混合即可，其中优化了添加比例，除尘灰30-80％，氧化铁皮20-40％，氧化钡5-10％，该方法可节约成本30％以上，脱磷效率比传统脱磷剂提高约5-10％以上。
3、本发明提供一种设计科学合理，使用方便高效的适用于转炉炼钢的高效脱磷促进剂及其制备方法，创新点在于以转炉炼钢除尘灰为基料，有效利用其高氧化铁组元及活性氧化钙成分，属于炼钢厂废弃资源的回收循环利用，同时引入了活性bao材料，bao形成的磷酸钡有比磷酸钙有更强的热力学稳定性，组成了一种由fe2o3、cao、bao物质组成的高氧化性、高碱性低熔点的脱磷促进剂，实现对转炉炼钢过程补充feo及形成稳定脱磷产物的目的，以加强脱磷效率，最终实现高效脱磷。
4、本发明与现有技术中的脱磷剂相比，生产工艺简单，通过物理混合然后挤压成型，取消了有些脱磷剂生产需要的烧结或熔化过程，节约熔融过程的生产能耗，降低生产成本，同时本发明的产品实现了炼钢厂转炉除尘灰的回收循环利用，减少了转炉冶炼过程中钢铁料的吹损，降低了转炉炼钢成本，有效的保护环境，节约能源，实现炼钢厂固体废物“变废为宝”的资源高效化利用，取得较好的经济效益和社会效益，适用于推广使用。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
实施例1
一种适用于转炉炼钢的高效脱磷促进剂，该高效脱磷促进剂由下列原料按重量百分比组成：
而且，所述促进剂的熔点为1200℃，粒度为10mm，强度大于1kn/个。
一种适用上述转炉炼钢高效脱磷促进剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤1，利用炼钢厂转炉静电除尘器收集转炉除尘灰；
步骤2，在步骤1收集到的转炉除尘灰中加入氧化铁皮及氧化钡，按比例称重混合；
步骤3，将步骤2混合好的物料经过混碾机混合均匀；
步骤4，将步骤3混碾后的物料经过辊压球机，压制成椭球状的半成品；
步骤5，将步骤4中的半成品于自然干燥环境中存放24小时以上，经过自身固化反应干燥，水分保持在0-5％，即得到脱磷剂成品。
而且，所述步骤2中的混合比例为重量百分比，其中除尘灰80％，氧化铁皮20％，氧化钡5％。
实施例2
一种适用于转炉炼钢的高效脱磷促进剂，该高效脱磷促进剂由下列原料按重量百分比组成：
而且，所述促进剂的熔点为1300℃，粒度为35mm，强度大于1kn/个。
一种适用上述转炉炼钢高效脱磷促进剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤1，利用炼钢厂转炉静电除尘器收集转炉除尘灰；
步骤2，在步骤1收集到的转炉除尘灰中加入氧化铁皮及氧化钡，按比例称重混合；
步骤3，将步骤2混合好的物料经过混碾机混合均匀；
步骤4，将步骤3混碾后的物料经过辊压球机，压制成椭球状的半成品；
步骤5，将步骤4中的半成品于自然干燥环境中存放24小时以上，经过自身固化反应干燥，水分保持在0-5％，即得到脱磷剂成品。
而且，所述步骤2中的混合比例为重量百分比，其中除尘灰55％，氧化铁皮30％，氧化钡7％。
实施例3
一种适用于转炉炼钢的高效脱磷促进剂，该高效脱磷促进剂由下列原料按重量百分比组成：
而且，所述促进剂的熔点为1400℃，粒度为60mm，强度大于1kn/个。
一种适用上述转炉炼钢高效脱磷促进剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤1，利用炼钢厂转炉静电除尘器收集转炉除尘灰；
步骤2，在步骤1收集到的转炉除尘灰中加入氧化铁皮及氧化钡，按比例称重混合；
步骤3，将步骤2混合好的物料经过混碾机混合均匀；
步骤4，将步骤3混碾后的物料经过辊压球机，压制成椭球状的半成品；
步骤5，将步骤4中的半成品于自然干燥环境中存放24小时以上，经过自身固化反应干燥，水分保持在0-5％，即得到脱磷剂成品。
而且，所述步骤2中的混合比例为重量百分比，其中除尘灰30％，氧化铁皮40％，氧化钡10％。
本发明提供的一种适用于转炉炼钢的高效脱磷促进剂的使用方法：
在转炉吹炼初期加入，加入量大约按吨钢20-40kg的比例加入，也即按120吨转炉计算，每炉钢水可加入该高效脱磷促进剂产品3.6-4.8吨。
本发明的设计原理及创新点：
转炉除尘灰的主要成分为转炉冶炼过程中产生的铁氧化以及废钢铁锈产生的氧化铁粉尘，同时还存在散状料石灰等在冶炼过程中被烟气带出的粉尘。主要成分应为氧化铁及氧化钙等物质，这些元素都是生产转炉脱磷剂的有益成分，将转炉除尘灰作为生产转炉高效脱磷剂的主要原料，一方面实现了炼钢厂固废资源的循环回收利用，同时可以减少转炉冶炼过程中钢水的吹损，节约炼钢成本。
本发明产品的创新点在于以转炉炼钢除尘灰为基料，有效利用其高氧化铁组元及活性氧化钙成分，属于炼钢厂废弃资源的回收循环利用，同时引入了活性bao材料，bao形成的磷酸钡有比磷酸钙有更强的热力学稳定性，组成了一种由fe2o3、cao、bao物质组成的高氧化性、高碱性低熔点的脱磷促进剂，实现对转炉炼钢过程补充feo及形成稳定脱磷产物的目的，以加强脱磷效率，最终实现高效脱磷。
本发明产品中引入bao，使得该渣系比cao渣系在高温下生成的脱磷产物更为稳定。通过实验证明，在1873k时,(1)与(2)式的平衡常数分别为1.43×1013和5.17×108，即bao系脱磷剂比cao系有更强的热力学稳定性，这对保证脱磷效率，防止后期高温回磷意义重大。
3bao+5[o]+2[p]＝3bao.p2o5(1)
δg0＝-1613.5+0.6096t,kj/mol
4cao+5[o]+2[p]＝4ao.p2o5(2)
δg0＝-1459.8+0.6164t,kj/mol
该产品主要成分为fe2o3、cao、bao，熔化后形成的产物为：铁酸钙、铁酸钡,其熔点分别为1200～1300℃、1300～1400℃。因此，该脱磷促进剂熔点低，不仅具有强的脱磷促进能力，并且还具有强的化渣助熔作用。