專利名稱：一種精煉渣中硫賦存形式的控制方法
技術領域：
本發明涉及的是一種精煉渣中硫賦存形式的控制方法，其特征是在精煉過程中或在精煉結束后的除渣過程中，通過向熔融精煉渣中添加適量的CaF2或CaCl2，或二者的混合物，以控制精煉渣中硫組分的賦存形式，為后續工序渣中硫的脫除，對其進行循環利用創造條件。
背景技術：
LF精煉由于工藝流程簡便，精煉成本相對較低，已成為開發品種、提高質量的主要精煉方法之一。目前，大多數高質量品種鋼都要經過LF爐精煉處理，以進一步脫硫以及去除鋼中的非金屬夾雜物。在精煉過程中，通常采用CaO-SiO2-Al2O3渣系進行脫硫，而由此產生的精煉廢渣每年可達500-1000萬噸。研究表明，LF精煉廢渣中含有大量的CaO、SiO2,Al2O3和MgO等物質，這些組分與冶金生產過程中使用的部分原料成分相近，而且，由于各組分在渣中分布均勻，因此精煉廢渣的熔點低、熔化速度快、堿度高、氧化性低，可用做燒結或煉鋼助熔劑使用，甚至可以進一步作為精煉渣循環利用。但是，由于精煉廢渣中S組分的含量較高，在作為返回料再利用時會發生“回硫”現象，從而限制了精煉廢渣的回收再利用。因此，如若充分回收利用精煉廢渣，就必須首先將廢渣中的硫脫除。為此人們開展了諸多研究，例如，利用亞臨界水對精煉廢渣中進行水化處理以及通過高溫氧化處理，以期待通過下列反應將渣中的CaS脫除。CaS(s)+2H20(l, g) =Ca (OH) 2 (s)+H2S (g)(I)
CaS (s)+O2 (g) =CaO (g)+SO2 (g)(2)
但是，諸多研究結果表明，無論通過何種處理方式，均不能將精煉廢渣中的S組分有效脫除。即，通過目前的任何處理方式，均不能達到使精煉廢渣進行回收再利用的目的。這是因為，精煉過程中的脫硫產物CaS在高溫下已與精煉渣的主要成分12Ca0 ·7Α1203發生了如下反應，形成了 IlCaO · 7Α1203 · CaS固溶體。12Ca0 · 7A1203 (s) +CaS (s) =1 ICaO · 7A1203 · CaS (s) +CaO (s)(3)
由于進入固溶體晶格結構中的S元素在水化和氧化過程中難以與H2O和空氣反應，因此不能在上述的處理過程中有效去除。

發明內容
基于目前LF精煉過程中脫硫產物CaS與精煉渣的主要成分12Ca0 · 7A1203反應，以IlCaO · 7A1203 · CaS固溶體的賦存形式存在，致使后續工藝通過氧化或水化過程難以有效去除的生產現狀。因此，如何控制精煉渣中硫元素的賦存形式，使之能在水化或氧化過程中有效去除是精煉廢渣能否實現冶金循環利用的技術關鍵。本發明的目的在于提供一種精煉渣中硫賦存形式的控制方法，使精煉渣中的硫組分以非固溶體的形式賦存，從而能夠在后續水化或氧化脫硫處理過程中被有效脫除。本發明目的實現是通過在精煉過程中或在精煉結束后的除渣過程中，向熔融精煉渣中添加適量的CaF2或CaCl2，或二者的混合物，控制精煉渣中IlCaO · 7A1203 · CaS固溶體的生成或使已經生成的IlCaO · 7A1203 · CaS固溶體按下式發生置換反應。IICaO · 7A1203 · CaS (s) +CaF2 (s, I) =IlCaO · 7A1203 · CaF2 (s) +CaS (s)(4)I ICaO · 7A1203 · CaS (s) +CaCl2 (s, I) =1 ICaO · 7A1203 · CaCl2 (s) +CaS (s) (5)被置換出來并以游離狀態存在的CaS在水化和氧化脫硫處理過程中通過式(I)和式
(2)即可以很容易地脫除，進而實現精煉廢渣的循環再利用。本發明具體的技術方案為LF精煉過程中或精煉結束后除渣過程中，向熔融精煉渣中加入O. 5°/Γ20%的CaF2或CaCl2,或二者的混合物，達到控制脫硫產物以游離CaS的賦存形式存在的目的。本發明具有以下優點
(I)可以利用精煉或除渣過程中很方便地加入CaF2或CaCl2,或二者的混合物，不需要特別的添加工序，工藝過程簡單。(2)添加了 CaF2*CaCl2，或二者的混合物后的精煉廢渣，可以很容易地脫除其中的CaS，進而實現精煉廢渣的循環再利用。下面通過具體實施例進一步闡述本發明的特點，必須聲明的是本發明絕非只局限于該實施例。


附圖I為實施例I中未加CaF2的水冷渣樣的SEM照片。附圖2為實施例I中加CaF2的水冷渣樣的SEM照片。附圖3為實施例2中加CaCl2的水冷渣樣的SEM照片。附圖4為實施例3中加CaF2+ CaCl2的緩慢冷卻渣樣的SEM照片。
具體實施例方式實施例I
在LF精煉處理過程中，以鋁酸鈣預熔渣為精煉渣系對X60管線鋼進行深脫硫。待脫硫處理進行20min后，取渣樣；隨后向熔融鋁酸鈣精煉渣中加入5%的CaF2,并取渣樣。所取渣樣均置于水中急冷后對其進行分析檢測，加CaF2前、后所取渣樣的掃描電鏡照片分別如圖I、圖2所示，其對應渣樣的能譜分析結果分別如表I、表2所示。由檢測分析結果可知，沒有加CaF2的精煉渣，其脫硫產物以IlCaO · 7A1203 · CaS的形態存在，而添加CaF2的精煉渣，其脫硫產物則以游離CaS的形態存在。表I未加CaF2的水冷渣中各物相元素含量的能譜分析結果
權利要求
1.一種控制精煉渣中硫賦存形式的方法，其特征是在LF精煉過程中，或精煉結束后的除渣過程中，向熔融渣中加入CaF2,或CaCl2,或二者的混合物以控制精煉渣中硫組分的賦存形式，使其以游離CaS的形態存在，為后續工序渣中硫的脫除，對其進行循環利用創造條件。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，加入O.5°/Γ20%的CaF2。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，加入O.5°/Γ20%的CaCl2。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，加入O.5°/Γ20%的CaF2和CaCl2的混合物，二者以任意比例混合。
全文摘要
本發明提出一種控制LF精煉脫硫渣中S組分賦存形式的一種方法。其特征是在LF精煉過程中，或精煉結束后的除渣過程中，向熔融渣中加入0.5%~20%的CaF2或CaCl2，或二者的混合物，以控制精煉渣中硫組分的賦存形式，使其以游離CaS的形態存在，為后續工序渣中硫的脫除，對其進行循環利用創造條件。
文檔編號C21C7/064GK102925627SQ20121048812
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月27日 優先權日2012年11月27日
發明者于景坤, 顏正國, 戴文斌, 呂寧寧 申請人:東北大學