一种含稀土氧化物的聚渣剂、制备工艺及其应用的制作方法

本发明属于金属冶炼，具体涉及一种含稀土氧化物的聚渣剂、制备工艺及其应用。

背景技术：

1、为提高钢液品质，需在钢液中添加一系列造渣材料，从而实现脱氧、硫、磷、吸附夹杂等冶炼任务。尤其是品种钢，有超低硫要求、高合金要求时，其造渣剂添加量往往很大，在完成冶炼任务之后，再对钢液进行扒渣处理，而后进行浇铸。

2、现实生产中，扒渣工序存在以下问题：扒渣机刮板聚渣困难、聚拢后的渣块易碎，导致扒渣作业时间长影响生产节奏；渣中“裹铁”现象普遍，其中裹入渣中的铁液会随着扒渣过程流失，铁损较大，影响经济效益。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种含稀土氧化物的聚渣剂，起到快速聚渣，渣块易捞，对钢渣固硫、磷性能无负面影响，且可明显降低铁损的效果。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种含稀土氧化物的聚渣剂，其主要化学成分以质量百分比计为reo：7-23％、sio2：29-45％、al2o3：13-23％、cao：3-7％、mgo：2-5％、al：0.5-1.5％、烧失：4-9％，其余为不可避免的杂质。

4、作为优选，所述reo来源于稀土矿粉，为la2o3、ceo2、nd2o3和y2o3的至少一种。

5、上述含稀土氧化物的聚渣剂，其组成原料以重量份计为：稀土矿粉10-30份、轻烧珍珠岩40-60份、ad粉10-20份、白云石粉10-20份。

6、其中：所述稀土矿粉的成分中含reo≥70％，reo为la2o3、ceo2、nd2o3和y2o3的一种或两种以上的成分组合。

7、所述轻烧珍珠岩为400℃-500℃热处理的珍珠岩矿，成分中含sio2≥72％，al2o3≥12％、膨胀倍数≥10(1350℃)。

8、所述ad粉成分中含单质[al]≥5％，al2o3≥75％，s≤0.2％。

9、所述白云石粉成分中含cao≥30％，mgo≥20％，烧失≥40％。

10、作为优选，所述稀土矿粉的目数为100目以上；所述ad粉的目数为100目以上；所述白云石粉的目数为150目以上；所述轻烧珍珠岩的目数为100目以上。

11、作为优选，所述稀土矿粉为氟碳铈矿粉和离子型稀土矿粉的一种或两种的混合。

12、一种含稀土氧化物的聚渣剂的制备方法，包括以下步骤：

13、配料：按照上述含稀土氧化物的聚渣剂成分的质量百分比进行原材料搭配；

14、混碾：将准确计量后的各项物料混合加入混碾机，混碾10-20min，得混匀物料；

15、烘干：将上述混碾均匀的物料进入烘干窑中，烘烤处理，成品水份2％以下时冷却、包装、入库，即得成品。

16、作为优选，所述烘烤处理的工艺条件包括：100-200℃烘烤处理30-60分钟。

17、上述含稀土氧化物的聚渣剂在扒渣作业中的应用，具体使用方法为：按照聚渣剂0.3-0.6kg/t钢(铁)液的用量确定加入量；直接将聚渣剂加入到渣面上，通过钢包底吹氩气搅拌或扒渣机机械搅拌完成聚渣剂与钢渣的混合，3-5分钟之后进行扒渣作业。

18、为解决现有技术存在的前述问题，冶金工作者通常采用添加聚渣剂的方法予以缓解。聚渣剂原材料普遍是含sio2成分的碎玻璃、珍珠岩等，其作用原理是：聚渣剂加入到钢液表面后，与钢液直接接触的下层原料受热熔化并与原有钢渣混合，生成酸性“长渣”，破碎性降低；上层原料受热产生体积膨胀，将钢渣聚拢成大渣块，便于扒渣操作。此方法解决了扒渣困难的问题，但该类聚渣剂为单纯的含sio2成分酸性材料，加入钢液后，势必会造成钢渣碱度大幅度降低，从而引起钢渣“回硫”、“回磷”问题，导致钢液品质下降。

19、公开号为cn112553409a的专利文献，提供了一种含钒钛铁水聚渣剂及其制备方法，该聚渣剂包括如下质量份数的原料：氧化钙20-40份、氧化铝20-40份、多孔二氧化硅10-30份、纤维石膏颗粒10-20份。其制备方法为：按照质量份数将氧化钙、氧化铝、多孔二氧化硅和纤维石膏颗粒混匀，干燥至含水量小于2％，得到聚渣剂。通过聚渣剂中的氧化钙提高脱硫渣的碱度，促进渣铁分离效果，减少铁损；多孔二氧化硅和纤维石膏颗粒促进稀渣聚集，提高扒渣率。该技术方案聚渣剂产品整体性能得到了优化。但也存在以下不可忽略的问题：1、30-60份氧化钙与纤维石膏的加入，虽然促进渣块聚拢效果，但会使渣系呈现碱性，属冶金渣系中的“短渣”，具有凝固区间窄，碎裂性高的特点，并不利于扒渣操作。2、产品中使用的纤维石膏含[sio42-]离子，对渣系硫容起负面作用，扒渣作业时，扒渣机搅拌造成渣系热况变化时，则存在“回硫”、“回磷”隐患。3、该技术方案实现降低铁损目标主要通过促进渣铁界面分离来实现，而渣块聚集时渣中存在的“裹铁”现象导致的铁损问题未予解决。

20、公开号为cn110117687a提供一种kr脱硫剂及脱硫方法，该kr脱硫剂，按质量百分比计，由如下组分组成：0＜铝灰≤6％，石灰≥94％，且铝灰+石灰：100％；按质量百分比计，铝灰的化学成分包括：al：20-25％，al2o3：30-40％，sio2：5-10％，na2o：2-3％，mgo：2-3％，o＜cao＜2.00％，o＜feo+mno＜1.0％。该kr脱硫剂的脱硫方法包括如下步骤：控制待脱硫铁水的进站温度、进站si含量和进站s含量；将所述kr脱硫剂加入待脱硫铁水中，并进行kr搅拌处理；待脱硫完成后，进行扒渣处理。该技术在实际生产使用中存在如下不足：1、脱硫效果基于产品中接近完全质量百分比的石灰，其成分为cao，使钢液渣系呈高碱度状态，以增进脱硫效果；但高碱度渣系为冶金行业公认的易碎型“短渣”，其扒渣操作难度会大幅度增加；2、该技术方案中脱硫产物为cas(s)，若要降低扒渣操作难度，需添加当前行业内普遍使用的酸性聚渣剂产品，而相应的，会降低渣系碱度，则会出现明显的“回硫”问题。

21、因此，申请人认为亟需一种高效聚渣、易捞，对钢渣固硫、磷性能无负面影响、可明显降低铁损的聚渣剂产品。

22、本发明聚渣剂产品，所用原料之一的珍珠岩，来源广泛，价格便宜，受热后会迅速发生体积膨胀，产生优良的聚拢渣块的效果。所用原料之一的稀土矿粉，其中所含reo成分是优良的脱硫、脱磷载体，可以与渣中的硫结合生成熔点2000℃以上的re2o2s类型稀土硫化合物、re2o5p类型稀土磷化合物，能稳定地存在于钢渣中，抵消因聚渣剂产品加入，钢渣碱度降低带来的钢液“回硫”、“回磷”问题；还可以与钢渣中所含的al2o3成分生成xreo.yal2o3类化合物，降低al2o3在钢渣中的活度，增加钢渣对钢液中夹杂物的吸附效果。所用原料之一的ad粉中含有一定比例的单质[al]，可与钢渣中的氧化物发生氧化还原放热反应，优化渣界面热动力环境，促进渣成分间的混合反应；其中含有的al2o3成分，可以增加钢渣粘度，促进渣块聚拢效果。所用原料之一的白云石中含有caco3、mgco3，在750℃-950℃下可分解为cao、mgo成分，为优良的固硫、固磷载体；更为关键的是分解释放的co2气体可对钢渣内部产生彻底的搅拌效果，从根本上打破钢渣中的“裹铁”小区域，使钢(铁)液珠在自身重力作用下回落至钢液中，直接提高金属回收率降低铁损。另外，本发明聚渣剂产品中特定含量的mgo和al2o3为钢渣中最有效提高钢-渣界面张力的成分，可在扒渣过程中起到良好的钢-渣分离效果，降低铁损。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

24、1、利用稀土氧化物，控制reo质量百分比在7-23％之间，该稀土氧化物来源于稀土矿物，为la2o3、ceo2、nd2o3和y2o3的至少一种，极大地增加渣中硫容，强化固硫、固磷效果。

25、2、为增加钢渣粘稠度，在产品中添加适量ad粉，带入al2o3成分，利于扒渣操作；同时，稀土元素的加入，可以抑制因al2o3成分增高带来的硫、磷固化效果降低问题。

26、3、ad粉中有少量的单质铝，其在渣中可以与fe2+、fe3+、si2+进一步反应，增加金属回收率的同时，因“铝热反应”为正向放热反应，可优化渣界面的热力学动力环境，进一步的促进聚渣效果。

27、4、加入一定比例的caco3、mgco3成分，一方面，其受热释放co2气体，对渣界面起微搅拌效果，打破“裹铁”现象；另一方面，分解之后的残留物cao、mgo为优良的固硫、固磷载体；mgo还可以增加钢-渣界面张力，促进扒渣过程钢-渣分离效果。

28、5、本聚渣剂产品主要原料为含sio2成分的珍珠岩，来源广泛，价格便宜，易于进行成本控制。