CN101343710A - 一种不锈钢除尘灰压块直接入炉应用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不锈钢除尘灰压块直接入炉应用的方法，其特征在于它是按不锈钢除尘灰50－80％、铝粉5－8％、机械加工的铁屑5－10％、硅钙合金粉6－13％、粘结剂1－3％、石灰石粉0－10％、萤石1－8％的比例进行配比，经密封搅拌混合、压块，制得不锈钢除尘灰压块，将制得的不锈钢除尘灰压块直接应用到电炉冶炼不锈钢生产中和转炉生产耐候钢中应用该方法，可不会产生二次粉尘污染，对机械加工过程中所产生的废铁屑料也可进行综合利用，而且使不锈钢除尘灰中可利用的元素在炉中直接参于反应，并产生大量的热能，维持炉温，故不仅使有用的金属元素得到了充分应用，还大幅度的降低了生产成本。可广泛用于电炉生产不锈钢和转炉生产耐候钢中。

Description

一种不锈钢除尘灰压块直接入炉应用的方法

技术领域

本发明涉及一种在电炉生产不锈钢过程中所产生的不锈钢除尘灰应用方法，特别是一种不锈钢除尘灰压块直接入炉应用的方法，可广泛应用于电炉和转炉生产的过程中。

技术背景

采用电炉和转炉炼钢，是一种高能耗、高污染的生产过程，生产过程中产生的烟尘通过除尘系统处理后，将产生大量的除尘灰，据有关资料记载，生产一吨不锈钢平均产生30-40kg除尘灰，在这种除尘灰中，一方面含有40-60％的Cr₂O₃、NiO、FeO等可利用的元素，另一方面又因除尘灰中的Cr⁶⁺离子为有毒污染成分，可对环境造成有毒污染。目前，对于冶炼不锈钢或耐候钢过程中的除尘灰通常的处理办法是运输倾倒，显然，采用运输倾倒方法的不足之处在于：在运输过程中和倾倒过程中可产生大量的扬尘，污染环境，同时，除尘灰中的可利用元素被浪费掉，提高了生产成本。为了既能防止除尘灰的污染，又能利用其中的可利用的元素，目前采用的方法有以下几种：一是在不锈钢除尘灰中配加30-40％的铝灰(金属铝生产过程的副产品，主要是三氧化二铝和金属铝)，压块后投入电炉应用，这种方法的缺点是冶炼过程渣量明显增加、延长电炉冶炼时间；二是将不锈钢除尘灰压成球，直接装入电炉，再配加少量废钢，熔化后加入硅铁和金属铝还原不锈钢除尘灰中的铬、镍金属，然后浇铸成锭，作为不锈钢冶炼原料应用，这种回收方法只能作为冶炼原料用，冶炼周期长，吨钢电耗高，可达≥2000kWh；三是专利申请号200710139520.0给出的一种不锈钢除尘灰冶炼铬镍铁合金的方法，主要原理是：根据Cr₂O₃、NiO、FeO等金属氧化物容易被碳、硅还原的原理，用碳作为还原剂，利用电弧加热温度可高达2000℃以上的特点，在电炉冶炼前期返回废钢溶化成母液，然后向母液中逐批加入不锈钢除尘灰和碳钢除尘灰混合压块，同时配加1-2kg/t的焦灰，每次送电15-20min停电测温、取样分析、观察炉况，同时加入2.0-3.0kg/t的硅铁粉和0.5-1.0kg/t的石灰，从而达到利用不锈钢除尘灰的目的，但这种方法的不足在于：纯不锈钢除尘灰压块是在高温条件下利用灰和硅去还原不锈钢除尘灰中的有用金属元素，所以费时费力、不便于操作，由于必须在高温下进行，所以成本得不到降低；四是专利申请号200710062144.X不锈钢除尘灰中铬、镍元素电炉冶炼回收方法，直接将不锈钢除尘灰加入4％-6％的水和3％-5％粘结剂混合后压成球，在配料时加入所有钢铁料重量2％-15％的不锈钢除尘灰压块，电炉冶炼过程中配碳量控制在装炉钢铁料重量的1.5％-2.5％，加入8kg-15kg/吨钢进行还原，利用高温条件下用碳和硅铁进行还原。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既能克服不锈钢除尘灰直接运输倾倒带来的环境污染问题，又能利用自身反应中所产生的热量维持炉温，直接充分利用其中的有用元素，而且省时省力、便于操作、能有效降低生产成本的一种不锈钢除尘灰直接入炉应用的方法。

为达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：该一种不锈钢除尘灰直接入炉应用的方法，其特征在于由以下步骤完成：

(1)、按不锈钢除尘灰压块的原料配比称取原料：其重量配比为：不锈钢除尘灰为50-80％、铝粉为5-8％、机械加工的铁屑为5-10％、硅钙合金粉为6-13％、粘结剂为1-3％、石灰石粉为0-10％、萤石为1-8％，按此重量配比称取好各原料后备用；

(2)、密封搅拌混合，制取混合粉体：首先将按步骤(1)中比例称取的不锈钢除尘灰、铝粉、机械加工的铁屑、硅钙合金粉、石灰石粉、萤石盛于密封的容器中搅拌混合5-30分钟，使其均匀，再加入按配比称取的粘结剂，继续搅拌混合5-10分钟，即制得混合粉体；

(3)、不锈钢除尘灰压块的压制：将步骤(2)中制备的混合粉体，置于压模内，采用压力机压制成块状，即制得不锈钢除尘灰压块，每块不锈钢除尘压块的重量为1-10kg；

(4)、投炉应用：当将步骤(3)中制得的不锈钢除尘灰压块直接应用到电炉冶炼不锈钢生产中时，在熔化部分钢液后，停电，分批投入配料总量的18-21％的不锈钢除尘灰压块，再按电炉常规冶炼工艺熔炼；当将步骤(3)中制得的不锈钢除尘灰压块直接应用到转炉生产耐候钢中时，在冶炼过程中加入出钢量2-5％的不锈钢除尘会压块，直接入炉，减少铬铁、镍铁、磷铁的加入量。

不锈钢除尘灰压块入炉后，其反应原理为：在炉内高温条件下，不锈钢除尘灰压块中的Cr₂O₃、NiO、FeO被还原剂铝和硅、钙进行还原，并放出大量的热量，与机械加工的铁屑进行快速反应，形成含有铬镍的成分直接进入钢液，此反应中放出的大量热能维持炉温；

其化学反应式为：

2AL+Cr₂O₃＝Al₂O₃+Cr+热

2AL+3NiO＝Al₂O₃+3Ni+热

2Si+Ca+5FeO＝2SiO₂+CaO+5Fe+热

其反应热能可以形成熔融的金属溶液；

不锈钢除尘灰压块中的硅钙合金粉在加入过程中与炉内的熔融渣反应，保证加入不锈钢除尘灰压块部位的还原气氛；

不锈钢除尘灰压块中的萤石主要是降低所加入不锈钢除尘灰压块的渣子的熔点，增加金属和渣子的分离速度；

不锈钢除尘灰压块中的石灰石粉主要保证反应过程中炉渣碱度保持高碱度；

不锈钢除尘灰压块中的粘结剂的作用主要是作为粘结剂将各种原料进行粘结，保证良好的冷态强度，可以进一步降低形成渣子的熔点，促进渣子与金属溶液的分离；不锈钢除尘灰压块中所使用的粘结剂为水玻璃。

本发明可根据不同的加入量应用于转炉生产含铬镍的耐候钢，也可作为电炉生产不锈钢的原料直接入炉增加钢水中的铬镍含量。

本发明的有益效果在于：与目前除尘灰的处理方法相比有以下优点：1、可以直接入炉应用，不会产生二次粉尘污染，而且对不锈钢除尘灰的处理方便；2、对机械加工过程中所产生的废铁屑料可进行综合利用，减少了废铁屑料对环境的污染；3、使不锈钢除尘灰中可利用元素在炉中直接参于反应，并产生大量的热能，维持炉温。故此方法不仅使有用的金属元素得到了充分应用，还大幅度的降低了生产成本。

具体实施方式

实施例1

采用电炉生产06Cr19Ni10，不锈钢除尘灰的化学成分如下：TFe 42、FeO23、CaO 12.5、SiO₂ 6.2、MgO 4.2、Al₂O₃ 12、MnO 2.8、Cr₂O₃ 15.78、NiO 3.87、P₂O₅ 0.025、S 0.10。

将在生产中所产生的上述除尘灰按以下步骤回炉应用：

(1)、按不锈钢除尘灰压块的原料配比称取各原料，其重量配比为：不锈钢除尘灰72％、铝粉6％、机械加工的铁屑7％、硅钙合金粉8％、水玻璃1％、萤石2％、石灰石粉4％；

(2)、密封搅拌混合，制取混合粉体：先将按步骤(1)中比列称取的不锈钢除尘灰、铝粉、机械加工的铁屑、硅钙合金粉、石灰石粉、萤石盛于密封罐内，搅拌混合20分钟，再向密封罐内加入水玻璃，再进行混合8分钟，即制得混合粉体；

(3)、不锈钢除尘灰压块的压制：将步骤(2)中制取的混合粉体置于压模内，利用压力机将混合粉体直接压制成块状，即得不锈钢除尘灰压块，每块重量为5kg；

(4)、投炉应用：在冶炼06Cr19Ni10的70吨超高功率电炉中，可投入65T料，按投入料的20％计算出不锈钢除尘灰压块的投入量为13T，先熔化10吨Cr18Ni19不锈钢废钢后，停电，分批投入不锈钢除尘灰压块，直至将13T全部投入，靠自身反应热保持炉内温度，通过取样分析钢水成分，其变化如下表：

阶段	C	Si	p	Cr	Ni
						熔化不锈钢废钢	0.08	0.65	0.40	17.82	7.65
加入不锈钢除尘灰压块后	0.10	0.68	0.38	18.52	7.58

对比成分的变化，钢水中的铬经过还原熔入钢水中，提高了钢水的含铬量，镍元素略有降低。

在取样分析后，具体的收得率如下：

主要元素	Fe	Cr	Ni
				收得率	96％	85％	97％

元素的收得率高于采用碳和硅铁还原的收得率。

然后按照常规操作加入剩余其他炉料，最后生产出合格的06Cr19Ni10不锈钢。

在生产过程中降低电炉功率，利用钢水的热量进行快速反应，不再产生烟尘，节约用电2100度，减少4.34吨不锈钢废料的加入量，直接降低22395元/炉，折合降低成本344.5元/吨不锈钢。

实施例2

采用转炉生产耐候钢09CuPCrNi，不锈钢除尘灰的化学成分如下：TFe 41、FeO 20、CaO  10.5、SiO2 7.2、MgO 4.2、Al₂O₃ 1.5、MnO3.2、Cr₂O₃ 17.28、NiO 2.57、P₂O₅ 0.055、S 0.08

将在生产中所产生的上述除尘灰按以下步骤应用：

(1)、按不锈钢除尘灰压块的原料配比称取各原料，其重量配比为：不锈钢除尘灰78％、铝粉5％、机械加工的铁屑8％、硅钙合金粉6.5％、粘结剂1.5％、萤石1％；

(2)、密封搅拌混合，制取混合粉体：先将按步骤(1)中比列称取的不锈钢除尘灰、铝粉、机械加工的铁屑、硅钙合金粉、萤石盛于密封罐内，搅拌混合15分钟，再向密封罐内加入粘结剂，再继续进行混合8分钟，即制得混合粉体；

(3)、不锈钢除尘灰压块的压制：将步骤(2)中制取的混合粉体置于压模内，利用压力机将混合粉体直接压制成块状，即得不锈钢除尘灰压块，每块不锈钢除尘压块的重量为4kg；

(4)、投炉应用：在冶炼09CuPCrNi-A的60吨转炉中，按照出钢量55吨计算，每炉减少180kg铬铁(含铬60％)，每炉减少30kg镍板进行配料冶炼，出钢过程中，随出钢过程投入出钢量2.2％的除尘灰压块1200kg，同时减少50kg的磷铁(含P为20％)加入量，通过取样分析钢水成分变化如下表：

在不锈钢除尘灰压块中没有加入石灰石粉，降低了钢包中渣子的碱度，使得渣子中的磷部分返回到钢水中，对比分析不锈钢除尘灰中的铬元素和镍元素经过还原熔入钢水中，增加耐候钢成分中主要元素磷、铬和镍元素含量，由此看来可以代替相应数量合金满足耐候钢的成分要求。

按照常规操作加料顺序加入剩余其他炉料，最后生产合格的09CuPCrNi-A耐候钢。

在生产过程中不再产生烟尘，每炉节约180公斤铬铁、30公斤镍板、50公斤的磷铁，直接降低7176元/炉，折合降低成本130.5元/吨耐候钢。

Claims (1)

1、一种不锈钢除尘灰压块直接入炉应用的方法，其特征在于由以下步骤完成：

(1)、按不锈钢除尘灰压块的原料配比称取原料：其重量配比为：不锈钢除尘灰为50-80％、铝粉为5-8％、机械加工的铁屑为5-10％、硅钙合金粉为6-13％、粘结剂为1-3％、石灰石粉为0-10％、萤石为1-8％，按此重量配比称取好各原料后备用；

(2)、密封搅拌混合，制取混合粉体：首先将按步骤(1)中比例称取的不锈钢除尘灰、铝粉、机械加工的铁屑、硅钙合金粉、石灰石粉、萤石盛于密封的容器中搅拌混合5-30分钟，使其均匀，再加入按配比称取的粘结剂，继续搅拌混合5-10分钟，即制得混合粉体；

(3)、不锈钢除尘灰压块的压制：将步骤(2)中制备的混合粉体，置于压模内，采用压力机压制成块状，即制得不锈钢除尘灰压块，每块不锈钢除尘压块的重量为1-10kg；

(4)、投炉应用：当将步骤(3)中制得的不锈钢除尘灰压块直接应用到电炉冶炼不锈钢生产中时，在熔化部分钢液后，停电，分批投入配料总量的18-21％的不锈钢除尘灰压块，再按电炉常规冶炼工艺熔炼；当将步骤(3)中制得的不锈钢除尘灰压块直接应用到转炉生产耐候钢中时，在冶炼过程中加入出钢量2-5％的不锈钢除尘会压块，直接入炉，减少铬铁、镍铁、磷铁的加入量。