CN101603117A - 一种调渣剂及其制备方法及使用方法 - Google Patents

一种调渣剂及其制备方法及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种调渣剂,其中,以调渣剂总重量为基准,该调渣剂含有17-35重量%的MgO、31-45重量%的CaO、10-20重量%的SiO2、6-13重量%的还原剂和0-10重量%的铁的氧化物,所述还原剂为C、Si和SiC的一种或几种。本发明还提供了一种调渣剂的制备方法和调渣剂在溅渣护炉中的使用方法。本发明提供的调渣剂能明显降低对炉衬的侵蚀速度并能明显降低炉渣中铁的氧化物含量。

Description

一种调渣剂及其制备方法及使用方法
技术领域
本发明涉及一种调渣剂及其制备方法及使用方法。
背景技术
在我国,许多炼钢厂采用非优质的铁水进行炼钢,如采用半钢。半钢中C、Si和Mn含量低,并且带入的物理热和化学热不能达到出钢温度,为了提高温度,被迫采用继续吹氧,此时铁开始大量氧化生成铁的氧化物(TFe,以FeO、Fe2O3的形式存在),造成炉渣中TFe含量高达炉渣总重量的20-30重量%,终点炉渣普遍较稀。在这种情况下,一方面钢终渣流动性高,即使通过溅渣护炉工艺也很难粘结到炉衬上,另一方面炉衬表面温度高,因此炉衬极易被侵蚀。因此,在出钢后,往往要对炉衬进行修补。转炉炉衬的修补不仅消耗大量的耐火材料,而且花费大量的人力,大大影响了生产效率及生产成本。
为了减轻钢水和炉渣对炉衬的侵蚀,研究者开发了调渣剂,对炉渣进行调节,以有利于溅渣护炉。该方法是在出钢前根据炉渣状况加入调渣剂对炉渣进行调节后出钢,出完钢后将炉渣直接进行溅渣,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。传统上,使用含镁较高的护炉料作为调渣剂。然而,这种调渣剂溅渣护炉效果较差。根据国家环保要求,大部分钢厂均增设了相应的除尘装置,特别是炼钢转炉使用的散状料在卸料过程中,散状料粉尘进入除尘管道,产生了大量的除尘灰。通常情况下炼钢转炉散状料卸料过程中产生除尘灰作为废弃物倒掉,这对周边环境污染较大,而除尘灰中含有大量的可利用的物质,如氧化钙和氧化镁,它们作为废弃物倒掉不仅浪费了资源,同时对周边环境造成了二次污染,不符合国家节能环保的要求。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术提供的调渣剂的溅渣护炉效果较差的缺陷,提供一种溅渣护炉效果较好的调渣剂。
本发明提供了一种调渣剂,其中,以调渣剂总重量为基准,该调渣剂含有17-35重量%的MgO、31-45重量%的CaO、10-20重量%的SiO2、6-13重量%的还原剂和0.005-10重量%的铁的氧化物,所述还原剂为C、Si和SiC的一种或几种。
本发明还提供了一种调渣剂的制备方法,该方法包括将MgO、CaO、SiO2、还原剂和铁的氧化物混合均匀,其中,MgO、CaO、SiO2、还原剂和铁的氧化物的加入量使所形成的混合物中,以混合物的总重量为基准,该混合物含有17-35重量%的MgO、31-45重量%的CaO、10-20重量%的SiO2、6-13重量%的还原剂和0.005-10重量%的铁的氧化物。
本发明还提供了一种调渣剂在溅渣护炉中的使用方法,该方法包括在出钢前将所述调渣剂加入炉渣中,其中,所述调渣剂为本发明提供的调渣剂。
本发明提供的调渣剂能明显降低对炉衬的侵蚀速度,与现有技术提供的调渣剂对炉衬的侵蚀速度相比,炉衬侵蚀速度至少降低0.01毫米/炉;本发明提供的调渣剂能明显降低炉渣中铁的氧化物含量,如实施例提供的调渣剂将炉渣中的TFe降低1-4重量%,相当于降低钢铁料消耗1.2-5千克/吨钢,从而提高炉渣中铁的收率。此外本发明提供的调渣剂利用除尘灰和转炉污泥作为主要原料,使资源得到充分利用并保护了环境。
采用本发明方法制备的调渣剂具有改善的溅渣护炉效果,明显降低炉渣中TFe含量。本发明方法制备工艺简单,使资源得到充分的利用。
具体实施方式
本发明提供了一种调渣剂,其中,以调渣剂总重量为基准,该调渣剂含有17-35重量%的MgO、31-45重量%的CaO、10-20重量%的SiO2、6-13重量%的还原剂和0.005-10重量%的铁的氧化物,所述还原剂为C、Si和SiC的一种或几种。
作为一种优选方式,其中,以调渣剂的总重量为基准,MgO的含量为20-30重量%、CaO的含量为32-42重量%、SiO2的含量为12-18重量%、还原剂的含量为6-12重量%和0.005-8重量%的铁的氧化物。当以这种比例组合形成的调渣剂调节炉渣时,对炉衬的侵蚀速度降低更显著,且使炉渣中TFe含量降低也更明显。
可以将本发明调渣剂制成各种形状的颗粒,如方形、椭圆形和球形,优选为球形。所述颗粒的平均直径可以为常规尺寸,优选为20-50毫米。颗粒小于20毫米时,可能被炉内压力排出炉外,而颗粒大于50毫米时,可能不能充分熔化,从而影响调渣剂的调渣效果。调渣剂颗粒的体密度可以为大于1.8克/厘米3,优选为2.3-3.2克/厘米3。当体密度过小,如小于1.6克/厘米3时,产品松散,产品潜入炉渣的深度浅,反应太快,甚至在表面燃烧,影响调渣效果。当体密度过大,如大于5.0克/厘米3时,由于钢水的密度为约7克/厘米3左右,炉渣与钢水不易分层,影响钢水的质量。
本发明提供了一种调渣剂的制备方法,该方法包括将MgO、CaO、SiO2、还原剂和铁的氧化物混合均匀,其特征在于,MgO、CaO、SiO2、还原剂和铁的氧化物的加入量使所形成的混合物中,以混合物的总重量为基准,该混合物含有17-35重量%的MgO、31-45重量%的CaO、10-20重量%的SiO2、6-13重量%的还原剂和0.005-10重量%的铁的氧化物。
所述MgO可以有各种来源,例如,可以来源于轻烧镁球、废镁砖。但优选情况下,在上述的制备方法中,至少部分MgO来源于除尘灰,至少部分CaO来源于除尘灰和/或转炉污泥,至少部分SiO2来源于除尘灰和/或转炉污泥,至少部分铁的氧化物来源于除尘灰和/或转炉污泥。这样不仅可以使调渣剂的调渣效果更好,而且可以使通常作为废弃物的除尘灰和转炉污泥变废为宝,一方面节约生产成本,另一方面还能降低除尘灰和转炉污泥对环境造成的压力。所述还原剂可以为C、Si和SiC的一种或几种。C可以为石墨、活性碳、无烟煤中的一种或几种;Si可以为硅粉。
作为一种优选的实施方案,其中,以MgO、CaO、SiO2和铁的氧化物各自的含量为基准,40-100重量%的MgO来源于除尘灰、80-100重量%的CaO来源于除尘灰和转炉污泥,80-100重量%的SiO2来源于除尘灰和转炉污泥,90-100重量%的铁的氧化物来源于除尘灰和转炉污泥。
本发明提供的调渣剂的制备方法还包括将所得混合物制成各种形状的颗粒,优选为球形颗粒。所制得的球形颗粒的平均直径可以为常规尺寸,优选为20-50毫米;体密度可以为大于1.8克/厘米3,优选为2.3-3.2克/厘米3。在该制备方法,其中,所述球形颗粒的制备方法包括将所得混合物与粘合剂混合均匀,然后挤压成型;所述粘合剂的加入量使混合物能粘合在一起即可,优选为混合物总重量的3-8重量%;所述粘合剂可以是常规的任何用于炼钢的粘合剂,优选的粘合剂为粘土和/或氯化镁;所述挤压成型的条件包括,挤压的压强可以为常规挤压成型时所采用的压力,优选为12-20兆帕。
所述将MgO、CaO、SiO2、还原剂和铁的氧化物混合是在室温下,如20-40℃,将MgO、CaO、SiO2、还原剂和铁的氧化物置于任何混合器,如搅拌机中混合均匀。所述挤压设备可以为常规的挤压设备,优选为对称压球机。通过调节挤压设备的压力压出所需体密度。
本发明还提供一种调渣剂在溅渣护炉中应用的方法,该方法包括在出钢前将所述调渣剂加入炉渣中,其中,所述调渣剂为本发明所提供的调渣剂。
本发明提供的调渣剂在出钢前,可以一次加入,也可以分批加入,其加入量根据炉渣中碳的含量和炉渣的粘度来确定加入量,一般地,相对于每吨钢水,所述调渣剂的用量可以2-10千克/吨钢,优选为3-6千克/吨钢;若出钢结束后,炉渣较稀,可补加0.5-2千克/吨钢的调渣剂调整炉渣进行溅渣操作;若炉渣满足溅渣要求时,出钢结束直接将转炉摇至零位进行溅渣。采用本发明的调渣剂调节炉渣后,可以明显降低炉渣中的TFe的含量。研究表明:TFe含量较高的炉渣,采用本发明的调渣剂调节炉渣后,降低了炉渣中的TFe含量,能增加炉渣的粘度;此外,采用本发明的调渣剂调节炉渣后,还可以适当调高炉渣中氧化镁的含量,如使炉渣中氧化镁的含量低于13重量%,当炉渣中氧化镁的含量为8-13重量%时,炉渣具有的粘度使炉渣易于粘附到炉衬,提高炉衬抗侵蚀能力。当炉渣中氧化镁的含量太高,如高于14%,炉渣中氧化镁的含量达到过饱和,可能以晶体析出,从而使炉渣太干,影响炉渣与炉衬的粘合力,进而降低溅渣护炉的效果。
在下述的实施例中所采用的除尘灰、转炉污泥和废镁砖的主要组成与比例如表1所示,余量为杂质。
表1
成分   MgO(重量%)   CaO(重量%)   TFe(重量%)   SiO2(重量%)
  除尘灰   16-25   45-60   6-8   8-12
  转炉污泥   -   13-18   38-45   3-5
  废镁砖   70-75   3-5    -   4-6
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的调渣剂。
将40重量份的除尘灰、10重量份的转炉污泥、35重量份的废镁砖、10重量份的70SiC(SiC含量为78重量%,SiO2含量为12重量%)和5重量份的粘结剂六水氯化镁置于搅拌机中混合均匀后,加入到对称压球机中,调节对称压球机的压力为13兆帕,挤压出颗粒直径为30毫米、体密度为2.6克/厘米3的调渣剂颗粒G1。其中,调渣剂各成分及其重量百分比如表2所示,且28重量%的MgO来源于除尘灰、70重量%的CaO来源于除尘灰和22重量%的CaO来源于除尘灰转炉污泥,52重量%的SiO2来源于除尘灰和9重量%的SiO2来源于转炉污泥,45重量%的铁的氧化物来源于除尘灰和55重量%的铁的氧化物来源于转炉污泥。
实施例2
本实施例用于说明本发明提供的调渣剂。
将60重量份的除尘灰、15重量份的转炉污泥、10重量份的废镁砖、10重量份的70SiC(SiC含量为78重量%,SiO2含量为12重量%)和5重量份的粘结剂六水氯化镁置于搅拌机中混合均匀后,加入到对称压球机中,调节对称压球机的压力为18兆帕,挤压出颗粒直径20毫米、体密度为3.1克/厘米3的调渣剂颗粒G2。其中,调渣剂各成分及其重量百分比如表2所示,且70重量%的MgO来源于除尘灰、83重量%的CaO来源于除尘灰和6重量%的CaO来源于除尘灰转炉污泥,50重量%的SiO2来源于除尘灰和6重量%的SiO2来源于转炉污泥,31.5重量%的铁的氧化物来源于除尘灰和68.5重量%的铁的氧化物来源于转炉污泥。
实施例3
本实施例用于说明本发明提供的调渣剂。
将55重量份的除尘灰、15重量份的转炉污泥、10重量份的废镁砖、15重量份的70SiC(SiC含量为78重量%,SiO2含量为12重量%)和5重量份的粘结剂六水氯化镁置于搅拌机中混合均匀后,加入到对称压球机中,调节对称压球机的压力14兆帕挤压出颗粒直径50毫米、体密度为2.8克/厘米3的调渣剂颗粒G3。其中,调渣剂各成分及其重量百分比如表2所示,且76重量%的MgO来源于除尘灰、82重量%的CaO来源于除尘灰和11重量%的CaO来源于除尘灰转炉污泥,50重量%的SiO2来源于除尘灰和8重量%的SiO2来源于转炉污泥,30重量%的铁的氧化物来源于除尘灰和70重量%的铁的氧化物来源于转炉污泥。
表2
成分   MgO(重量%)   CaO(重量%)   TFe(重量%)   SiO2(重量%)   SiC(重量%)
  G1   34.77   31.64   4.6   12.2   7.2
  G2   21.4   44.2   7.9   14.6   7.6
  G3   17.8   35.2   7.7   16.6   11.3
实施例4-6
这些实施例用于说明本发明提供的调渣剂在调渣中的应用。
这些实施例使用的铁水成分及装入量如表3所示(30炉的平均值),其中将实施例1-3获得的调渣剂分别用于1#炉、2#炉、3#炉(各炉是完全相同的)中,各试验了30炉。在出钢前,分别检测各炉的炉渣成分,并相对于每吨钢水分别一次加入8.2千克、6.4千克和4.8千克调渣剂进行调渣,调渣后分别检测各炉的炉渣成分。调渣前和调渣后的炉渣成分(30炉的平均值)列在表4中。
对比例1
本对比例用于说明现有提供的调渣剂在调渣中的应用。
使用的铁水成分及装入量如表3所示(30炉的平均值)。在4#炉(所用的炉与实施例4-6所用的炉完全相同)中使用编号为CG1的调渣剂,对比试验共炼了30炉,该调渣剂的组成为MgO:60重量%、CaO:10重量%、C:5重量%、SiO2:10重量%、杂质:余量;粒度平均直径:20毫米,使用的铁水成分及装入量如表3所示。在出钢前,分别检测各炉的炉渣成分,并相对于每吨钢水一次加入CG1的调渣剂8.2千克/吨进行直接溅渣。调渣后检测炉渣的成分。调渣前和调渣后的炉渣成分(30炉的平均值)列在表4中。
表3
Figure S2008101106722D00081
表4
从上表4可以看出:采用本发明的调渣剂的进行调渣后,炉渣中TFe的含量均明显降低,最高降低了约4重量%,而采用调渣剂CG1进行调渣后,炉渣中TFe的含量降低了约0.5重量%;此外,采用调渣剂CG1进行调渣后,炉渣中氧化镁的含量太高,炉渣发干。
采用激光测厚仪(Spectra-Physics VisionTeCh Oy,芬兰奥卢,型号为LR2000)进行检测转炉的炉衬厚度,检测的数据列在表5中。
表5
Figure S2008101106722D00091
从上表5可以看出:与采用目前使用的调渣剂进行调渣相比,采用本发明的调渣剂进行调渣后,溅渣护炉效果得到显著提高,明显降低炉衬的各个部位的侵蚀速度,炉衬侵蚀速度至少降低0.01毫米/炉。

Claims (12)

1、一种调渣剂,其特征在于,以调渣剂总重量为基准,该调渣剂含有17-35重量%的MgO、31-45重量%的CaO、10-20重量%的SiO2、6-13重量%的还原剂和0.005-10重量%的铁的氧化物,所述还原剂为C、Si和SiC的一种或几种。
2、根据权利要求1所述的调渣剂,其中,以调渣剂的总重量为基准,MgO的含量为20-30重量%、CaO的含量为32-42重量%、SiO2的含量为12-18重量%、还原剂的含量为6-12重量%和0.005-8重量%的铁的氧化物。
3、根据权利要求1或2所述的调渣剂,其中,该调渣剂为球形颗粒。
4、根据权利要求3所述的调渣剂颗粒,其中,所述球形颗粒的平均直径为20-50毫米,体密度为2.3-3.2克/厘米3
5、权利要求1所述的调渣剂的制备方法,该方法包括将MgO、CaO、SiO2、还原剂和铁的氧化物混合均匀,其特征在于,MgO、CaO、SiO2、还原剂和铁的氧化物的加入量使所形成的混合物中,以混合物的总重量为基准,该混合物含有17-35重量%的MgO、31-45重量%的CaO、10-20重量%的SiO2、6-13重量%的还原剂和0.005-10重量%的铁的氧化物。
6、根据权利要求5所述的制备方法,其中,至少部分MgO来源于除尘灰,至少部分CaO来源于除尘灰和/或转炉污泥,至少部分SiO2来源于除尘灰和/或转炉污泥,至少部分铁的氧化物来源于除尘灰和/或转炉污泥。
7、根据权利要求6所述的制备方法,其中,以MgO、CaO、SiO2和铁的氧化物各自的含量为基准,40-100重量%的MgO来源于除尘灰、80-100重量%的CaO来源于除尘灰和转炉污泥,80-100重量%的SiO2来源于除尘灰和转炉污泥,90-100重量%的铁的氧化物来源于除尘灰和转炉污泥。
8、根据权利要求5所述的制备方法,其中,该方法还包括将所得混合物制成球形颗粒。
9、根据权利要求8所述的制备方法,其中,所述球形颗粒的平均直径为20-50毫米,体密度为2.3-3.2克/厘米3
10、根据权利要求8或9所述的制备方法,其中,所述球形颗粒的制备方法包括将所得混合物与粘合剂混合均匀,并挤压成型,所述粘合剂的加入量为混合物总重量的5-10重量%,所述粘合剂为粘土和/或氯化镁,所述挤压成型的条件包括,挤压的压强为12-20兆帕。
11、一种调渣剂在溅渣护炉中的使用方法,该方法包括在出钢前将所述调渣剂加入炉渣中,其特征在于,所述调渣剂为权利要求1-4中任意一项所述的调渣剂。
12、根据权利要求11所述的使用方法,其中,相对于每吨钢水,所述调渣剂的用量为2-10千克。
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