本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及一种铁水预处理过程中所用的发泡剂，其制备方法及应用。
背景技术：
铁水预处理过程中，铁水渣中含有大量脱硫产物，预处理后扒渣不干净，铁水渣中的硫在转炉吹炼过程中就回到钢水中，导致铁水预处理失去应用冶金效果。减少钢水在冶炼过程的回硫除了采用优质原料和造渣料外，铁水预处理后的脱硫渣能否快速扒净也是控制钢水回硫的至关重要的冶金手段。铁水脱硫渣目前基本都是采用扒渣器扒除，由于铁水脱硫渣分散性好，在短时间内想取得扒渣干净的效果很困难。
目前，各钢铁企业普遍的普遍做法是在脱硫结束后加入硅质聚渣剂，利用高sio2渣较大粘度，将后期的液态浮渣聚集一起进行扒渣。加完聚渣剂后，形成密实且较薄的渣层，扒渣时易将铁水随同渣层一同扒出，造成较大的金属损失。同时，某些钢厂采用渣铁分离物料，主要是通过在喷吹前加入高cao和高mgo的碱性物质，增加铁水渣的碱度，使铁水渣呈松散状。但由于在后期扒除液态浮渣效果不理想，因此并未得到推广应用。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供了一种铁水预处理过程中所用的发泡剂，其制备方法及应用。在铁水预处理工艺的喷粉脱硫结束前以及初扒渣之后加入所述发泡剂，可提高每次扒渣的数量，使扒渣速度提高、扒渣时间得以缩短。
本发明采取的技术方案为：
一种铁水预处理过程中所用的发泡剂，所述发泡剂包括以下重量百分比的原料：
发泡材料5～20％；
碳物质5～12％；
二氧化硅质材料75～90％。
所述发泡剂优选为包括以下重量百分比的原料：
发泡材料7～15％；
碳物质8～10％；
二氧化硅质材料75～85％。
所述发泡材料包括碳酸钠、碳酸钙、碳酸镁、碳酸氢钠中的一种或者多种。
所述碳物质包括石墨、碳粉、焦粉中的一种或者多种。
所述二氧化硅质材料包括石英石、河砂中的一种或者多种。
本发明还提供了所述发泡剂的制备方法，将各原料按配方比混合之后，破碎成粒径≤10mm的颗粒。
进一步地，本发明还提供了所述的发泡剂的应用，所述发泡剂在铁水预处理工艺的喷粉脱硫结束前以及初扒渣之后加入，可降低铁水预处理过程中的铁损和实现快速扒渣。
所述应用包括以下步骤：
1)在喷粉脱硫结束前1-3分钟加入发泡剂；
2)脱硫结束后等待30-90秒，使脱硫渣充分发泡；
3)扒初渣；将已发泡、结块的脱硫渣扒掉，直至无发泡块坨渣漂浮为止；
4)扒完初渣之后再加入发泡剂，用扒渣板将发泡剂均匀铺开，并用挡渣板在渣面上来回搅动数次，使脱硫渣进一步发泡；
5)等待1-3分钟后将剩余脱硫渣扒出铁水罐。
所述发泡剂加入到铁水包的顶渣中。
所述步骤1)中，发泡剂的加入量为1-3kg/t铁水。
所述步骤4)中，发泡剂的加入量为1～2kg/t铁水。
本发明公开的发泡剂的作用原理为：发泡剂加入到铁水包的顶渣中，利用发泡剂中的碳物质使发泡剂在渣面上快速铺展开，并与铁水包中的铁水渣混合，发泡剂中的二氧化硅质材料与铁水渣混合反应后，可以提高铁水渣的粘度，再利用发泡剂中的发泡材料在高温下分解生成的co2气体在铁水渣内形成含有大量气泡的乳化渣层，由于形成了含大量气泡的乳化渣层。乳化渣层为高粘度乳化渣、渣层较厚，便于扒渣机扒除，同时减少了铁水的扒出。
与现有技术相比，本发明提供的铁水预处理过程中所用的发泡剂，能够显著降低铁水预处理工艺中的扒渣铁损和缩短扒渣时间，在不增加铁水预处理投入的前提下，可缩短扒渣时间1～2min，扒渣铁损降低3～6kg/t铁，具有可观的经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例1～4及比较例1～2对本发明进行详细说明。
实施例1
一种铁水预处理过程中所用的发泡剂，包括以下重量百分比的原料：碳酸钙10％、石墨8％、石英砂82％，其制备方法为：将各原料按配方比混合之后，破碎成粒径≤10mm的颗粒。
将所述的发泡剂应用到铁水预处理工艺中，可显著降低铁水预处理工艺中的扒渣铁损和缩短扒渣时间，其具体操作方法为：
1)喷吹过程中，喷粉脱硫结束前2分钟向100t铁水的铁水包顶渣中的加入200kg发泡剂；
2)脱硫结束后等待1分钟，使脱硫渣充分发泡；
3)扒初渣；将已发泡、结块的脱硫渣扒掉，直至无发泡块坨渣漂浮为止；
4)扒完初渣之后视扒渣情况加入150kg发泡剂，并用扒渣板将发泡剂均匀铺开，并用挡渣板在渣面上来回搅动数次；
5)等待2分钟后将剩余脱硫渣扒出铁水罐。
此过程所用的扒渣时间为7分钟，扒渣铁损为2.8kg/t铁。
实施例2
一种铁水预处理过程中所用的发泡剂，包括以下重量百分比的原料：碳酸钠8％、碳粉12％、石英砂80％，其制备方法为：将各原料按配方比混合之后，破碎成粒径≤10mm的颗粒。
将所述的发泡剂应用到铁水预处理工艺中，可显著降低铁水预处理工艺中的扒渣铁损和缩短扒渣时间，其具体操作方法为：
1)喷吹过程中，喷粉脱硫结束前2分钟向100t铁水的铁水包顶渣中加入250kg发泡剂；
2)脱硫结束后等待1.5分钟，使脱硫渣充分发泡；
3)扒初渣；将已发泡、结块的脱硫渣扒掉，直至无发泡块坨渣漂浮为止；
4)扒完初渣之后视扒渣情况加入120kg发泡剂，并用扒渣板将发泡剂均匀铺开，并用挡渣板在渣面上来回搅动数次；
5)等待2分钟后将剩余脱硫渣扒出铁水罐。
此过程所用的扒渣时间为8分钟，扒渣铁损为3.6kg/t铁。
实施例3
一种铁水预处理过程中所用的发泡剂，包括以下重量百分比的原料：碳酸镁15％、焦炭10％、石英砂50％、河砂25％，其制备方法为：将各原料按配方比混合之后，破碎成粒径≤10mm的颗粒。
将所述的发泡剂应用到铁水预处理工艺中，可显著降低铁水预处理工艺中的扒渣铁损和缩短扒渣时间，其具体操作方法为：
1)喷吹过程中，喷粉脱硫结束前2分钟向60t铁水的铁水包顶渣中加入120kg发泡剂；
2)脱硫结束后等待2分钟，使脱硫渣充分发泡；
3)扒初渣；将已发泡、结块的脱硫渣扒掉，直至无发泡块坨渣漂浮为止；
4)扒完初渣之后视扒渣情况加入120kg发泡剂，并用扒渣板将发泡剂均匀铺开，并用挡渣板在渣面上来回搅动数次；
5)等待2分钟后将剩余脱硫渣扒出铁水罐。
此过程所用的扒渣时间为8分钟，扒渣铁损为3.2kg/t铁。
实施例4
一种铁水预处理过程中所用的发泡剂，包括以下重量百分比的原料：碳酸氢钠20％、焦粉5％、石英砂40％、河砂35％，其制备方法为：将各原料按配方比混合之后，破碎成粒径≤10mm的颗粒。
将所述的发泡剂应用到铁水预处理工艺中，可显著降低铁水预处理工艺中的扒渣铁损和缩短扒渣时间，其具体操作方法为：
1)喷吹过程中，喷粉脱硫结束前2分钟向60t铁水的铁水包顶渣中加入120kg发泡剂；
2)脱硫结束后等待1分钟，使脱硫渣充分发泡；
3)扒初渣；将已发泡、结块的脱硫渣扒掉，直至无发泡块坨渣漂浮为止；
4)扒完初渣之后视扒渣情况加入60kg发泡剂，并用扒渣板将发泡剂均匀铺开，并用挡渣板在渣面上来回搅动数次；
5)等待2分钟后将剩余脱硫渣扒出铁水罐。
此过程所用的扒渣时间为9分钟，扒渣铁损为4.1kg/t铁。
实施例5
一种铁水预处理过程中所用的发泡剂，包括以下重量百分比的原料：碳酸钠5％、碳酸钙5％、石墨4％、焦粉4％、河砂82％，其制备方法为：将各原料按配方比混合之后，破碎成粒径≤10mm的颗粒。
将所述的发泡剂应用到铁水预处理工艺中，可显著降低铁水预处理工艺中的扒渣铁损和缩短扒渣时间，其具体操作方法为：
1)喷吹过程中，喷粉脱硫结束前2分钟向100t铁水的铁水包顶渣中的加入200kg发泡剂；
2)脱硫结束后等待1分钟，使脱硫渣充分发泡；
3)扒初渣；将已发泡、结块的脱硫渣扒掉，直至无发泡块坨渣漂浮为止；
4)扒完初渣之后视扒渣情况加入150kg发泡剂，并用扒渣板将发泡剂均匀铺开，并用挡渣板在渣面上来回搅动数次；
5)等待2分钟后将剩余脱硫渣扒出铁水罐。
此过程所用的扒渣时间为9分钟，扒渣铁损为3.9kg/t铁。
实施例6
一种铁水预处理过程中所用的发泡剂，包括以下重量百分比的原料：碳酸钙8％、碳酸镁2％、石墨3％、碳粉3％、焦炭2％、石英砂80％，其制备方法为：将各原料按配方比混合之后，破碎成粒径≤10mm的颗粒。
将所述的发泡剂应用到铁水预处理工艺中，可显著降低铁水预处理工艺中的扒渣铁损和缩短扒渣时间，其具体操作方法为：
1)喷吹过程中，喷粉脱硫结束前2分钟向100t铁水的铁水包顶渣中的加入200kg发泡剂；
2)脱硫结束后等待1分钟，使脱硫渣充分发泡；
3)扒初渣；将已发泡、结块的脱硫渣扒掉，直至无发泡块坨渣漂浮为止；
4)扒完初渣之后视扒渣情况加入150kg发泡剂，并用扒渣板将发泡剂均匀铺开，并用挡渣板在渣面上来回搅动数次；
5)等待2分钟后将剩余脱硫渣扒出铁水罐。
此过程所用的扒渣时间为7.5分钟，扒渣铁损为2.9kg/t铁。
比较例1
其他同实施例1，只是制备发泡剂的各原料的含量分别为：石墨8％、河砂92％，此过程所用的扒渣时间为10分钟，扒渣铁损为6.5kg/t铁。
比较例2
其他同实施例1，只是在步骤1)中，发泡剂的加入时机在喷粉脱硫结束后加入，此过程所用的扒渣时间为9分钟，扒渣铁损为4.8kg/t铁。
根据上述各实施例及比较例得到的结果可以看出，根据本发明公开的发泡剂及操作方法，扒渣所用的时间相对于各比较例可缩短1～2min，扒渣铁损可降低3～6kg/t铁水。
上述参照实施例对铁水预处理过程中所用的发泡剂，其制备方法及应用进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。