本發明涉及鋼鐵冶金技術領域，特別涉及一種復合脫硫劑及單吹顆粒鎂鐵水復合脫硫方法。
背景技術：
近年來，隨著鋼鐵市場持續低迷，開發高附加值鋼材產品是各鋼鐵企業改善生存條件的一條有效的途徑，高附加值鋼種對硫含量的要求日趨嚴格。并且受市場因素影響，高爐鐵水質量日趨惡化，鐵水鈦含量較高、渣鐵分離困難時，單吹顆粒鎂脫硫工藝生產能力受到嚴峻的考驗，發生硫高改煉異常情況較多，扒渣量急劇增加。現有單吹顆粒鎂脫硫工藝已經無法滿足當前鋼鐵形勢對開發高附加值鋼材產品及降低成本消耗的需求。KR脫硫和復合噴吹脫硫效果相對較好，但是需要進行設備改造，改造成本較高，而且施工過程對現場生產影響較大。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種復合脫硫劑及單吹顆粒鎂鐵水復合脫硫方法，能夠改善鐵水渣的粘度，使渣呈松散狀態，利于扒渣，且脫硫效果好，脫硫劑耗量低，降低了成本消耗。
一方面，為實現上述目的，本發明提供了一種復合脫硫劑，按照質量百分比由以下組分組成：石灰28％～58％，螢石1％～3％，顆粒鎂38％～68％，石墨粉0.3％～1％。
進一步地，所述復合脫硫劑為顆粒狀，目標粒度為0.5-1.6mm。
進一步地，所述石灰、螢石和顆粒鎂的顆粒粒度在0.5-1.6mm之間的比例占95％以上，粒度小于0.5mm和大于1.6mm的比例不大于5％。
進一步地，所述石灰和螢石的水分均＜0.5％。
另一方面，本發明還提供了一種單吹顆粒鎂鐵水復合脫硫方法，包括：
將復合脫硫劑裝入儲料罐；其中，所述復合脫硫劑由質量比為28％～58％的石灰、1％～3％的螢石、38％～68％的顆粒鎂和0.3％～1％的石墨粉組成；
將所述儲料罐中的復合脫硫劑上料至噴吹罐；
將所述噴吹罐中的復合脫硫劑噴進鐵水中進行脫硫。
進一步地，所述將所述儲料罐中的復合脫硫劑上料至噴吹罐，包括：儲料罐壓強控制在0.10-0.20MPa，上料氮氣流量控制在320-350Nm3/h，上料結束后，繼續使用氮氣吹掃上料管路2-3min。
進一步地，所述將所述噴吹罐中的復合脫硫劑噴進鐵水中進行脫硫，具體為：開吹前3min氮氣流量100Nm3/h、噴粉速度8-10kg/min，之后升高噴粉速度至10-14kg/min，噴吹罐壓強控制在0.35MPa-0.50MPa。
進一步地，當所述噴吹罐壓強＞0.55MPa時，氮氣流量增加至110-130Nm3/h，降低噴粉速度至8-10kg/min。
進一步地，所述升高噴粉速度的速率為2kg/min。
進一步地，還包括：每2-3天使用顆粒鎂沖刷儲料罐與噴吹罐之間的上料管路。
本發明實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：
1、本發明實施例中提供的復合脫硫劑，在單吹顆粒鎂的基礎上，通過添加石灰、螢石，加快了鎂在鐵水中的溶解，提高了鎂的利用率，減少鎂的用量，從而降低成本，另外，石灰有利于固化液態鐵渣，改善鐵水渣的粘度，使渣呈松散狀態，利于扒渣；添加螢石有利于渣鐵分離；添加石墨可提高復合脫硫劑的流動性，各組分共同作用，脫硫效果好，脫硫劑耗量低，降低了成本消耗。
2、本發明實施例中提供的單吹顆粒鎂鐵水復合脫硫方法，通過對噴吹的脫硫劑進行改進，對上料、噴吹工藝的控制，提高了鎂的利用率，比單吹鎂粒的成本下降3％左右，能夠改善鐵水渣的粘度，使渣呈松散狀態，利于扒渣，可使扒渣降低5％左右，脫硫后鐵水含硫量最低可降至≤0.003％，且溫降小，達到≤1℃/min。
3、本發明實施例中提供的單吹顆粒鎂鐵水復合脫硫方法，采用現有單吹顆粒鎂裝置進行脫硫，不需要進行設備升級改造，特別適用于采用單吹顆粒鎂脫硫的企業進行脫硫工藝升級。
附圖說明
圖1是本發明實施例提供的單吹顆粒鎂鐵水復合脫硫方法流程圖。
具體實施方式
本發明實施例提供一種復合脫硫劑及單吹顆粒鎂鐵水復合脫硫方法，能夠改善鐵水渣的粘度，使渣呈松散狀態，利于扒渣，且脫硫效果好，脫硫劑耗量低，降低了成本消耗。
為實現上述目的，本發明提供了一種復合脫硫劑，按照質量百分比由以下組分組成：石灰28％～58％，螢石1％～3％，顆粒鎂38％～68％，石墨粉0.3％～1％。
本實施例中，所述復合脫硫劑為顆粒狀，目標粒度為0.5-1.6mm。
本實施例中，所述石灰、螢石和顆粒鎂的顆粒粒度在0.5-1.6mm之間的比例占95％以上，粒度小于0.5mm和大于1.6mm的比例不大于5％，從而在確保混合后的復合脫硫劑熔化速度和脫硫效果的前提下，確保粉劑的流動性，防止噴吹過程系統堵塞。
本實施例中，所述石灰和螢石的水分均＜0.5％，以確保粉劑的流動性。
本發明的復合脫硫劑各組分的選擇是基于以下原理：
由于添加了石灰、螢石，成為大量鎂氣泡的形核中心，縮小了鎂氣泡直徑，減緩了鎂氣泡的上浮速度，增加了鎂在鐵水中的反應時間，加快了鎂在鐵水中的溶解，提高了鎂的利用率，減少了鎂的用量，從而降低了成本。
由于添加了低熔點的螢石，降低了鐵渣的黏度，有利于渣鐵分離；另外CaO有利于固化液態鐵渣，改善鐵水渣的粘度，使渣呈松散狀態，利于扒渣，減少鐵損。
由于添加了石墨C，并且通過合理的控制復合脫硫劑的粒度，提高了復合脫硫粉劑的流動性。
各組分含量的控制是基于以下原因：
石灰用量過大將導致噴吹時間延長，用量過小不利于固化液態鐵渣、改善鐵水渣的粘度，因此將石灰含量控制在28％～58％。螢石用量過大將導致成本浪費、鐵包耐材侵蝕速度增加，用量過小不利于石灰熔化，降低脫硫效果，因此將螢石含量控制在1～3％。顆粒鎂用量過小將導致噴吹時間延長；用量過大使石灰含量降低，不利于固化液態鐵渣、改善鐵水渣的粘度，因此將顆粒鎂含量控制在38％～68％。石墨粉主要起潤滑作用，用量過小潤滑作用不良；用量過大成本增加，并且使其他組分含量降低，不利于脫硫，因此將石墨粉含量控制在0.3～1％。
通過上述內容可以看出，本發明通過對顆粒鎂脫硫劑進行改進，加入石灰、螢石及石墨粉形成復合脫硫劑并合理控制用量，能夠改善鐵水渣的粘度，使渣呈松散狀態，利于扒渣，可以減少鎂的用量，降低了成本，比單吹鎂粒的成本下降3％左右。
本發明還提供了一種使用上述復合脫硫劑進行單吹顆粒鎂鐵水復合脫硫的方法。
一種單吹顆粒鎂鐵水復合脫硫方法，采用現有單吹顆粒鎂裝置，噴吹上述復合脫硫劑進行鐵水脫硫，載氣為氮氣，并采用濃相輸送復合脫硫劑，參見圖1，具體包括以下步驟：
步驟S110：將28％～58％的石灰、1％～3％的螢石、38％～68％的顆粒鎂和0.3％～1％的石墨粉混合后獲得復合脫硫劑并裝入儲料罐；
在步驟S110中，復合脫硫劑為顆粒狀粉劑，目標粒度為0.5-1.6mm。
其中，石灰、螢石和顆粒鎂的顆粒粒度在0.5-1.6mm之間的比例占95％以上，粒度小于0.5mm和大于1.6mm的比例不大于5％，從而在確保混合后的復合脫硫劑熔化速度和脫硫效果的前提下，確保粉劑的流動性，防止噴吹過程系統堵塞。
具體的，石灰和螢石的水分均＜0.5％，以確保粉劑的流動性。
步驟120：將所述儲料罐中的復合脫硫劑上料至噴吹罐；
在步驟S120中，上料時，控制儲料罐壓強為0.10-0.20MPa，上料氮氣流量控制在320-350Nm3/h，依此來控制上料速度。上料結束后，繼續使用氮氣吹掃上料管路2-3min，防止管路內壁附著石灰粉末。
儲料罐壓強控制為0.10-0.20MPa，儲料罐壓強過大或者過小都容易造成上料堵料；上料氮氣流量控制在320-350Nm3/h，上料氮氣流量過小容易造成上料堵料，氮氣流量過大需要氮氣氣源壓力較高。
在該步驟中，每2-3天使用1噸以上顆粒鎂沖刷儲料罐與噴吹罐之間的上料管路，防止管路內壁附著石灰粉末。
步驟130：采用噴槍將所述噴吹罐中的復合脫硫劑噴進鐵水中進行脫硫。
在步驟S130中，脫硫時，可以采用倒″T″型噴槍將復合脫硫劑噴至鐵水中，噴吹量根據鐵水初始硫合量和鋼種目標硫合量確定。具體的，在開吹前3min控制氮氣流量100Nm3/h、噴粉速度8-10kg/min，之后按2kg/min的速率逐漸升高噴粉速度至10-14kg/min，噴吹罐壓強控制在0.35MPa-0.50MPa。當所述噴吹罐壓強＞0.55MPa時，將氮氣流量增加至110-130Nm3/h，降低噴粉速度至8-10kg/min，噴吹結束后，提起噴槍。其中，″噴粉″指噴復合脫硫劑。
氮氣流量、噴粉速度、噴吹罐壓強的參數需要相互匹配。氮氣流量過大將導致噴吹過程噴濺增大，過小易發生系統堵料問題。噴粉速度過大將導致顆粒鎂利用率降低，過小將導致噴吹時間延長。噴吹罐壓強過大或過小都易發生堵料問題。
逐漸升高噴粉速度可以有效降低系統堵料的風險。噴粉升高速率過大可能導致堵料，過小使噴吹時間增加，不利于縮短脫硫周期。
通過上述內容可以看出，本發明通過對噴吹的脫硫劑進行改進，對上料、噴吹參數、操作方式進行優化，提高了鎂的利用率，比單吹鎂粒的成本下降3％左右，能夠改善鐵水渣的粘度，使渣呈松散狀態，利于扒渣，扒渣降低5％左右，脫硫后鐵水合硫量最低可降至≤0.003％，且溫降小，達到≤1℃/min，有效地解決了高鈦或渣、鐵不易分離的鐵水噴吹脫硫、扒渣困難的問題，實現利用原有的單吹顆粒鎂裝置，最終達到復合脫硫的生產效果。
以下通過實施例對本發明作更詳細的描述。這些實施例僅是對本發明最佳實施方式的描述，并不對本發明的范圍有任何的限制。
實施例1
步驟1：經過在破碎后石灰中篩選粒度0.5-1.6mm的石灰顆粒，與螢石、顆粒鎂和石墨粉，按38wt％石灰、1.5wt％螢石、60wt％顆粒鎂(外購：粒度約0.5-1.6mm，含鎂量92％)和0.5wt％石墨粉的比例進行混合，得復合脫硫劑，并使用天車裝入儲料罐中。
步驟2：將復合脫硫劑由儲料罐上料至噴吹罐中，儲料罐壓強正常控制0.15MPa，上料氮氣流量330Nm3/h，依此來控制上料速度。上料結束后，繼續使用氮氣吹掃上料管路2-3min。
15300256爐次，鐵水初始硫含量0.041％，鐵水初始溫度1348℃，鐵水重量218噸，冶煉鋼種目標硫含量0.003％，噴吹復合脫硫劑245kg。
步驟3：下噴槍進行噴吹，開吹前3min氮氣流量100Nm3/h、噴粉速度9kg/min，之后以2kg/min的速率逐漸升高噴粉速度至13kg/min，噴吹罐壓強控制在0.40MPa。噴吹復合脫硫劑247kg，提起噴槍。噴吹結束硫含量0.003％。
實施例2
步驟1：經過在破碎后石灰中篩選粒度0.5-1.6mm的石灰顆粒，與螢石、顆粒鎂和石墨粉，按28wt％石灰、3wt％螢石、68wt％顆粒鎂(外購：粒度約0.5-1.6mm，含鎂量92％)和1wt％石墨粉的比例進行混合，得復合脫硫劑，并使用天車裝入儲料罐中。
步驟2：將復合脫硫劑由儲料罐上料至噴吹罐中，儲料罐壓強正常控制0.1MPa，上料氮氣流量320Nm3/h，依此來控制上料速度。上料結束后，繼續使用氮氣吹掃上料管路2-3min。
15101488爐次，鐵水初始硫含量0.030％，鐵水初始溫度1320℃，鐵水重量221噸，冶煉鋼種目標硫含量0.003％，噴吹復合脫硫劑180kg。
步驟3：下噴槍進行噴吹，開吹前3min氮氣流量100Nm3/h、噴粉速度8kg/min，之后以2kg/min的速率逐漸升高噴粉速度至10kg/min，噴吹罐壓強控制在0.35MPa。噴吹復合脫硫劑182kg，提起噴槍。噴吹結束硫含量0.003％。
實施例3
步驟1：經過在破碎后石灰中篩選粒度0.5-1.6mm的石灰顆粒，與螢石、顆粒鎂和石墨粉，按58wt％石灰、1wt％螢石、40.7wt％顆粒鎂(外購：粒度約0.5-1.6mm，含鎂量92％)和0.3wt％石墨粉的比例進行混合，得復合脫硫劑，并使用天車裝入儲料罐中。
步驟2：將復合脫硫劑由儲料罐上料至噴吹罐中，儲料罐壓強正常控制0.20MPa，上料氮氣流量350Nm3/h，依此來控制上料速度。上料結束后，繼續使用氮氣吹掃上料管路2-3min。
15201245爐次，鐵水初始硫含量0.050％，鐵水初始溫度1265℃，鐵水重量219噸，冶煉鋼種目標硫合量0.005％，噴吹復合脫硫劑490kg。
步驟3：下噴槍進行噴吹，開吹前3min氮氣流量100Nm3/h、噴粉速度10kg/min，之后以2kg/min的速率逐漸升高噴粉速度至14kg/min，噴吹罐壓強控制在0.50MPa。噴吹復合脫硫劑495kg，提起噴槍。噴吹結束硫含量0.0042％。
本發明實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：
1、本發明實施例中提供的復合脫硫劑，在單吹顆粒鎂的基礎上，通過添加石灰、螢石，加快了鎂在鐵水中的溶解，提高了鎂的利用率，減少鎂的用量，從而降低成本，另外，石灰有利于固化液態鐵渣，改善鐵水渣的粘度，使渣呈松散狀態，利于扒渣；添加螢石有利于渣鐵分離；添加石墨可提高復合脫硫劑的流動性，各組分共同作用，脫硫效果好，脫硫劑耗量低，降低了成本消耗。
2、本發明實施例中提供的單吹顆粒鎂鐵水復合脫硫方法，通過對噴吹的脫硫劑進行改進，對上料、噴吹工藝的控制，提高了鎂的利用率，比單吹鎂粒的成本下降3％左右，能夠改善鐵水渣的粘度，使渣呈松散狀態，利于扒渣，可使扒渣降低5％左右，脫硫后鐵水含硫量最低可降至≤0.003％，且溫降小，達到≤1℃/min。
3、本發明實施例中提供的單吹顆粒鎂鐵水復合脫硫方法，采用現有單吹顆粒鎂裝置進行脫硫，不需要進行設備升級改造，特別適用于采用單吹顆粒鎂脫硫的企業進行脫硫工藝升級。
最后所應說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照實例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。