专利名称：一种精炼渣中硫赋存形式的控制方法
技术领域：
本发明涉及的是一种精炼渣中硫赋存形式的控制方法，其特征是在精炼过程中或在精炼结束后的除渣过程中，通过向熔融精炼渣中添加适量的CaF2或CaCl2，或二者的混合物，以控制精炼渣中硫组分的赋存形式，为后续工序渣中硫的脱除，对其进行循环利用创造条件。
背景技术：
LF精炼由于工艺流程简便，精炼成本相对较低，已成为开发品种、提高质量的主要精炼方法之一。目前，大多数高质量品种钢都要经过LF炉精炼处理，以进一步脱硫以及去除钢中的非金属夹杂物。在精炼过程中，通常采用CaO-SiO2-Al2O3渣系进行脱硫，而由此产生的精炼废渣每年可达500-1000万吨。研究表明，LF精炼废渣中含有大量的CaO、SiO2,Al2O3和MgO等物质，这些组分与冶金生产过程中使用的部分原料成分相近，而且，由于各组分在渣中分布均匀，因此精炼废渣的熔点低、熔化速度快、碱度高、氧化性低，可用做烧结或炼钢助熔剂使用，甚至可以进一步作为精炼渣循环利用。但是，由于精炼废渣中S组分的含量较高，在作为返回料再利用时会发生“回硫”现象，从而限制了精炼废渣的回收再利用。因此，如若充分回收利用精炼废渣，就必须首先将废渣中的硫脱除。为此人们开展了诸多研究，例如，利用亚临界水对精炼废渣中进行水化处理以及通过高温氧化处理，以期待通过下列反应将渣中的CaS脱除。CaS(s)+2H20(l, g) =Ca (OH) 2 (s)+H2S (g)(I)
CaS (s)+O2 (g) =CaO (g)+SO2 (g)(2)
但是，诸多研究结果表明，无论通过何种处理方式，均不能将精炼废渣中的S组分有效脱除。即，通过目前的任何处理方式，均不能达到使精炼废渣进行回收再利用的目的。这是因为，精炼过程中的脱硫产物CaS在高温下已与精炼渣的主要成分12Ca0 ·7Α1203发生了如下反应，形成了 IlCaO · 7Α1203 · CaS固溶体。12Ca0 · 7A1203 (s) +CaS (s) =1 ICaO · 7A1203 · CaS (s) +CaO (s)(3)
由于进入固溶体晶格结构中的S元素在水化和氧化过程中难以与H2O和空气反应，因此不能在上述的处理过程中有效去除。
发明内容
基于目前LF精炼过程中脱硫产物CaS与精炼渣的主要成分12Ca0 · 7A1203反应，以IlCaO · 7A1203 · CaS固溶体的赋存形式存在，致使后续工艺通过氧化或水化过程难以有效去除的生产现状。因此，如何控制精炼渣中硫元素的赋存形式，使之能在水化或氧化过程中有效去除是精炼废渣能否实现冶金循环利用的技术关键。本发明的目的在于提供一种精炼渣中硫赋存形式的控制方法，使精炼渣中的硫组分以非固溶体的形式赋存，从而能够在后续水化或氧化脱硫处理过程中被有效脱除。本发明目的实现是通过在精炼过程中或在精炼结束后的除渣过程中，向熔融精炼渣中添加适量的CaF2或CaCl2，或二者的混合物，控制精炼渣中IlCaO · 7A1203 · CaS固溶体的生成或使已经生成的IlCaO · 7A1203 · CaS固溶体按下式发生置换反应。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)被置换出来并以游离状态存在的CaS在水化和氧化脱硫处理过程中通过式(I)和式
(2)即可以很容易地脱除，进而实现精炼废渣的循环再利用。本发明具体的技术方案为LF精炼过程中或精炼结束后除渣过程中，向熔融精炼渣中加入O. 5°/Γ20%的CaF2或CaCl2,或二者的混合物，达到控制脱硫产物以游离CaS的赋存形式存在的目的。本发明具有以下优点
(I)可以利用精炼或除渣过程中很方便地加入CaF2或CaCl2,或二者的混合物，不需要特别的添加工序，工艺过程简单。(2)添加了 CaF2*CaCl2，或二者的混合物后的精炼废渣，可以很容易地脱除其中的CaS，进而实现精炼废渣的循环再利用。下面通过具体实施例进一步阐述本发明的特点，必须声明的是本发明绝非只局限于该实施例。
附图I为实施例I中未加CaF2的水冷渣样的SEM照片。附图2为实施例I中加CaF2的水冷渣样的SEM照片。附图3为实施例2中加CaCl2的水冷渣样的SEM照片。附图4为实施例3中加CaF2+ CaCl2的缓慢冷却渣样的SEM照片。
具体实施例方式实施例I
在LF精炼处理过程中，以铝酸钙预熔渣为精炼渣系对X60管线钢进行深脱硫。待脱硫处理进行20min后，取渣样；随后向熔融铝酸钙精炼渣中加入5%的CaF2,并取渣样。所取渣样均置于水中急冷后对其进行分析检测，加CaF2前、后所取渣样的扫描电镜照片分别如图I、图2所示，其对应渣样的能谱分析结果分别如表I、表2所示。由检测分析结果可知，没有加CaF2的精炼渣，其脱硫产物以IlCaO · 7A1203 · CaS的形态存在，而添加CaF2的精炼渣，其脱硫产物则以游离CaS的形态存在。表I未加CaF2的水冷渣中各物相元素含量的能谱分析结果
权利要求
1.一种控制精炼渣中硫赋存形式的方法，其特征是在LF精炼过程中，或精炼结束后的除渣过程中，向熔融渣中加入CaF2,或CaCl2,或二者的混合物以控制精炼渣中硫组分的赋存形式，使其以游离CaS的形态存在，为后续工序渣中硫的脱除，对其进行循环利用创造条件。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，加入O.5°/Γ20%的CaF2。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，加入O.5°/Γ20%的CaCl2。
4.根据权利要求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
本发明提出一种控制LF精炼脱硫渣中S组分赋存形式的一种方法。其特征是在LF精炼过程中，或精炼结束后的除渣过程中，向熔融渣中加入0.5%~20%的CaF2或CaCl2，或二者的混合物，以控制精炼渣中硫组分的赋存形式，使其以游离CaS的形态存在，为后续工序渣中硫的脱除，对其进行循环利用创造条件。
文档编号C21C7/064GK102925627SQ20121048812
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者于景坤, 颜正国, 戴文斌, 吕宁宁 申请人:东北大学