铁水的脱硫方法及脱硫剂的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种不使用氟而获得给定的脱硫性能、且可以降低脱硫处理所花费的成本的铁水的脱硫方法及脱硫剂。在搅拌铁水(16)进行脱硫处理时，在铁水(16)中添加脱硫剂(18)，所述脱硫剂(18)是使铝酸钙和生石灰进行混合而得到的，其中，质量浓度比Al2O3/(Al2O3+CaO)为超过0.01以上且0.20以下、且脱硫剂(18)中的铝酸钙的混合率为超过0质量％且75质量％以下。
【专利说明】
铁水的脱硫方法及脱硫剂
技术领域
[0001 ]本发明设及铁水的脱硫方法及脱硫剂。
【背景技术】
[0002] 在自高炉出铁的铁水中，因焦炭等在高炉中使用的原料而含有高浓度的硫(S)。硫 基本上是对钢的质量造成不良影响的成分。因此，在制钢工序中，根据所要求的钢的品质而 进行铁水脱硫和钢液脱硫。其中，在铁水脱硫时，使用添加 W廉价的生石灰(CaO)为主体的 脱硫剂并进行揽拌/混合的方法。
[0003] 在运种脱硫处理中，为了促进添加的脱硫剂的渣化而使用造渣剂。作为促进脱硫 剂的渣化优异的造渣剂，已知有蛋石(CaF2)类造渣剂。然而，蛋石所含有的氣(F)有可能对 环境和人体带来不良影响，是设有排放标准的元素。因此，在对使用了蛋石的脱硫处理后的 矿渣回收再利用时，从回收再利用产品溶出氣会成为问题，因此要求脱硫性能高且不含氣 成分的脱硫剂。
[0004] 例如，专利文献1中，作为脱硫时使用的不含氣成分的脱硫剂，公开了含有烙点低 的化0 ? Ah〇3类矿物(侣酸巧）的钢铁添加剂。
[0005] 另外，在例如专利文献2中，作为不含氣的脱硫剂，公开了化学成分W质量比计为 化0:40~60%、Ab化:60~40%的侣酸巧，W及将上述侣酸巧与生石灰（化0)混合而成的脱 硫剂。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[000引专利文献1:日本特开2003-129122号公报
[0009] 专利文献2:日本特开2007-46083号公报
【发明内容】
[0010] 发明所要解决的课题
[0011] 但是，对于专利文献1中公开的钢铁添加剂而言，由于制造成本高的侣酸巧在脱硫 剂中的混合比例高达100%，因此导致脱硫处理所花费的成本增大。
[0012] 另外，对于专利文献2中公开的钢铁添加剂而言，由于制造成本高的侣酸巧在脱硫 剂中的混合比例高达77%~100%，因此与专利文献1同样地导致脱硫处理所花费的成本增 大。
[0013] 因此，本发明是着眼于上述课题而创立的，其目的在于，提供一种不使用氣而获得 给定的脱硫性能，且可W降低脱硫处理所花费的成本的铁水的脱硫方法及脱硫剂。
[0014] 用于解决课题的方法
[0015] 为了实现上述目的，根据本发明的一个实施方式，提供一种脱硫方法，该方法包 括:在揽拌铁水进行脱硫处理时，在铁水中添加脱硫剂，所述脱硫剂是使侣酸巧和生石灰进 行混合而得到的，其中，质量浓度比Ah〇3/(Al2〇3+化0)为超过0且0.20W下、且侣酸巧的混 合率为超过0质量％且75质量下。
[0016] 另外，根据本发明的一个实施方式，提供一种脱硫剂，其是使侣酸巧和生石灰进行 混合而得到的混合物，其中，质量浓度比Al2〇3/(Al2〇3+化0)为超过0且0.20W下、且侣酸巧 的混合率为超过0质量％且75质量％^下。发明的效果
[0017] 根据本发明的铁水的脱硫方法及脱硫剂，能够不使用氣而获得给定的脱硫性能， 且可W降低脱硫处理所花费的成本。
【附图说明】
[001引图1是示出矿渣中氧化侣比率与矿渣中S浓度的关系的图表。
[0019] 图2是示出本发明的第一实施方式中使用的机械揽拌式脱硫装置的示意图。
[0020] 图3是示出本发明的第二实施方式中使用的机械揽拌式脱硫装置的示意图。
[0021] 符号说明
[0022] 12 台车
[0023] 14铁水锅
[0024] 16 铁水 [002引18脱硫剂
[00%] 20a、20b机械揽拌式脱硫装置
[0027] 21 叶轮
[0028] 211叶轮轴
[0029] 24脱硫剂添加部(上方添加）
[0030] 241 料斗
[0031] 242取出装置
[0032] 243投入槽
[0033] 25脱硫剂添加部(顶吹添加）
[0034] 251配合器
[0035] 252取出装置
[0036] 253粉体供给管
[0037] 254顶吹喷枪
[0038] G输送用气体
【具体实施方式】
[0039] W下，详细说明用于实施本发明的方式下称为实施方式）。在W下的详细说明 中，对多个特定细节进行记载，W便提供对本发明的实施方式的完全理解。然而，应该理解 的是，即使没有所述特定细节，也能够实施1个W上的实施方式。此外，为使附图简洁，W简 图示出了众所周知的结构和装置。
[0040] 在本发明之前，本发明人等关注脱硫剂中的侣酸巧所含有的氧化侣的比率对脱硫 性能造成的影响，向铁水中投入将生石灰(CaO)和侣酸巧W各种混合比混合而制成的脱硫 剂，对生成的矿渣分别研究了矿渣中的氧化侣比率与矿渣中的S浓度(质量％)。需要说明的 是，氧化侣比率是根据式（1)所示的矿渣中的化0和Al2〇3的质量％而计算出的比率。在式（1) 中，（％Al2〇3)表示矿渣中的Al2〇3的质量％，（ ％化0)表示矿渣中的CaO的质量％。
[OOW [数学式。
[0042]
? * ? ( 1.)
[0043] 另外，在本研究中，所使用的侣酸巧是W质量浓度比计达到化0/Al2〇3 = l/2的方式 将生石灰与氧化侣混合，然后将混合的生石灰与氧化侣预烙融而制造的。此外，所使用的脱 硫剂是将W上述方法制造的侣酸巧粉碎，并将粉碎的侣酸巧与生石灰W质量浓度比Al2〇3/ (AI2O3+化0)达到超过0且0.46 W下的范围的给定质量浓度比的方式混合而制造的。需要说 明的是，在通过运种方法制造的脱硫剂中不含氣。
[0044] 图1示出了对由上述脱硫剂生成的矿渣中的氧化侣比率与矿渣中S浓度的研究结 果。研究的结果表明，在矿渣中的氧化侣比率为超过0 %且20 % W下的范围时，矿渣中的S浓 度高达2% W上。推测该结果的原因在于，氧化侣比率为超过0%且20% W下的较低值时，通 过预先均匀地混合侣酸巧和生石灰，可防止侣酸巧不均匀存在，通过使侣酸巧均匀地存在 于生石灰粒子周围，能够效率良好地获得改善石灰的脱硫性能的效果。运里，本研究的脱硫 剂中的氧化侣比率超过0%且20% W下的范围相当于脱硫剂中的侣酸巧的比率超过0%且 30% W下的范围。即，本发明人等想到在脱硫剂中侣酸巧比率低的范围内获得侣酸巧的作 用，即由氧化侣所带来的脱硫剂低烙点化的效果、W及因侣酸巧烙融而生成的液相所带来 的脱硫剂溶解速度提高的效果，从而有效地促进脱硫剂的石灰烙融。
[0045] 另一方面可知，在矿渣中的氧化侣比率超过20%的范围，矿渣中的S浓度急剧降 低，使矿渣中的S浓度低于2%。可W推测运是由于与添加了氧化侣的脱硫剂的低烙点化所 带来的液相率提高效果相比，氧化侣对使矿渣中的S分配比（矿渣中的S浓度相对于铁水中 的S浓度之比）降低的效果有更大影响。
[0046] 本发明人等根据W上研究结果可知，对于氧化侣比率及侣酸巧的比率低的脱硫剂 而言，与氧化侣比率高的脱硫剂相比，液相率定性地降低，但是由于矿渣中的S分配比增高， 因此通过使氧化侣均匀分散能够有效地促进石灰的烙融。由此，本发明人等想到了通过使 脱硫剂的质量浓度比Al2〇3/(Ab化+CaO)为超过0且0.20 W下，即使对于侣酸巧的混合比低、 且液相率提高效果低的脱硫剂而言，也能够获得给定的脱硫性能，从而完成了本发明。需要 说明的是，给定的脱硫性能是至少与使用蛋石的脱硫剂、侣酸巧的混合率高的脱硫剂等同 等的脱硫性能。
[0047] <第一实施方式〉
[0048] [机械揽拌式脱硫装置的结构]
[0049] 接下来，参照图2对本发明第一实施方式的铁水16的脱硫方法进行说明。第一实施 方式的铁水16的脱硫方法是使用机械揽拌式脱硫装置20a的机械揽拌式脱硫方法。首先，对 第一实施方式的铁水16的脱硫方法中使用的机械揽拌式脱硫装置20a的结构进行说明。
[0050] 机械揽拌式脱硫装置20a具备：设置于叶轮轴211的一端的由耐火物制成的叶轮 21、储存脱硫剂18并向铁水16进行添加的脱硫剂添加部24、集尘通风罩22和排气管道23。
[0051] 叶轮21是浸溃/埋没在装载于台车12的铁水锅14所容纳的铁水16中，且通过旋转 来揽拌铁水16的揽拌翼。另外，叶轮21为能够通过设置于叶轮轴211另一端侧的未图示的升 降装置和旋转装置而在竖直方向升降，且能W叶轮轴211作为旋转轴进行旋转的结构。
[0052] 脱硫剂添加部24具有:将脱硫剂18上方添加于铁水16且储存脱硫剂18的料斗241， 使脱硫剂18从料斗241取出的取出装置242, W及将取出的脱硫剂18投入铁水16的投入槽 243。
[0053] 脱硫剂18是通过将侣酸巧与生石灰均匀混合而制造的，其中，使脱硫剂18中表示 氧化侣比率的质量浓度比Al2〇3/(Al2〇3+化0)达到超过0且0.20W下，并且使脱硫剂18中的 侣酸巧的混合率为超过0质量％且75质量％ ^下。运里，在上述研究中，本申请发明人等了 解到通过使脱硫剂18的氧化侣比率为20% W下、并且使脱硫剂18中的侣酸巧的混合率为超 过0质量％且30质量％^下，可W提高矿渣中的S分配比。进而，如后面叙述的实施例中所说 明的那样，本发明人等确认了通过使脱硫剂18的氧化侣比率为20% W下，即使脱硫剂18中 的侣酸巧的混合率在超过30质量％且75质量％ ^下的范围，也能够获得给定的脱硫性能。
[0054] 侣酸巧通过在W给定的质量比混合生石灰和氧化侣之后进行预烙融并粉碎而制 造。运里，侣酸巧的生石灰与氧化侣的给定的质量比是指W脱硫剂18中的氧化侣比率及侣 酸巧的混合率均满足上述条件的方式所计算出的质量比，W质量比化〇/Al2〇3表示。例如，在 脱硫剂18中的氧化侣的比率为20%且侣酸巧的混合率为50%的情况下，可计算出侣酸巧的 质量比 CaO/Al2〇3 为 3/2。
[0055] 集尘通风罩22W覆盖铁水锅14的上部的方式进行设置。排气管道23安装于集尘通 风罩22。机械揽拌式脱硫装置20a经由排气管道23将处理中产生的排气、粉尘抽吸至与排气 管道23连接的集尘器(未图示）。
[0056] 另外，第一实施方式的铁水16可W使用任意的铁水。即，铁水16可W使用从高炉出 铁的状态的铁水、出铁后预先进行了脱娃或脱憐中至少一种处理的铁水等。
[0057] [铁水的脱硫方法]
[0058] 接着，对第一实施方式的铁水16的脱硫方法进行说明。首先，移动装载铁水锅14的 台车12,使得叶轮21的位置基本为铁水锅14的中屯、。接着，使叶轮21下降并浸溃于铁水16， 使叶轮21旋转。进而，用取出装置242仅取出必要量的容纳于料斗241的脱硫剂18,经由投入 槽243向铁水16进行上方添加。脱硫剂18的添加量可W根据脱硫剂18的脱硫性能、铁水16的 成分/溫度、作为目标的处理后的S浓度、处理时间等各种条件来确定。随后，在进行给定时 间的揽拌之后，停止叶轮21的旋转，使叶轮21上升，结束脱硫处理。
[0059] 如上所述，对于第一实施方式的铁水16的脱硫方法而言，在使用了上方添加脱硫 剂18的机械揽拌式脱硫装置20a的脱硫方法中，使用将侣酸巧和生石灰混合而成的混合物 作为脱硫剂18,其中，质量浓度比Al2〇3/(Ab化+CaO)为超过0且0.20W下、且侣酸巧的混合 率为超过0质量％且75质量％ ^下。因此，能够有效地获得氧化侣带来的脱硫剂18的低烙点 化及通过侣酸巧烙融而生成的液相带来的脱硫剂18的溶解速度提高的效果。由此，能够获 得与使用侣酸巧的混合率高达超过75%的脱硫剂、使用含氣脱硫剂等的情况至少同等的给 定的脱硫性能。因此，与使用侣酸巧的混合率高达超过75%的脱硫剂的情况相比，可W减少 昂贵的侣酸巧的用量，能够降低脱硫处理花费的成本。而且，与使用含氣脱硫剂的情况相 比，可W降低处理后的矿渣中的含氣量。
[0060] 需要说明的是，在质量浓度比Al2〇3/(Al2〇3+CaO)为0的情况下，无法获得氧化侣带 来的液相率提高效果，因此不能获得高脱硫性能。
[0061] <第二实施方式〉
[0062] [机械揽拌式脱硫装置的结构]
[0063] 接下来，参照图3,对本发明第二实施方式的铁水16的脱硫方法进行说明。首先，对 第二实施方式的铁水16的脱硫方法中使用的机械揽拌式脱硫装置20b的结构进行说明。
[0064] 对于第二实施方式的机械揽拌式脱硫装置20b而言，相对于第一实施方式的机械 揽拌式脱硫装置20a，脱硫剂添加部25的结构不同，除此W外的结构与第一实施方式相同。 良P，机械揽拌式脱硫装置20b与第一实施方式同样地具备叶轮21、集尘通风罩22和排气管道 23。进而，机械揽拌式脱硫装置20b具备储存脱硫剂18并进行顶吹添加的脱硫剂添加部25。 脱硫剂添加部25具有:储存脱硫剂18的配合器251，将脱硫剂18从配合器251取出的取出装 置252,供给取出的脱硫剂18和输送用气体G的粉体供给管253,连接于粉体供给管253的前 端、且将脱硫剂18与输送用气体G-起喷射至铁水16的顶吹喷枪254。
[0065] 输送用气体G可W为非活性气体、非氧化性气体及还原性气体中的任一种W上，例 如可W为氮、氣等。
[0066] 脱硫剂18与第一实施方式的脱硫剂18相同。
[0067] [铁水的脱硫方法]
[0068] 接着，对第二实施方式的铁水16的脱硫方法进行说明。首先，移动装载铁水锅14的 台车12,使得叶轮21的位置基本为铁水锅14的中屯、。接着，使叶轮21下降并浸溃于铁水16， 使叶轮21旋转。进而，用取出装置252仅取出必要量的容纳于配合器251的脱硫剂18,经由粉 体供给管253和顶吹喷枪254将取出的脱硫剂18与输送用气体G-起喷射至铁水16,进行顶 吹添加。脱硫剂18的添加量可W根据脱硫剂18的脱硫性能、铁水16的成分/溫度、作为目标 的处理后的S浓度、处理时间等各种条件来确定。随后，在进行给定时间的揽拌之后，停止叶 轮21的旋转，使叶轮21上升，结束脱硫处理。
[0069] 如上所述，对于第二实施方式的铁水16的脱硫方法而言，在使用了顶吹添加脱硫 剂18的机械揽拌式脱硫装置20b的脱硫方法中，使用将侣酸巧和生石灰均匀混合而成的脱 硫剂18,其中，质量浓度比Al2〇3/(Al2〇3+CaO)为超过0且0.20W下、且脱硫剂18中的侣酸巧 的混合率为超过0质量％且75质量％^下。因此，能够与第一实施方式同样地有效获得氧化 侣带来的脱硫剂的低烙点化及通过侣酸巧烙融而生成的液相带来的脱硫剂的溶解速度提 高的效果。
[0070] 另外，对于第二实施方式的铁水16的脱硫方法而言，相对于上方添加脱硫剂18的 情况，通过顶吹添加脱硫剂18,可W效率良好地添加粒度小的脱硫剂18。因此，与第一实施 方式相比，第二实施方式的铁水16的脱硫方法可W通过使用粒度小的脱硫剂18来提高反应 界面面积，能够获得高脱硫性能。
[0071 ] <变形例〉
[0072] W上，参照特定的实施方式对本发明进行了说明，但并不意味着通过运些说明来 限制本发明。通过参照本发明的说明，本领域技术人员也可了解公开的实施方式的各种变 形例和本发明的其它实施方式。因此，权利要求书应解释为包括本发明和主旨所包含的运 些变形例或实施方式。
[0073] 例如，在本发明的铁水的脱硫方法中，脱硫处理中除了脱硫剂18W外，还可W添加 金属侣、侣灰、娃等氧化剂。运时，氧化剂可W储存于设置在机械揽拌式脱硫装置20a、20b、 且与料斗241、配合器251不同的容器，通过与脱硫剂18同样地取出给定量而进行添加。
[0074] 另外，例如本发明的机械揽拌式脱硫装置可W具备2个脱硫剂添加部24、25。此时， 脱硫剂18W总添加量达到给定添加量的方式分别从2个脱硫剂添加部24、25进行添加。
[0075] 另外，在第二实施方式中，形成在配合器251中储存将生石灰和侣酸巧混合而成的 脱硫剂18并添加于铁水16的结构，但本发明不限于此。例如，也可W至少设置2个配合器 251，在不同的配合器251中分别储存生石灰和侣酸巧，并将生石灰和侣酸巧取出给定量，与 输送用气体G-起顶吹添加至铁水16。此时，取出待添加的生石灰和侣酸巧，使得侣酸巧所 含有的氧化侣相对于总添加量的比率为超过0%且20% W下、且侣酸巧相对于总添加量的 混合率为超过0质量％且75质量％ ^下。进而，将生石灰和侣酸巧同时取出，且通过输送用 气体G在W粉体供给管253及顶吹喷枪254进行搬送时被均匀地混合。与第二实施方式的脱 硫剂添加部25相比，如上所述通过使脱硫剂18在即将喷射前进行混合，可W更均匀地分散 脱硫剂18的氧化侣。
[0076] 另外，在上述实施方式中，使用了利用叶轮21揽拌/混合铁水锅14中的铁水16的机 械揽拌式脱硫装置20a、20b，但本发明不限于此。例如，铁水16的揽拌中可W不使用叶轮21 等机械揽拌式的脱硫装置，而使用通过从顶吹喷枪喷射的气体、或者从浸溃于铁水16中的 喷枪、设置于铁水锅14的底部的风口喷射的气体进行揽拌的气体揽拌式的脱硫装置。此时， 脱硫剂18可W如第一实施方式那样进行上方添加，也可W与来自喷射揽拌气体的喷枪的揽 拌气体一起喷射。进而，在运种气体揽拌式的脱硫装置中，还可W使用转炉或鱼雷罐 (to巧edo)等可容纳铁水16的其它容器来代替铁水锅14。
[0077] 另外，在上述实施方式中，使生石灰与氧化侣混合，然后进行预烙融，由此制造侣 酸巧，但本发明不限于此。例如，侣酸巧可W使用主要成分为由化0和Al2〇3形成的多种矿物 (3Ca0 ? Al2〇3、12CaO ? 7Al2〇3、CaO ? Al2〇3、CaO ? 2Al2〇3等）、生石灰及氧化侣，WCaO/Al2〇3 达到与上述实施方式相同的给定质量比的方式，选择和混合多种原材料，进而进行预烙融 而制成的材料。
[007引实施例
[0079] 接下来，W本发明人进行的实验及其结果作为实施例进行说明。
[0080] 在本实施例中，如图1所示，对相当于第一和第二实施方式的2个水平的实施例和3 个水平的比较例进行了实验。在实验中，按照表1所示的各种条件对200吨的铁水16进行脱 硫处理，对处理前和处理后的铁水中的S浓度进行了研究。
[00川在实施例1、3、4中，使用质量浓度比Al203/(Al203+CaO)为0.20且侣酸巧的混合率 为30质量％、75质量％、50质量％的脱硫剂，按照第一实施方式的脱硫方法分别进行了处 理。另外，在实施例2中，使用质量浓度比Al203/(Al203+化0)为0.20且侣酸巧的混合率为30 质量％的脱硫剂，按照第二实施方式的脱硫方法进行了处理。另外，在比较例1中，使用质量 浓度比Al203/(Ab化+CaO)为0.50且侣酸巧的混合率为75质量％的生石灰与侣酸巧的混合 物作为脱硫剂，与第一实施方式同样地上方添加，进行了处理。另外，在比较例2中，使用将 生石灰97质量％与蛋石3质量％混合而成的混合物作为使用蛋石的脱硫剂，与第一实施方 式同样地上方添加，进行了处理。另外，在比较例3中，仅使用生石灰作为脱硫剂，与第一实 施方式同样地上方添加，进行了处理。需要说明的是，叶轮21的转速、处理时间等其它条件 在所有水平中均相同。
[0082]表 1
[0083]
[0084] 根据实验结果可W确认，对于实施例1~4而言，与比较例3中仅使用生石灰作为脱 硫剂的情况相比，脱硫率得到提高。另外可W确认，对于实施例1~4而言，达到了与比较例1 ~2同等的脱硫率，能够获得与比较例1~2同等的脱硫性能。由此可W确认，根据本实施例 的脱硫方法及脱硫剂，可W不使用氣而获得给定的脱硫性能，且能够降低脱硫处理花费的 成本。
【主权项】
1. 一种铁水的脱硫方法，该方法包括： 在使铁水搅拌而进行脱硫处理时， 在所述铁水中添加脱硫剂，所述脱硫剂是使铝酸钙和生石灰进行混合而得到的，其中， 质量浓度比Al2〇3/(Al2〇3+CaO)为超过0且0.20以下、且铝酸钙的混合率为超过0质量％且75 质量％以下。2. 如权利要求1所述的铁水的脱硫方法，其中，在对所述铁水进行脱硫时，使用机械搅 拌式脱硫装置。3. 如权利要求1或2所述的铁水的脱硫方法，其中，在将所述脱硫剂添加于所述铁水时， 对所述脱硫剂进行上方添加。4. 如权利要求1或2所述的铁水的脱硫方法，其中，在将所述脱硫剂添加于所述铁水时， 将所述脱硫剂经由顶吹喷枪与所述脱硫剂的输送用气体一起进行顶吹添加。5. 如权利要求4所述的铁水的脱硫方法，其中，在向所述顶吹喷枪的输送中使所述铝酸 钙和所述生石灰混合。6. -种脱硫剂，其是使铝酸钙和生石灰进行混合而得到的混合物，其中，质量浓度比 Al2〇3/(Al2〇3+CaO)为超过0且0.20以下、且铝酸钙的混合率为超过0质量％且75质量％以 下。
【文档编号】C21C7/076GK106062216SQ201580010243
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年2月6日
【发明人】市川彰, 中井由枝, 五十川彻, 田中秀荣, 锦织正规
【申请人】杰富意钢铁株式会社