десульфирующая смесь на основе карбида кальция

Формула изобретения

1. Десульфирующая смесь для инжекции в жидкий передельный чугун, состоящая по меньшей мере на 50% из порошка карбида кальция, порошка магния и алюминия, отличающаяся тем, что она содержит карбид кальция в порошке с гранулометрией < 0,2 мм, 1 - 20% магния в порошке или в гранулах с гранулометрией < 0,8 мм и 5 - 15% алюминия в порошке или в гранулах с гранулометрией < 0,8 мм или имеет другие добавки в виде порошка, причем общее количество добавок составляет более 30%.

2. Десульфирующая смесь по п.1, отличающаяся тем, что менее 25% частиц карбида кальция имеют гранулометрию 0,1 - 0,2 мм.

3. Десульфирующая смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве других добавок она содержит окись кальция, карбонат кальция, вещества, содержащие углерод, и/или вещества защитной оболочки гранул.

Описание изобретения к патенту

Изобретенье относится к десульфирующей смеси на основе карбида кальция, предназначенной для инжекции с помощью сопла в жидкий чугун, полученный в доменной печи, перед его поступлением в конвертор.

Хотя чугун и шлак выливаются отдельно из доменной печи, в ковше остается значительное количество шлака, примерно 5 кг/т. В то же время, использование десульфирующего продукта приводит к образованию шлаковых включений, богатых серой, которые нужно отделить от металла, направляемого в конвертор. На этом этапе удаление шлака происходит механически, что приводит к потерям металла.

Известно, что получение жидкого шлака при десульфурации позволяет уменьшить в значительной мере потери металла во время удаления шлака из ковша. Для этого перед началом удаления шлаков добавляют в ковш с металлом карбонат натрия, который разлагается в оксид натрия, имеющий точку плавления, равную 1132^oC. Полученные шлаки содержат натрий, вредный для окружающей среды, что вызывает необходимость искать другие решения для уменьшения потерь металла.

В то же время, добавление к десульфирующим средствам металлов-восстановителей, например алюминия или магния, для ускорения десульфурации благодаря удалению растворившегося в чугуне кислорода также давно известно, например, из патента FR 1168646.

Из патента ЕР 0398674 известно также добавление к карбиду кальция алюмината кальция при низкой точке плавления для получения более полной десульфурации ванн при постоянном количестве инжектируемой смеси.

Кроме того, известно десульфирующее средство на основе порошка карбида кальция, к которому добавляют 0,5 - 3,5% порошка алюминия или магния с той же гранулометрией (патент FR 2317361 A1, C 21 C 1/02, 11.03.1977).

Задачей изобретения является получение десульфирующей смеси на основе порошка карбида кальция, содержащей одновременно порошок магния и порошок алюминия, причем последний в четко ограниченном интервале концентрации должен обеспечить значительное уменьшение потерь железа во время десульфурации.

Эта задача решается за счет того, что десульфирующая смесь для инжекции в жидкий передельный чугун, состоящая по меньшей мере на 50% из порошка карбида кальция, порошка магния и алюминия, содержит карбид кальция в порошке с гранулометрией < 0,2 мм, 1 - 20% магния в порошке или гранулах с гранулометрией < 0,8 мм и 5 - 15% алюминия в порошке или гранулах с гранулометрией < 0,8 мм или имеет другие добавки в виде порошка, причем общее количество добавок составляет более 30%.

Согласно предпочтительному выполнению изобретения менее 25% частиц карбида кальция имеют гранулометрию 0,1 - 0,2 мм.

Кроме того, десульфирующая смесь может содержать в качестве других добавок окись кальция, карбонат кальция, вещества, содержащие углерод, и/или вещества защитной оболочки гранул.

Смесь согласно изобретению готовится на основе технического карбида кальция, который обычно содержит около 80% по весу C₂Ca, остальная часть приходится на окись кальция, размолотую до гранулометрии менее 0,2 мм, имеющую менее 25% частиц в области гранулометрии 0,1-0,2 мм. К этому карбиду может быть добавлена окись кальция дополнительно к той, которая является результатом производства технического карбида, карбонат кальция, продукты, содержащие углерод, такие как сажа, графит или антрацит, или другие продукты, предназначенные для улучшения текучести смеси или для выделения газов, позволяющие получить хорошее распределение десульфирующего средства в жидком чугуне. Можно также добавить до 2% связующего защитной оболочки гранул, например гидрированного касторового масла, как описано в патенте ЕР 0511121 заявителя.

Магний добавляется в смесь в виде порошка или гранул чистого металла или сплава на основе магния с гранулометрией < 0,8 мм. Гранулы могут быть также покрыты защитной оболочкой, как гранулы карбида кальция, из органического вещества, например, на основе насыщенных алифатических кислот или их сложных эфиров, как описано в патенте ЕР 0485309 заявителя.

Наконец, в смесь добавляют 5 - 15% порошка или гранул алюминия или сплава на основе алюминия, которые также могут иметь защитную оболочку из вещества, идентичного тому, которое использовалось для магния.

Смешивание порошков и гранул производится преимущественно в смесителе, работающем при инертном газе, например азоте.

В соответствии с изобретением смеси имеют эффективность десульфурации, по меньшей мере, равную эффективности смесей, в которых алюминий заменен в равном количестве магнием, и не приводят к сверхпотреблению продукта, что является достаточно неожиданным, так как алюминий в противоположность магнию не является сам по себе десульфирующим средством. С другой стороны, получается более жидкий шлак, который легче удалить и удаление которого приводит к очень низким потерям железа. Наконец, шлаки не содержат никакого продукта, вредного для окружающей среды, например оксида натрия.

Пример. Сравнили эффективность десульфурации и потери железа (двух десульфурирующих смесей ближайшего аналога на основе технического карбида кальция, причем в первой смеси содержалось 20% (по весу) гранул магния, во второй 20% порошка алюмината окиси кальция, с третьей смесью, в соответствии с изобретением содержащей 10% гранул магния и 10% гранул алюминия.

Испытания были проведены в ковшах с 300 т чугуна. Начальное содержание серы составляло около 250 ppm, тогда как конечное содержание равнялось приблизительно 55 ppm.

Эффективность десульфирующего средства определяется соотношением числа молей, удаленных из чугуна, к числу молей инжектированного десульфирующего средства, то есть в данном случае молей C₂Ca и Mg, алюминий же сам по себе не является десульфирующим веществом.

Потеря железа определяется соотношением массы чугуна, содержащегося в шлаках, к массе чугуна, содержащегося в ковше, где происходит десульфурация.

Для всех трех смесей были получены следующие результаты (см. табл.), которые являются средним результатом для 20 испытаний, проведенных в как можно более одинаковых условиях.

При сравнении смесей 1 и 3 установлено, что их эффективность десульфурации очень близка, но использование смеси 3 приводит к уменьшению потери железа в 3,7 раза.

При сравнении смесей 2 и 3 установлено, что алюминий приводит к явно более эффективной десульфурации и к уменьшению потери железа в 3 раза, хотя можно было ожидать подобных результатов, так как алюминат вводит в шлак гидроокись алюминия и алюминий окисляется в чугуне, чтобы образовать гидроокись алюминия, которая растворяется в шлаке.