无渣气化脱除铁水中硫磷硅的方法
专利汇可以提供无渣气化脱除铁水中硫磷硅的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及针对炼 铁 高炉 全体铁 水 进行炉外大幅深度无渣 气化 脱硫 的方法。改变当前用固体或喷吹粉状脱硫剂造渣、脱硫、扒渣、弃渣等十分污染环境且只能对有限铁水进行有限脱硫方式。将乙炔(或直接转化甲烷为乙炔)隔离空气吹到砂口后泉涌的铁水表面，与铁水[S]形成 硫化氢 (60元/公斤，脱硫 费用 为负值。)离开铁水，使全体铁水都得到大幅深度无渣气化脱硫(达双零以下)。可使高炉在较低 温度 、 碱 度因而低消耗下运行。特别是乙炔还能脱磷、脱 硅 。因而炼铁原、 燃料 还可以取消对硫磷的限制(比如喷吹便宜很多的高硫 煤 ；利用零价格又污染环境的 硫酸 矿渣替代进口富矿等)。脱硅、脱磷还可大大减少炼 钢 渣量及铁损、保持较高 熔渣 碱度熔炼而提高钢材 质量 、大大缩短炼钢时间等等。总之全体铁水完全自动化三脱可大大降低钢铁成本，彻底解放高炉、转炉操作，经济效益异常显著。，下面是无渣气化脱除铁水中硫磷硅的方法专利的具体信息内容。
1.本发明涉及针对炼铁高炉全体铁水进行炉外无渣气化大幅深度脱除硫磺的方法，钢铁生产中的限制性环节主要是控制其中比较难以脱除的硫磺[S]，以避免其超标造成钢材热脆，为此从高炉生产用的原、燃料：矿石、溶剂、焦炭和喷吹煤粉等到高炉的各项操作制度都要受到铁水[S]不许超标的严格限制，以减轻炼钢过程中比较难以达标的脱硫任务，为解决这个问题本发明提出针对全体铁水简便无渣且大幅深度气化脱硫的方法，从而取消对炼铁原、燃料中硫磺的限制，即降低炼铁原、燃料牌号，大幅降低钢铁生产成本，并可同时降低熔渣碱度及其熔化性温度、渣量乃至炉温等，使许多高炉操作制度都得以简化，使炼铁生产完全以高炉顺行为原则，具体讲就是把乙炔隔绝空气直接喷吹到铁水表面，或通过顶吹、侧吹或底吹技术直接吹到铁水内部(请注意：针对撇渣器后泉涌的铁水表面喷吹所接触到的铁水要比喷吹到铁水内部更全面)，使乙炔气体与铁水中的[S]反应，形成含硫的气体产物或部分形成含硫的气体产物而脱离铁水，实现完全自动化无渣且环保的大幅深度气化脱硫，乙炔脱硫的同时还能脱磷、脱硅，或把天然气等气态烷烃或H2或原子氢H或CO或高炉煤气或焦炉煤气等还原性气体或CO2或水蒸气等弱氧化性气体或空气或氧气或气态卤素等氧化性气体或N2气等能与[S]生成含硫气体产物或部分生成含硫气体产物的各种气体或它们任意安全组合的混合气体在隔离空气情况下(或不隔离空气，但效果或会很差或几乎没有，因为空气或O2首先会与上述大部分气体发生反应或与铁水反应产生大量氧化铁等熔渣乃至烟尘)直接喷吹到铁水表面或撇渣器后泉涌的铁水表面，或通过顶吹、侧吹或底吹技术直接吹到铁水内部，使乙炔等上述气体与铁水中的[S]、[P]、[Si]反应，形成含硫、含磷、含硅的气体产物或部分形成含硫、含磷、含硅的气体产物而脱离铁水，针对全体铁水实现完全自动化无渣且环保的大幅深度气化三脱处理，从而彻底解放高炉和转炉操作，大幅降低钢铁生产成本。
2.根据权利要求1所述本发明的特征在于所用乙炔或乙炔以外的天然气等气态烷烃或H2或原子氢H或CO或高炉煤气或焦炉煤气等还原性气体或CO2或水蒸汽等弱氧化性气体或空气或氧气或气态卤素等氧化性气体或N2气等能与铁水中[S]、[P]、[Si]生成或部分生成含硫、磷、硅气体产物的气体或它们任意安全组合的混合气体能与铁水[S]、[P]、[Si]形成或部分形成含硫、磷、硅的气体产物的气体，或与[S]、[P]、[Si]反应有一定困难(无非是涉及所用各种气体分子中原子间化学键能或三脱反应所需能量问题)，但在微波加热或激光加热或等离子体或静电场或交变电场或直流电弧或交流电弧或其它适当方式或催化等情况下或其共同作用情况下或其任意不同组合作用情况下却是可行的，比如：甲烷在非平衡等离子体系统中，尽管宏观温度只有几十度乃至几百度，但电子温度可高达上万度，这些高能电子通过非弹性碰撞传递能量给甲烷分子，即可使CH4活化成激发态分子CH4*，产生若干CHX活性基团，其复合过程中2CH->C2H2最为活跃，实际热力学估算平衡温度T＝1760℃，比铁水温度高出360℃，这个任务正需要高能电子来完成，等离子活化CH4的同时还有原子氢生成，而原子氢对1400℃铁水三脱进行得比乙炔三脱更为顺利，比如从中空的非自耗电极(或自耗电极)对着撇渣器后泉涌的铁水(铁水为阴极或为阳极)吹入甲烷即可在电极与铁水间的直流或交流电弧区形成原子氢，反应温度大约在2400℃左右，这个局部高温对等离子电弧区来讲当然不是问题，泉涌的铁水吸引着由等离子电弧区产生的原子氢或由铁水催化形成的乙炔沿1400℃铁水表面流动，同时与铁水中的[S]、[P]、[Si]反应实现三脱，等离子电弧区或改为微波加热或激光加热或静电场或交变电场或等离子炬或其它适当方式或催化等情况下或其共同作用情况下或其任意不同组合作用情况下，所用反应气体和气体产物或用管道输送，远距离输送乙炔气体如管道阻力超过0.147MPa(1.5公斤/cm2)，或用负压抽吸。
3.根据权利要求1、2所述本发明的特征在于隔离空气或直接喷吹乙炔或CH4(原料气)等反应气体到铁水表面或铁水内部的方式包括在高炉炉前出铁钩或撇渣器后泉涌铁水处或撇渣器后铁水沟或铁水罐或鱼雷车或混铁炉等部位进行或在其它适合部位进行或在其所有适合部位都进行或在其任意适合部位组合进行，三脱反应生成的气体产物或收集起来加以综合利用，其中包括分离出尚未参加反应的原料气返回再利用。
4.根据权利要求1、3所述本发明的特征在于所用乙炔气体或可用甲烷在高炉炉前出铁钩或撇渣器后泉涌铁水处或撇渣器后铁水沟或铁水罐或鱼雷车或混铁炉等部位或其它适合部位或其所有适合部位或其任意适合部位不同组合通过催化或等离子炬或微波加热或激光加热或静电场或交变电场或直流电弧或交流电弧或其它适当方式等情况下或其共同作用情况下或其任意不同组合作用情况下协同偶联产生乙炔或原子氢或其它能三脱的反应气，以降低反应气的投资和成本。
5.根据权利要求1、4所述本发明的特征在于等离子体的产生或用转移型等离子炬或用非转移型等离子炬或用微波加热或用激光加热或用静电场或用交变电场或用直流电弧或用交流电弧或催化或其它适当方式等情况下或在它们共同作用下或其任意不同组合作用下，产生等离子体的工作气体或直接用甲烷气体或用其它适合气体或用各适合气体不同组合，催化剂或为过渡金属或为Fe、Ni或为其它适合的催化剂(应注意到以铁水为阴极或阳极、以甲烷为工作气体的转移型等离子枪，可同时利用铁水催化甲烷转化为乙炔的作用)，催化剂或以出铁钩或撇渣器后泉涌铁水处或撇渣器后铁水沟或铁水罐或鱼雷车或混铁炉或为隔离空气在各部位所加盖体或其它适合部位的内衬材料为载体，或以在其各相应部位内衬材料上添加适合作载体的材料为载体，或以等离子炬或微波加热腔体或激光加热腔体或交、直流电弧加热器或静电场或交变电场的内衬材料或其它乙炔发生器的内衬材料作载体，或以在其各相应内衬材料上添加适合作载体的材料为载体。
6.根据权利要求1、2所述本发明的特征在于产物气体(包括硫化氢、磷化氢、硅烷或其它含硫、磷、硅的气体或气体化合物)和未反应原料气体(包括乙炔、甲烷、氢、原子氢和主要用于吹扫系统的氮气)的分离和利用，或先经过螺旋除尘器除尘，然后或进入水平电极的电弧加热器或其它适合的加热方式使产物气体和未反应原料气热分解为氢气、氮气和硫、磷、硅、碳，或在顺着排出氢气等的方向喷吹高压水雾进入冷却水槽，使硫、磷、硅、碳沉淀在水槽中(部分沉积在电弧加热器底部)可收集或用二硫化碳先溶解出硫和磷，在46.2℃蒸发掉CS2后用于制作火柴原料，余下硅和碳或用于制作碳化硅原料，冷却水槽上方主要为氢气，或直接返回原料气，或与化学计量通入的二氧化碳催化合成甲烷，再返回作原料气，副产氧气和少量氮气可在集气罐中利用其相对空气比重不同(氧1.43；甲烷0.5548；氮：0.967)分离：或从集气柜上方汲取原料气返回再利用，或从下部抽取氧气，或从中部抽取氮气返回吹扫用氮气系统或检验合格后排空，或通过在集气柜抽取氮气管口靠上及靠下一些部位分别安装原料气及氧气检测仪表传感器，在检测到微量原料气、氧气时报警或联锁停止取氮气，如此可快速消除硫化氢、磷化氢、乙炔等对周围环境的威胁，
从螺旋除尘后出来的产物气体及未反应原料气或进入冷却塔冷却至56℃以下后或进入丙酮吸收塔去除其中乙炔，再进二硫化碳(或甘油、或汽油、或煤油))吸收塔去除其中硫化氢，再进乙醇吸收塔去除其中磷化氢，再进淋水塔吸收去除其中硅烷，各吸收塔或为多级的，具体几级以所含被吸收气体残余量达到技术标准要求为准，余下甲烷、氢气和氮气直接泵入等压集气柜，或可利用其相对空气比重不同(甲烷：0.5548、氢气：0.0899和氮气：
0.967)从集气柜上方汲取原料气返回再利用，下部抽取氮气返回吹扫用氮气系统或检验合格后排空，或通过在集气柜抽取氮气管口靠上一些部位安装甲烷检测仪表传感器，在检测到微量甲烷时报警或联锁停止取氮气，
上述冷却塔沉积物(包括螺旋除尘器粉尘、电弧加热器沉积物)或定期从底部经双漏斗阀门排入加热仓加热，蒸发出的产物气体和未反应原料气分别回到冷却塔、电弧加热器的进气中，冷却塔及螺旋除尘器沉积物经加热仓干燥的灰尘或随高炉灰尘处理，双漏斗阀门分上、下阀门和中间仓体，打开上阀门放进沉积物之前先关闭蒸发产物气体排气阀门并打开下阀门，充入氮气，然后关闭下阀门和氮气阀门，放进沉积物后关闭上阀门，打开蒸发产物气体排气阀门，加热蒸发出残留产物气体和原料气后再次通入氮气吹扫，然后关闭蒸发产物气体排气阀门，打开下阀门放出干燥后的沉积物，放完后保持充氮气吹扫混入仓体中空气后再关闭下阀门和氮气阀门，等待下次放进沉积物，
上述冷却塔、吸收塔、加热器或从其常规设备中选取适宜者用之，
上述分离工艺或根据市场需求及副产品价格灵活改变，以极少消耗取得最大的经济效益。
7.根据权利要求1、2所述本发明的特征在于像甲烷在催化与等离子协同偶联产生乙炔一样，替换乙炔的各种原料气或在等离子炬或微波加热或激光加热或静电场或交变电场或直流电弧或交流电弧或其它适当方式或催化等情况下或在其共同作用情况下或在其任意不同组合作用情况下，或直接或间接与铁水[S]反应生成含硫的气体产物或部分形成含硫的气体产物或为H2S、或为COS、或为S2O、或为SO、或为SO2、或为SO3、或为SF6、或为SCl、或为SCl2、或为S2Br2、或为SBr2、或为SOF2、或为SO2F2、或为SN等所有能使[S]离开铁水的气体；或直接或间接与铁水[Si]反应生成含硅的气体产物或部分形成含硅的气体产物或为SiH、或为SiF、或为SiF2、或为SiF3、或为SiF4、或为SiP、或为SiCl、或为SiCl2、或为SiCl3、或为SiBr2、或为SiI2、或为SiOF2、或为Si2N4、或为SiO等所有能使[Si]离开铁水的气体；或直接或间接与铁水[P]反应生成含磷的气体产物或部分形成含磷的气体产物或为PH2或为PF3、或为PF5、或为PCl3、或为PCl5、或为PBr3、或为PI3、或为POCl3、或为POBr3、或为PO、或为P4O6、或为PO2、或为P4O10、或为PN等所有能使[P]离开铁水的气体，隔离空气系统或采取微负压操作，以便收集所有气体产物(包括尚未参加反应的原料气)使其离开铁水并加以综合利用，从而实现无渣气化三脱。
8.根据权利要求1、2所述本发明的特征在于所述含硫的气体产物或包括铁水中原有成分所形成的各种含硫的气体产物：或为S或为S2或为S3或为S4或为S5或为S6或为S7或为S3或为CS或为CS2或为SiS或为PS等各种能使[S]离开铁水的气体或其不同的气体组合，所述含硅的气体产物或包括铁水中原有成分所形成的各种含硅的气体产物：或为Si、或为Si2、或为Si3、或为SiS等各种能使[Si]离开铁水的气体或其不同的气体组合，所述含磷的气体产物或包括铁水中原有成分所形成的各种含磷的气体产物：或为P、或为P2、或为P3、或为P4S3、或为PS等各种能使[P]离开铁水的气体或其不同的气体组合，上述气体产物生成分压低时或可抽真空脱除，正常情况下隔离空气系统或采取微负压操作，以便收集所有气体产物使其离开铁水并加以综合利用，从而实现无渣气化三脱。
9.根据权利要求1、2、8所述本发明的特征在于或适用于化铁炉或炼钢转炉或交流电弧炉或直流电弧炉等各种炉子的炉后或炉前处理的铁水或钢水的三脱操作。
10.根据权利要求1、2所述本发明的特征在于针对撇渣器后泉涌的铁水喷吹也就相当于喷吹到铁水内部的方式或适合于其它液态金属或其合金或液态非金属或其液态非金属混合物或液态化合物或其液态混合物或喷吹某种原料气体熔炼或其喷吹某种原料液体雾化物熔炼或其喷吹原料粉状反应物熔炼。
无渣气化脱除铁水中硫磷硅的方法
0.147MPa(1.5公斤/cm2)，或用负压抽吸。
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