專利名稱：一種預熔型鐵鋁酸鈣復合化渣脫磷劑及其制備和使用方法
技術領域：
本發明涉及煉鋼過程的鋼水冶煉領域，尤其涉及一種促進快速成渣、鋼水快速脫磷的預熔型鐵鋁酸鈣復合化渣脫磷劑及其制備和使用方法。
背景技術：
煉鋼過程中，爐渣的快速熔化對冶煉的順行至關重要,傳統煉鋼生產中，一般通過向爐內加入一定數量的螢石、鐵皮/礦石或鐵礬土作為化渣劑，來促進爐渣的快速熔化。螢石中的主要成分CaF2、鐵皮/礦石中的Fe2O3和鐵礬土中的Al2O3,能夠加速爐渣快速熔化。螢石化渣效果雖然很好，但會對爐襯帶來嚴重浸蝕，而且在高溫和爐渣的作用下，螢石中的CaF2會變成有害揮發物，對環境造成污染，轉爐污水外溢還會對環境和農作物造成嚴重破壞；鐵皮/礦石的缺點是要吸收大量熱量，而鐵礬土中的Al2O3雖具有類似螢石的化渣效果， 但煉鋼生產中用鐵礬土，都是原礦類產品，所含的雜質較多，清潔生產是21世紀鋼鐵エ業可持續發展的方向，因此應該研究新型環保的化渣劑。磷在鋼中通常是有害元素，鋼中含磷量超標會影響鋼材的機械性能，因此要嚴加控制。目前，為降低鋼中含磷量，轉爐煉鋼廠一般采用“雙渣法”或“雙聯法”エ藝技術以及添加含鐵氧化物或鐵酸鈣類產品進行脫磷操作。上述“雙渣法”或“雙聯法”方法，エ序繁瑣，處理時間長，會給煉鋼生產的組織帶來很大難度；而添加含鐵氧化物或鐵酸鈣類產品進行脫磷時，含鐵氧化物或鐵酸鈣類產品中的Fe2O3和FeO很快就被還原，作用時間短，而且降溫較大，因此在生產中應用受到一定限制。中國專利CN201010505931. 9(申請號)公開了ー種電爐煉鋼用含硼無氟助熔化渣齊[J，該化渣劑的成分和重量份數比例是硼泥30-50份，鐵礬土 20-40份，生石灰20-40份，氧化鐵5-15份。其制備方法如下將原料充分干燥脫水后按重量份數稱量配料，磨細混勻，然后采用壓球-干燥-燒結或預熔-冷卻-破碎-篩分的方法制成塊狀渣。該發明產品代替螢石、鋁酸鈣及鐵氧化物作助熔劑，消除了氟污染以及減輕了化渣劑對爐襯的侵蝕，但是硼泥資源有限，制作エ藝復雜，且存在易粉化、不易貯存的不足。中國專利CN200610026164. 7 (申請號)公開了ー種轉爐脫磷劑及其制備和使用方法，其特征在于該轉爐脫磷劑由下列按重量百分比組分組成氧化鐵(Fe203)40% 60 %、氧化鈣(CaO) 30 % 50 %、三氧化ニ鋁(Al2O3) I % 10 %、ニ氧化硅(SiO2) I % 10%、氧化鎂(MgO)O. 1% 10%，將上述轉爐脫磷劑的組分粉碎、混合均勻，經1000°C 1550°C預熔，生成鐵鋁酸鈣，冷卻后加工成3 50mm粒狀轉爐脫磷劑。該發明雖具有脫磷效率高、保存期長、單耗低、不含氟、對環境污染小等優點，但由于三氧化ニ鋁(Al2O3)含量較低，氧化鐵(Fe203)作用時間短，因此在使用過程中，存在不能夠持續化渣、出現爐渣“返干”等問題。中國專利CN99112573. 8(專利號)公開了ー種以FeO為主要組成的鐵鱗類化渣劑，其組成為鐵鱗70 90%，煉鐵污泥5 25%，粘結劑I 5%，將原料粉碎、配置、混勻并壓制成球，鐵鱗類化渣劑化渣效果較為顯著，但存在對爐襯侵蝕嚴重、鋼水溫降大、作用時間短、不能夠持續化渣等問題。

發明內容
本發明的目的是提供一種預熔型鐵鋁酸鈣復合化渣脫磷劑及其制備和使用方法，克服現有技術的不足，在既不增加煉鋼時間、煉鋼成本、耐火材料消耗，而且又不降低生產能力的條件下，提高脫磷率同時保證良好的化渣效果和較高的脫磷作用。為解決上述技術問題，本發明的技術方案是一種預熔型鐵鋁酸鈣復合化渣脫磷劑，按重量百分比其各原料配比如下鈣基原料20 40%、鋁基原料20 40%、鐵基氧化物30 50% ; 制成的脫磷劑產品中按重量百分比其各組成成分為CaO 20 40%、Al2O320 40%、Fe20330 50%、其它雜質總和彡5% ；該產品的物相中CaOnAl2O3彡30%，CaOnFe2O3 彡 30%，熔點彡 1280°C ；所述鈣基原料的主要成分氧化鈣的含量不小于80%，包括礦物原料如方解石、石灰石，以及富含氧化鈣的工業廢棄物如電石渣、生石灰粉、造紙白泥、鈣粉中的一種或一種以上；所述鋁基原料的主要成分氧化鋁的含量不小于70%，包括礦物原料鋁礬土，以及富含氧化鋁的工業廢棄物如鋁灰、鋁渣中的一種或一種以上；所述鐵基原料的主要成分氧化鐵的含量不小于90%，包括鋼鐵廠產生的含氧化鐵的副產品與廢棄物如鐵皮、鐵鱗、塵泥、除塵灰中的一種或一種以上。所述原料中按重量百分比的比例還加入2% 5%的鋇基原料；制成的脫磷劑產品中按重量百分比其各組成成分為CaO 20 40%、A1203 20 40%、Fe20330 50%、Ba0 ( 5%、其它雜質總和彡5% ;該產品的物相中CaOnAl2O3彡30%，CaOnFe2O3彡30%，熔點彡1280°C；所述鋇基原料的主要成分氧化鋇或硫酸鋇的含量不小于40%，包括氧化鋇、鋇渣中的一種或一種以上。所述原料中按重量百分比的比例還加入2% 5%的硼基原料；制成的脫磷劑產品中按重量百分比其各組成成分為CaO 20 40%、A1203 20 40%、Fe20330 50%、B203 ( 5%、其它雜質總和彡5% ;該產品的物相中CaOnAl2O3彡30%，CaOnFe2O3彡30%，熔點彡1280°C；所述硼基原料的主要成分氧化硼的含量不小于40%，包括硼砂、硼泥、硼渣中的一種或一種以上。所述原料中在添加鋇基原料的基礎上按重量百分比的比例還加入2% 5%的硼基原料；制成的脫磷劑產品中按重量百分比其各組成成分為=CaO 20 40%、Al2O320 40%、Fe20330 50%、BaO ( 5%、B2O3 ( 5%、其它雜質總和彡5% ；該產品的物相中CaOnAl2O3彡30%，CaOnFe2O3彡30%，熔點彡1280°C;所述硼基原料的主要成分氧化硼的含量不小于40%，包括硼砂、硼泥、硼渣中的一種或一種以上。所述一種預熔型鐵鋁酸鈣復合化渣脫磷劑的制備和使用方法，先將各原料分別制成粒度< 3mm的粉末，再按比例混合，然后加入高溫容器中，熔煉溫度1350 1550°C，充分熔化后，出爐冷卻，經破碎，制成20 70_的塊狀預熔型鐵鋁酸鈣復合化渣脫磷劑產品，在轉爐冶煉過程中，按5 10kg/T 鋼比例分批加入鋼水中即可。與現有技術相比，本發明的有益效果是
I)熔點低，熔速快，能促進快速成渣、促進鋼水快速脫磷，化渣效果好，可保證冶煉順行，縮短冶煉時間，脫磷率高，脫磷率可達90%以上，尤其適用于生產低磷鋼和潔凈鋼；2)可取代螢石，減少爐襯的浸蝕，提高爐襯壽命；3)降低石灰消耗，降低氧耗，同時還能降低鋼鐵料消耗，提高金屬收得率；4)產品性能穩定，不變質，不吸水，無粉化，無氟，便于儲存和運輸，污染小，有利環保。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步說明
實施例I原料鈣基原料30 %、鋁基原料30 %、鐵基氧化物40 %。制備先將各原料分別制成粒度< 3mm的粉末，再按比例混合，然后加入高溫容器中，熔煉溫度1550°C，充分熔化后，出爐冷卻，經破碎，制成20 70mm的塊狀預熔型鐵鋁酸鈣復合化渣脫磷劑產品。產品成分CaO28%、Al2O3 29%、Fe2O3 38%、其它雜質總和 5%。使用在轉爐冶煉過程中，分三批向鋼中加入10kg/T鋼的預熔型化渣脫磷劑產品，成渣快、化渣效果好，冶煉時間與未加化渣脫磷劑的爐次相比縮短I. 5分鐘，終點時鋼水脫磷率達92%。實施例2原料鈣基原料25%、鋁基原料35%、鐵基氧化物40%。制備同實施例I。產品成分CaO24%、Al2O3 33%、Fe2O3 38%、其它雜質總和 5%。使用在轉爐冶煉過程中，分三批向鋼中加入8kg/T鋼的預熔型化渣脫磷劑產品，成渣快、化渣效果好，冶煉時間與未加化渣脫磷劑的爐次相比縮短2分鐘，終點時鋼水脫磷率達91%。實施例3原料鈣基原料35%、鋁基原料25%、鐵基氧化物40%。制備同實施例I。產品成分CaO33%、Al2O3 24%、Fe2O3 38%、其它雜質總和 5%。使用在轉爐冶煉過程中，分三批向鋼中加入7kg/T鋼的預熔型化渣脫磷劑產品，成渣快、化渣效果好，冶煉時間與未加化渣脫磷劑的爐次相比縮短2分鐘，終點時鋼水脫磷率達91%。實施例4施原料鈣基原料26%、鋁基原料27%、鐵基氧化物37%、鋇基原料5%、硼基原料5%。制備同實施例I。產品成分CaO 25%、Al203 26%、Fe20336%、Ba04%、B2034%、其它雜質總和5% o使用在轉爐冶煉過程中，分三批向鋼中加入7kg/T鋼的預熔型化渣脫磷劑產品，成渣快、化渣效果好，冶煉時間與未加化渣脫磷劑的爐次相比縮短2. 6分鐘，終點時鋼水脫磷率達93%。實施例5原料鈣基原料30%、鋁基原料30%、鐵基氧化物35%，鋇基原料5%。制備同實施例 I。產品成分CaO 29%、Al2O3 29%、Fe2O3 33%、BaO 4%、其它雜質總和 5%。
使用在轉爐冶煉過程中，分三批向鋼中加入10kg/T鋼的預熔型化渣脫磷劑產品，成渣快、化渣效果好，冶煉時間與未加化渣脫磷劑的爐次相比縮短I. 4分鐘，終點時鋼水脫磷率達93%。實施例6原料鈣基原料32%、鋁基原料33%、鐵基氧化物30%、硼基原料5%。制備同實施例 I。產品成分CaO 30%、Al2O3 32%、Fe203 29%、B2034%、其它雜質總和 5%。使用在轉爐冶煉過程中，分三批向鋼中加入8kg/T鋼的預熔型化渣脫磷劑產品，成渣快、化渣效果好，冶煉時間與未加化渣脫磷劑的爐次相比縮短2. 4分鐘，終點時鋼水脫磷率達92%。 上述實施例中，鈣基原料的主要成分氧化鈣的含量不小于80%，包括礦物原料如方解石、石灰石，以及富含氧化鈣的工業廢棄物如電石渣、生石灰粉、造紙白泥、鈣粉中的一種或一種以上；鋁基原料的主要成分氧化鋁的含量不小于70%，包括礦物原料鋁礬土，以及富含氧化鋁的工業廢棄物如鋁灰、鋁渣中的一種或一種以上；鐵基原料的主要成分氧化鐵的含量不小于90%，包括鋼鐵廠產生的含氧化鐵的副產品與廢棄物如鐵皮、鐵鱗、塵泥、除塵灰中的一種或一種以上。鋇基原料的主要成分氧化鋇或硫酸鋇的含量不小于40%，包括氧化鋇、鋇渣中的一種或一種以上。硼基原料的主要成分氧化硼的含量不小于40%，包括硼砂、硼泥、硼洛中的一種或一種以上。
權利要求
1.一種預熔型鐵鋁酸鈣復合化渣脫磷劑，其特征在于，按重量百分比其各原料配比如下鈣基原料20 40%、鋁基原料20 40%、鐵基氧化物30 50% ; 制成的脫磷劑產品中按重量百分比其各組成成分為=CaO 20 40%、Al2O3 20 40%、Fe20330 50%、其它雜質總和彡5% ;該產品的物相中CaOnAl2O3彡30%,CaO^nFe2O3彡30%,熔點彡12800C ； 所述鈣基原料的主要成分氧化鈣的含量不小于80%，包括礦物原料如方解石、石灰石，以及富含氧化鈣的工業廢棄物如電石渣、生石灰粉、造紙白泥、鈣粉中的一種或一種以上； 所述鋁基原料的主要成分氧化鋁的含量不小于70%，包括礦物原料鋁礬土，以及富含氧化鋁的工業廢棄物如鋁灰、鋁渣中的一種或一種以上； 所述鐵基原料的主要成分氧化鐵的含量不小于90%，包括鋼鐵廠產生的含氧化鐵的副產品與廢棄物如鐵皮、鐵鱗、塵泥、除塵灰中的一種或一種以上。
2.根據權利要求I所述的一種預熔型鐵鋁酸鈣復合化渣脫磷劑，其特征在于，所述原料中按重量百分比的比例還加入2% 5%的鋇基原料；制成的脫磷劑產品中按重量百分比其各組成成分為CaO 20 40%、Al2O3 20 40%、Fe20330 50%、BaO彡5%、其它雜質總和彡5% ;該產品的物相中CaOnAl2O3彡30%, CaOnFe2O3彡30%，熔點彡1280°C ； 所述鋇基原料的主要成分氧化鋇或硫酸鋇的含量不小于40%，包括氧化鋇、鋇渣中的一種或一種以上。
3.根據權利要求I所述的一種預熔型鐵鋁酸鈣復合化渣脫磷劑，其特征在于，所述原料中按重量百分比的比例還加入2% 5%的硼基原料；制成的脫磷劑產品中按重量百分比其各組成成分為CaO 20 40%、Al2O3 20 40%、Fe20330 50%、B2O3 ( 5%、其它雜質總和彡5% ;該產品的物相中CaOnAl2O3彡30%, CaOnFe2O3彡30%，熔點彡1280°C ； 所述硼基原料的主要成分氧化硼的含量不小于40%，包括硼砂、硼泥、硼渣中的一種或一種以上。
4.根據權利要求2所述的一種預熔型鐵鋁酸鈣復合化渣脫磷劑，其特征在于，所述原料中按重量百分比的比例還加入2% 5%的硼基原料；制成的脫磷劑產品中按重量百分比其各組成成分為CaO 20 40%、A1203 20 40%、Fe20330 50%,BaO ( 5%,B2O3 ( 5%、其它雜質總和彡5% ;該產品的物相中CaOnAl2O3彡30%, CaOnFe2O3彡30%，熔點彡1280°C ； 所述硼基原料的主要成分氧化硼的含量不小于40%，包括硼砂、硼泥、硼渣中的一種或一種以上。
5.權利要求I所述一種預熔型鐵鋁酸鈣復合化渣脫磷劑的制備和使用方法，其特征在于先將各原料分別制成粒度< 3mm的粉末，再按比例混合，然后加入高溫容器中，熔煉溫度1350 1550°C，充分熔化后，出爐冷卻，經破碎，制成20 70mm的塊狀預熔型鐵鋁酸鈣復合化渣脫磷劑產品，在轉爐冶煉過程中，按5 10kg/T 鋼比例分批加入鋼水中即可。
全文摘要
本發明涉及煉鋼過程的鋼水冶煉領域，尤其涉及一種預熔型鐵鋁酸鈣復合化渣脫磷劑及其制備和使用方法，其特征在于，按重量百分比其各原料配比如下鈣基原料20～40%、鋁基原料20～40%、鐵基氧化物30～50%；所述原料中按重量百分比的比例還加入鋇基原料；所述原料中按重量百分比的比例進一步還加入硼基原料。與現有技術相比，本發明的有益效果是1)熔點低，熔速快，能促進快速成渣、促進鋼水快速脫磷，化渣效果好，縮短冶煉時間，脫磷率可達90%以上，尤其適用于生產低磷鋼和潔凈鋼；2)可取代螢石，提高爐襯壽命；3)降低消耗，提高金屬收得率；4)產品性能穩定，不變質，無粉化，無氟，便于儲存運輸，污染小，有利環保。
文檔編號C21C7/064GK102732680SQ20121025472
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月20日 優先權日2012年7月20日
發明者鄭彥 申請人:鄭彥