CN101413043A - 炼钢调整剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钢铁冶炼领域,提供一种利用除尘灰作为主要原料制造的炼钢调整剂及其制备方法,以解决现有技术中倒弃除尘灰会污染环境的问题。该炼钢调整剂是由下述重量配比的原料制备而成的:67~73%的除尘灰、7~13%的碳化硅材料、15~20%的镁质材料;以及按除尘灰、碳化硅材料、镁质材料总重量的5~10%的添加的结合剂。可全部替代现有的加入改质剂或镁质护炉料的技术,调渣、稠渣效果好,溅渣护炉效果优于现有产品,并使炉渣中的TFe含量降低,可为炼钢降低生产成本起到非常明显的作用。还可彻底解决炼钢高钙除尘灰排放对环境造成的污染,实现了资源的回收再利用。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶炼领域,具体涉及以此除尘灰制造的炼钢调整剂及其制备方法。
背景技术
炼钢是一个物理化学反应的冶金过程,在此过程中,炼钢所用生产原料经过料仓后往往会积存大量的粒径很小的粉尘,这些粉尘会严重污染环境。所以许多企业均在炼钢原料处理环和生产过程中设置除尘装置,被这些除尘装置收集的粉尘,叫做除尘灰。该除尘灰体密小、粒度细,在贮存与运输过程中都会产生大量的烟雾、粉尘,严重地污染环境,为解决除尘灰大量堆积的问题,许多企业寻找偏僻位置将其倒掉,倒掉的除尘灰粉尘对周边环境产生了较大的污染,为环境保护带来了很大压力;另一方面,炼钢调整剂是用于炼钢转炉生产的冶金辅料,其作用是对转炉钢水进行调渣、稠渣及溅渣护炉。现炼钢转炉为了减轻钢液和渣液对炉衬的侵蚀,使用石灰、轻烧白云石、轻烧镁球及改质剂(含镁较高的护炉料)等作为调渣剂,对炉渣进行调整后出钢,出完钢后直接进行溅渣,氧枪喷头喷出高压氮气,冲击炉渣,使炉渣飞溅到炉衬上,在炉衬表面形成一层抗侵蚀的保护层,达到保护炉衬的目的。但是由于轻烧白云石、石灰和轻烧镁球不能充分熔化在渣中,导致调渣效果不好;而改质剂存在同样的问题且成本较高。
发明内容
为了解决现有技术中倒弃除尘灰会污染环境的问题。本发明的技术方案是提供一种利用除尘灰作为主要原料制造的炼钢调整剂。
该炼钢调整剂是由下述重量配比的原料制备而成的:67~73%的除尘灰、7~13%的碳化硅材料、15~20%的镁质材料;以及按除尘灰、碳化硅、镁质材料总重量的5~10%的添加的结合剂。
其中,上述除尘灰中按重量百分比含CaO:45~55%;MgO:10~18%;SiO2:5~9%。余量为除尘灰具有的杂质。
其中,上述碳化硅材料中按重量百分比含SiC:≥75%。
其中,上述镁质材料中按重量百分比含CaO:4~8%;SiO2:6~12%;MgO:65~75%。余量为镁质材料具有的杂质。
其中,上述结合剂中按重量百分比含MgCl2≥98.0%。
本发明还提供了制备上述炼钢调整剂的方法。该方法包括以下步骤:
a、按67~73%的除尘灰、7~13%的碳化硅、15~20%的镁质材料称量配制后送入混料搅拌机进行混合搅拌;
b、混合搅拌过程中依据除尘灰、碳化硅、镁质材料总量的5-10%加入结合剂
c、将混合搅拌后的配制料送入压球机压制成球;
d、将压制成球后的产品自然堆放干燥;
e、将自然堆放干燥的炼钢调整剂产品送干燥炉进行干燥,干燥温度控制在220~250℃,干燥时间1h,即得。
其中,上述方法中所述除尘灰的粒度应为-180目。
其中,上述方法中碳化硅材料应加工至粒度为小于3mm。
其中,上述方法中镁质材料应加工至粒度为小于3mm。
本发明炼钢调整剂中添加的各种原料起如下:
除尘灰因其化学成分CaO、MgO较高(CaO平均含量在51.4%,MgO平均含量在16.85%),加入转炉后起到稠渣、溅渣护炉的作用。也是为了解决炼钢生产排放的除尘灰对环境的污染,以保证了炼钢生产顺行,既是环保的需要,又是变废为宝的效益产品。
碳化硅(SiC)材料的加入主要对转炉炼钢所产生的钢渣起到增碳脱氧的作用,使炉渣(钢渣)中的TFe含量进一步降低。
镁质材料可选用废镁砖或废干式振动料,加入镁质材料的目的主要在于提高产品成球率及强度,同时对炼钢转炉贱渣护炉、减少蚀损有积极效果。
结合剂可用选无水氯化镁,主要成分为MgCl2≥98.0%;结合剂还可选用六水氯化镁、粘土等。加入结合剂的主要目的是:在除尘灰、碳化硅材料、镁质材料等原料混合后,在压制成球时起粘结性能。
本发明的有益效果在于:可全部替代现有的加入改质剂(或镁质护炉料)技术,调渣、稠渣效果好,溅渣护炉效果优于现使用的改质剂(或镁质护炉料),并使炉渣中的TFe含量降低,可为炼钢降低生产成本起到非常明显的作用。可彻底解决炼钢高钙除尘灰排放对环境造成的污染,实现了资源的回收再利用。
具体实施方式
大量的检测结果表明,除尘灰的主要成分为CaO、MgO。表1示出了除尘灰的批次检测结果。
表1 除尘灰的化学成分
由于CaO不仅粒度细,而且在空气中易分解氧化,如采用干法压球则结合性较差,成球困难,现场生产污染严重。综合考虑,采用先对除尘灰水化处理、配加部分辅料后湿法压球、自然干燥的工艺。
工艺流程为:
对原料化学成分检测—称量配料搅拌混合压球自然冷固干燥烘烤干燥。
A、材料的选择及准备:
除尘灰:来源于炼钢过程产生的烟灰与粉尘通过除尘管道被收集堆放的灰粉。检测化学成分CaO、MgO、SiO2;检测要求范围CaO:45~55%;MgO:10~18%;SiO2:5~9%;除尘灰的粒度在-180目左右。
碳化硅(SiC)材料:化学成分为SiC≥75%,加工至粒度为0~3mm。
镁质材料的选用为废镁砖或废干式振动料,镁质材料的化学成分CaO、MgO、SiO2,检测范围CaO:4~8%;SiO2:6~12%;MgO:10~18%。MgO:65~75%,加工成粒度为0~3mm的料。
氯化镁结合剂,采用无水氯化镁,成分为MgCl2≥98.0%。
除尘灰的处理:将除尘灰进行喷水处理,将喷水均匀喷洒至除尘灰上,以搬运时不出现粉尘为宜。
B、制备过程
将原料按比例除尘灰67~73%、碳化硅7~13%、镁质材料15~20%、氯化镁结合剂5%称量配制,根据压球机容量选定一次配制量。
将上述料称量配制送进混料搅拌机进行混合搅拌,在搅拌过程中加入氯化镁结合剂,其加入量为一次配制量的5%为宜。
混合搅拌后的配制料送入压球机中压制成球,压制成30mm~50mm的椭圆型或圆型球团。
经过压制成球后的炼钢调整剂产品,需进行自然堆放干燥48小时(干燥时要防水、防晒),以进一步提高产品强度。
经自然堆放干燥的炼钢调整剂产品送立式干燥炉进行干燥,干燥温度控制在220~250℃、干燥时间约1h。
下面通过实施例的方式进一步详细说明本发明。
在下述的实施例中所采用的除尘灰、碳化硅材料、镁砖料及氯化镁结合剂的原料化学成分检测情况见表2。
表2 原料化学成分检测情况(%)
项目 | SiO2 | MgO | CaO | TFe | P | S | SiC | MgCl2 |
除尘灰 | 7.50 | -- | 48.6 | 15.20 | 0.130 | 0.107 | -- | -- |
碳化硅材料 | --- | --- | --- | --- | 0.0085 | 0.008 | 80.21 | -- |
镁质材料 | 9.10 | 75.5 | 5.67 | --- | 0.046 | 0.058 | --- | --- |
氯化镁结合剂 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | 98.74 |
实施例一 本发明炼钢调整剂的制备
将67%重量份的除尘灰与13%重量份的碳化硅材料、20%重量份的镁质材料称量后,送入混料搅拌机内进行充分混合搅拌,在混合搅拌的过程中加入氯化镁结合剂,加入量为总重量(除尘灰、碳化硅材料、镁质材料合计重量)的5%重量份,缓慢均匀加入和适量的水,混合搅拌后送入压球机中压制成球为30mm~50mm的椭圆型。然后自然堆放干燥48小时(干燥时要防水、防晒),以进一步提高产品强度。产品再经立式干燥炉进行干燥,干燥温度在220~250℃、干燥时间1h。出炉产品进行了化学成分的检测(化学成分检测见表3)及粉碎率的检测(粉碎率的检测见表4)。
实施例二 本发明炼钢调整剂的制备
将73%重量份的除尘灰与7%重量份的碳化硅材料、20%重量份的镁质材料称量后送入混料搅拌机内进行充分混合搅拌,在混合搅拌的过程中加入氯化镁结合剂,加入量为总重量(除尘灰、碳化硅材料、镁质材料合计重量)的5%重量份,缓慢均匀加入和适量的水,混合搅拌后送入压球机中压制成球为30mm~50mm的椭圆型。然后自然堆放干燥48小时(干燥时要防水、防晒),以进一步提高产品强度。产品再经立式干燥炉进行干燥,干燥温度在220~250℃、干燥时间1h。出炉产品进行了化学成分的检测(化学成分检测见表3)及粉碎率的检测(粉碎率的检测见表4)。
实施例三 本发明炼钢调整剂的制备
将70%重量份的除尘灰与12%重量份的碳化硅材料、18%重量份的镁质材料称量后送入混料搅拌机内进行充分混合搅拌,在混合搅拌的过程中加入氯化镁结合剂,加入量为总重量(除尘灰、碳化硅材料、镁质材料合计重量)的5%重量份,缓慢均匀加入和适量的水,混合搅拌后送入压球机中压制成球为30mm~50mm的椭圆型。然后自然堆放干燥48小时(干燥时要防水、防晒),以进一步提高产品强度。产品再经立式干燥炉进行干燥,干燥温度在220~250℃、干燥时间1h。出炉产品进行了化学成分的检测(化学成分检测见表3)及粉碎率的检测(粉碎率的检测见表4)。
表3 化学成分检测(%)
方案 | TFe | SiO2 | CaO | MgO | P | S | SiC | Fe2O3 |
实施例1产品 | 17.56 | 13.17 | 26.56 | 19.67 | 0.056 | 0.091 | 7.37 | 11.2 |
实施例2产品 | 15.78 | 14.35 | 23.87 | 20.13 | 0.047 | 0.076 | 6.12 | 13.8 |
实施例3产品 | 18.21 | 12.18 | 25.95 | 16.89 | 0.055 | 0.082 | 6.78 | 13.0 |
表4 粉碎率检测
项目 | 自然冷固(%)48h | 自然冷固(%)72h | 烘烤200℃×1h | 烘烤250℃×1h |
实施例1产品 | 8.6 | 7.2 | 2.2% | 23.0% |
实施例2产品 | 6.4 | 4.8 | 2.1% | 2.2% |
实施例3产品 | 7.8 | 6.7 | 2.8% | 2.5% |
试验例一
使用实施例一、实施例二和实施例三制备的调整剂用于炼钢,其使用效果分别见表5、表6及表6。
实施时在炼钢转炉出钢前加入终渣调整剂,根据吹炼终点渣态情况,加入量根据实际情况控制在500~1000kg/炉左右(详见表5、表6及表7中的各熔炼号),加入后用底吹气体强搅1~2min,对转炉终渣进行调整,即可起到调整终点炉渣的作用,同时起到溅渣护炉效果
消耗量比较分析
终渣调整剂加入量与现行改质剂加入量基本相当,平均加入量为664.7Kg/炉。溅渣率按60%考虑,平均吨钢实际消耗为3.04Kg/t钢,较2007年1~10月份改质剂(含镁质护炉料)平均消耗为2.15Kg/t钢,采用除尘灰作钢渣调整剂消耗量上升0.89Kg/t钢。
调渣、稠渣效果分析
从试验炉次来看,配合复吹搅拌,终渣调整剂全部熔化,SiC脱氧效果较好,除个别深吹炉次外,稠渣效果较好,达到溅渣护炉调整终渣的技术要求(转炉终点调渣前、后渣样对比分析)见表8。从终渣TFe数据对比可以看出,炉渣中TFe含量平均降低0.81%。稠渣效果明显优于现有的改质剂(或镁质护炉料),未出现改质剂(或镁质护炉料)加入后成砣的现象
溅渣护炉效果分析
从起渣时间来看,平均起渣时间为1.28min,较现有改质剂(或镁质护炉料)缩短20秒左右;平均溅渣时间3.43min,与现有的改质剂(或镁质护炉料)相比溅渣时间相当;从跟踪溅渣层的抗侵蚀效果来看,溅渣层具有较好的抗侵蚀效果,优于现有改质剂(或镁质护炉料)的溅渣效果。
表5 实施例一制备的调整剂的使用效果
表6 实施例二制备的调整剂的使用效果
表7 实施例三制备的调整剂的使用效果
Claims (9)
- 【权利要求1】炼钢调整剂,其特征在于是由下述重量配比的原料制备而成的:67~73%的除尘灰、7~13%的碳化硅材料、15~20%的镁质材料;以及按除尘灰、碳化硅材料、镁质材料总重量的5~10%的添加的结合剂。
- 【权利要求2】根据权利要求1所述的炼钢调整剂,其特征在于所述除尘灰中按重量百分比含CaO:45~55%;MgO:10~18%;SiO2:5~9%。
- 【权利要求3】根据权利要求1所述的炼钢调整剂,其特征在于所述碳化硅材料中按重量百分比含SiC:≥75%。
- 【权利要求4】根据权利要求1所述的炼钢调整剂,其特征在于所述镁质材料中按重量百分比含CaO:4~8%;SiO2:6~12%;MgO:65~75%。
- 【权利要求5】根据权利要求1所述的炼钢调整剂,其特征在于所述结合剂中按重量百分比含MgCl2≥98.0%。
- 【权利要求6】制备权利要求1~5任一项所述的炼钢调整剂的方法,其特征在于包括以下步骤:a、按67~73%的除尘灰、7~13%的碳化硅材料、15~20%的镁质材料称量配制后送入混料搅拌机进行混合搅拌;b、搅拌过程中依据除尘灰、碳化硅材料、镁质材料总量的5~10%加入结合剂c、将混合搅拌后的配制料送入压球机压制成球;d、将压制成球后的产品自然堆放干燥;e、将自然堆放干燥的炼钢调整剂产品送干燥炉进行干燥,干燥温度控制在220~250℃,干燥时间1h,即得。
- 【权利要求7】根据权利要求6所述的制备炼钢调整剂的方法,其特征在于所述除尘灰的粒度为-180目。
- 【权利要求8】根据权利要求6所述的制备炼钢调整剂的方法,其特征在于所述碳化硅材料粒度为小于3mm。
- 【权利要求9】根据权利要求6所述的制备炼钢调整剂的方法,其特征在于所述镁质材料粒度为小于3mm。
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