一种炉外处理用脱硫剂及其制备方法 【技术领域】
本发明属于钢铁冶金用脱硫剂技术领域。具体涉及一种炉外处理用脱硫剂及其制备方法。
技术背景
为了提高钢材产品质量及降低生产成本，缩短生产周期，炉外处理在钢铁生产过程中越来越被重视。炉外处理是铁水预处理与钢水炉外精炼的统称，是指在冶炼炉(高炉、转炉、电炉)生产铁水、钢水的基础上，以更加经济、有效的方法改进铁水、钢液的物理与化学性能的冶金手段。
钢铁冶炼炉外处理过程中会产生大量废渣，由于碱度高、含金属颗粒及有害元素等原因，其利用途径及利用率极为有限，露天堆置或填埋处理则会对地表环境和地下水产生较严重的污染。
目前，炉外处理废渣主要被当做普通的建筑材料，应用于铺路基、填海，其碱度高以及冶金性能等特点未被有效发挥，自身价值未被充分利用；有少量在农业中作为硅肥、磷肥和土壤改良剂，或在制造业中作为陶瓷、玻璃等原料，这与冶金工业生成的大渣量并不能匹配。
炉外处理废渣亦被应用于冶金行业：以烧结原料使用，可以回收废渣中Fe、CaO等成分，降低烧结矿燃料消耗。但由于对烧结成品有害元素含量的要求，只有有害元素含量低的废渣才能被利用；国内外亦有向精炼废渣中添加石灰及萤石制备精炼剂，用于钢水精炼，废渣回收利用率为30～45％，废渣的循环利用减少了精炼过程石灰、萤石的使用量，降低了能耗，节约了生产成本，但是由于其废渣中硫含量高，导致脱硫剂中硫含量偏高，影响其脱硫能力，且炉渣回收利用率较低。
“一种钢水精炼剂及其制备方法”(CN 200710052744.8)专利技术，该钢水精炼剂的主要成分为60～90wt％的钢包炉精炼废渣、4～15wt％的CaO、6～25wt％的Al2O3混合物以及占上述混合物重量15～25wt％的浓度为5wt％至饱和的氯化镁溶液。该钢水精炼剂的制备方法为，将上述各组分均匀混合后制粒，然后放入加热炉中在600～900℃条件下加热1.5～3小时，出炉后自然冷却。为保证一定的脱硫能力和粘结性，加入的氯化镁溶液浓度需达到一定值(＞0.5wt％)，这不仅增加了生产成本，过多的卤族元素的存在对精炼剂性能也产生了不利影响，同时，由于制备过程中需要在加热炉中进行长时间高温加热，精炼剂的制备过程能耗较大。
“一种钢包炉钢水精炼剂及其制备方法”(CN 200810048673.9)专利技术，该钢水精炼剂的主要成分为50～90wt％的钢包炉精炼废渣、4～20wt％的CaO、6～30wt％的Al2O3混合物和重量百分浓度为0.3～3wt％粘结剂溶液。其制备方法是将精炼废渣放入加热炉中在800～1000℃条件下通水蒸气加热0.5～1.5小时，出炉自然冷却后，将其与占上述混合物重量5～15wt％的重量百分浓度为0.3～3wt％的粘结剂溶液均匀混合制粒，在100～200℃条件下烘干1～3小时。该精炼剂制备过程中亦需要在加热炉中进行长时间高温加热，精炼剂的制备过程能耗较大。
【发明内容】
本发明旨在克服上述技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、能耗小、成本低的炉外处理用脱硫剂的制备方法，用该方法所制备的脱硫剂冶金性能好和脱硫能力强。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：先按固液比为1∶(2～8)将炉外处理废渣放入温度为80～374℃的水中，搅拌2～60分钟，再进行过滤，干燥；然后将30～80wt％的经上述处理后的炉外处理废渣和20～70％的添加剂混匀装袋或分别装袋。
炉外处理废渣的化学组分为：CaO为30～65wt％，SiO2为8～35wt％，Al2O3为2～30％，S为0.2～3.5wt％，其余为MgO、CaF2、MnO、FeO、P以及其它杂质；炉外处理废渣的颗粒粒度≤0.4mm。
添加剂是按下列组分及其含量混匀装袋或分别装袋：
石灰 70～100wt％；
铝土矿、氧化铝、萤石中的一种 0～30wt％；
铝丸、电石中的一种 0～10wt％。
所述的石灰的CaO含量≥80wt％，铝土矿的Al2O3含量≥40wt％，萤石的CaF2含量≥90wt％，电石的CaC2含量≥70wt％；石灰、铝土矿和氧化铝的颗粒粒度≤0.4mm，萤石粒度≤15mm，铝丸粒度≤20mm，电石粒度≤80mm。
所述的干燥或为自然干燥或为人工烘干，干燥后的炉外处理废渣的水分含量≤0.5wt％。
由于采用上述技术方案，本发明针对现有废渣制备精炼剂过程中采用高温焙烧或水蒸气加热处理温度高、时间长、能耗高且易于引入杂质元素等缺陷，利用水对废渣进行去硫处理，去硫处理工艺简单，处理条件易于实现，处理温度低，处理时间短，能耗低且不会引入杂质。由于去硫处理降低了废渣中有害元素硫，在制备炉外处理脱硫剂时废渣利用量大，添加剂加入量小，有利于脱硫剂成本的降低。考虑到脱硫剂使用过程中的实际情况，采取了不同的添加剂配制方案，有利于改善脱硫剂的冶金性能和提高脱硫剂的脱硫能力。
因此，本发明具有工艺简单、能耗低和成本低的特点；所制备的炉外处理脱硫剂冶金性能好和脱硫能力强。
【具体实施方式】
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对本发明保护范围的限制：
为避免重复，先将炉外处理废渣的化学组分和物理性能、添加剂各组分的理化性能统一描述如下，下面各实施例中将不赘述。
炉外处理废渣的化学组分为：CaO为30～65wt％，SiO2为8～35wt％，Al2O3为2～30％，S为0.2～3.5wt％，其余为MgO、CaF2、MnO、FeO、P以及其它杂质。
炉外处理废渣地颗粒粒度≤0.4mm；干燥后的炉外处理废渣的水分含量≤0.5wt％。
添加剂各组分中：石灰的CaO含量≥80wt％，铝土矿的Al2O3含量≥40wt％，萤石的CaF2含量≥90wt％，电石的CaC2含量≥70wt％；石灰、铝土矿和氧化铝的颗粒粒度≤0.4mm，萤石粒度≤15mm，铝丸粒度≤20mm，电石粒度≤80mm。
实施例1
一种炉外处理用脱硫剂及其制备方法，先按固液比为1∶(2～5)将炉外处理废渣放入温度为250～374℃的水中，搅拌2～30分钟，再进行过滤，人工烘干；然后将30～55wt％的经上述处理后的炉外处理废渣和45～70％的石灰分别装袋。
实施例2
一种炉外处理用脱硫剂及其制备方法，先按固液比为1∶(5～8)将炉外处理废渣放入温度为80～250℃的水中，搅拌30～60分钟，再进行过滤，自然干燥；然后将55～80wt％的经上述处理后的炉外处理废渣和20～45％的石灰混匀装袋。
实施例3
一种炉外处理用脱硫剂及其制备方法。先按固液比为1∶(2～4)将炉外处理废渣放入温度为300～374℃的水中，搅拌2～20分钟，再进行过滤，人工烘干；然后将60～80wt％的经上述处理后的炉外处理废渣和20～40％的添加剂分别装袋。
添加剂按下列组分及其含量分别装袋：
石灰 70～85wt％；
氧化铝 15～30wt％。
实施例4
一种炉外处理用脱硫剂及其制备方法。添加剂按下列组分及其含量分别装袋：
石灰 90～95wt％；
铝丸 5～10wt％。
其余同实施例3。
实施例5
一种炉外处理用脱硫剂及其制备方法。添加剂按下列组分及其含量分别装袋：
石灰 80～96wt％；
氧化铝 3～15wt％；
铝丸 1～5wt％。
其余同实施例3。
实施例6
一种炉外处理用脱硫剂及其制备方法。添加剂按下列组分及其含量分别装袋：
石灰 80～96wt％；
萤石 3～15wt％；
电石 1～5wt％。
其余同实施例3。
实施例7
一种炉外处理用脱硫剂及其制备方法。先按固液比为1∶(4～6)将炉外处理废渣放入温度为80～200℃的水中，搅拌40～60分钟，再进行过滤，自然干燥；然后将45～60wt％的经上述处理后的炉外处理废渣和40～55％的添加剂分别装袋。
添加剂按下列组分及其含量混匀装袋：
石灰 70～85wt％；
铝土矿 15～30wt％。
实施例8
一种炉外处理用脱硫剂及其制备方法。添加剂按下列组分及其含量混匀装袋：
石灰 90～95wt％；
电石 5～10wt％。
其余同实施例7。
实施例9
一种炉外处理用脱硫剂及其制备方法。添加剂按下列组分及其含量混匀装袋：
石灰 80～96wt％；
氧化铝 3～15wt％；
电石 1～5wt％。。
其余同实施例7。
实施例10
一种炉外处理用脱硫剂及其制备方法。添加剂按下列组分及其含量混匀装袋：
石灰 80～96wt％；
铝土矿 3～15wt％；
电石 1～5wt％。
其余同实施例7。
实施例11
一种炉外处理用脱硫剂及其制备方法。先按固液比为1∶(6～8)将炉外处理废渣放入温度为200～300℃的水中，搅拌20～40分钟，再进行过滤，人工烘干；然后将30～45wt％的经上述处理后的炉外处理废渣和55～70％的添加剂分别装袋。
添加剂按下列组分及其含量分别装袋：
石灰 70～85wt％；
萤石 15～30wt％。
实施例12
一种炉外处理用脱硫剂及其制备方法。添加剂按下列组分及其含量混匀装袋：
石灰 80～95wt％；
铝土矿 15～20wt％；
其余同实施例11。
实施例13
一种炉外处理用脱硫剂及其制备方法。添加剂按下列组分及其含量混匀装袋：
石灰 80～96wt％；
铝土矿 3～15wt％；
电石 1～5wt％。
其余同实施例11。
实施例14
一种炉外处理用脱硫剂及其制备方法。添加剂按下列组分及其含量混匀装袋：
石灰 80～96wt％；
萤石 3～15wt％；
铝丸 1～5wt％。
其余同实施例11。
本具体实施方式利用水对废渣进行去硫处理，去硫处理工艺简单，处理条件易于实现，处理温度低，处理时间短，能耗低且不会引入杂质。由于去硫处理降低了废渣中有害元素硫，在制备炉外处理脱硫剂时废渣利用量大，添加剂加入量小，有利于脱硫剂成本的降低。考虑到脱硫剂使用过程中的实际情况，采取了不同的添加剂配制方案，有利于改善脱硫剂的冶金性能和提高脱硫剂的脱硫能力。
因此，本具体实施方式具有工艺简单、能耗低和成本低的特点；所制备的炉外处理脱硫剂冶金性能好和脱硫能力强。