CN101613779A - 一种造渣剂及其制备方法及使用方法 - Google Patents

一种造渣剂及其制备方法及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种造渣剂，其中，以造渣剂总重量为基准，该造渣剂含有40－60重量％的SiO2、8－20重量％的CaO、4－10重量％的MnO和12－30重量％的铁的氧化物。本发明还提供了一种造渣剂的制备方法及造渣剂在炼钢冶炼过程中的使用方法。采用本发明提供的造渣剂进行造渣，与现有技术提供的造渣剂进行造渣相比，初渣形成速度明显提高150秒，并且脱磷效率提高了约7％；本发明提供的造渣剂还能最大限度地回收污泥中的铁，使钢铁料消耗降低；此外，由于本发明提供的造渣剂中含有适当的MnO，有利于后续的溅渣护炉。

Description

一种造渣剂及其制备方法及使用方法
技术领域
本发明涉及一种造渣剂及其制备方法及使用方法。
背景技术
在我国，部分钢铁厂采用钒钛磁铁矿冶炼，为了保证资源的有效利用，在炼钢之前进行了提钒工艺，通过吹氧使钒氧化成五氧化二钒，含钒铁水经提钒处理后得到半钢，由于提钒使铁水中的Si、Mn大部分全部氧化，成渣元素少，成渣速度较慢，导致采用半钢炼钢的冶炼难度增加。在采用半钢炼钢时通常先加入一些石灰以及轻烧白云石或者轻烧镁球进行造渣，然后再加入石英砂和火砖块等酸性材料作为造渣剂(主要成份为SiO2)调整炉渣的碱度，以有利于形成初渣。然而加入的石灰、轻烧白云石或者轻烧镁球与石英砂和火砖块等造渣剂配合使用时，石灰、轻烧白云石或者轻烧镁球在转炉不能充分熔化在渣中，成渣速度仍然较慢，且脱磷效果较差。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术提供的造渣剂的形成初渣时间长，脱磷效果较差的缺陷，提供一种形成初渣时间短，脱磷效果较好的造渣剂。
本发明提供了一种造渣剂，其中，以造渣剂总重量为基准，该造渣剂含有40-60重量％的SiO2、8-20重量％的CaO、4-10重量％的MnO和12-30重量％的铁的氧化物。
本发明还提供了一种造渣剂的制备方法，该方法包括将SiO2、CaO、MnO和铁的氧化物混合均匀，其中，SiO2、CaO、MnO和铁的氧化物的加入量使所形成的混合物中含有，以混合物的总重量为基准，40-60重量％的SiO2、8-20重量％的CaO、4-10重量％的MnO和12-30重量％的铁的氧化物。
本发明还提供了一种造渣剂在炼钢冶炼过程中的使用方法，该方法包括在含有铁水、氧化钙和氧化镁的混合物中加入造渣剂，形成炉渣，其中，所述造渣剂为本发明所提供的造渣剂。
采用本发明提供的造渣剂进行造渣，与现有技术提供的造渣剂进行造渣相比，初渣形成速度提高150秒以上(实施例1)，并且脱磷效率提高了约7％；本发明提供的造渣剂还能最大限度地回收污泥中的铁，使钢铁料消耗降低。如用实施例1提供的造渣剂可回收钢铁料2千克/吨钢。此外，由于本发明提供的造渣剂中含有4-10重量％的MnO，有利于后续的溅渣护炉。
根据国家环保要求，大部分钢厂均增设了相应的除尘装置，大部分钢厂采用了湿法除尘工艺，转炉烟尘经除尘装置沉淀后，产生了大量的污泥，污泥中含有大量的铁的氧化物(FeO和Fe2O3)，因此根据本发明的优选实施方式，通过使用转炉污泥作为造渣剂的原料，不仅能够获得初渣时间短、脱磷效果较好的造渣剂，同时可回收污泥中铁，使资源得到有效利用，并且同时减轻了环保的压力。另外，本发明提供的造渣剂的制备方法和使用方法简单。
具体实施方式
本发明提供了一种造渣剂，其中，以造渣剂总重量为基准，该造渣剂含有40-60重量％的SiO2、8-20重量％的CaO、4-10重量％的MnO和12-30重量％的铁的氧化物。
所述铁的氧化物可以各种铁的氧化物，例如可以是FeO、Fe2O3和Fe3O4中的一种或几种。优选所述铁的氧化物为FeO和Fe2O3的混合物，且FeO和Fe2O3的重量比优选为2-3∶1。
可以将本发明提供的造渣剂制成各种形状的颗粒，如立方体形、椭球形和球形，优选为球形和椭球形。所述颗粒的平均直径可以为常规尺寸，例如，所述球形颗粒的平均直径可以为20-50毫米，优选为20-50毫米。
所述颗粒的体密度为2.2-3.4克/厘米3。颗粒太小可能被炉内压力排出炉外，而颗粒太大不能充分熔化，从而影响造渣剂的造渣效果。造渣剂颗粒的体密度可以为大于1.8克/厘米3，优选为2.2-3.4克/厘米3。当体密度小于1.8克/厘米3时，产品松散，在运输储存过程中容易破碎，影响其使用效果。本发明所述体密度就是单位体积容器中容纳的颗粒的质量。
本发明提供了一种造渣剂的制备方法，该方法包括将SiO2、CaO、MnO和铁的氧化物混合均匀，其中，SiO2、CaO、MnO和铁的氧化物的加入量使所形成的混合物中含有，以混合物的总重量为基准，40-60重量％的SiO2、8-20重量％的CaO、4-10重量％的MnO和12-30重量％的铁的氧化物。
本发明提供的造渣剂不仅可以缩短形成初渣时间，提高脱磷效果。而且其中的MnO还有利于后续的溅渣护炉。
在上述的制备方法中，所述氧化钙可以来源于各种含有氧化钙的物质，例如可以来源于锰矿、石灰、轻烧白云石和转炉污泥；所述铁的氧化物可以来源于各种含铁的氧化物的物质，例如可以来源于转炉污泥和/或锰矿。为了降低转炉污泥对环境带来的压力，优选情况下，至少部分CaO来源于转炉污泥，至少部分铁的氧化物来源于转炉污泥；进一步优选为，以CaO和铁的氧化物各自的含量为基准，65-85重量％的CaO来源于转炉污泥，75-90重量％的铁的氧化物来源于转炉污泥。
所述混合物的制备方法可以包括在室温下，如20-40℃，将形成该混合物的各种原料置于混合器中混合均匀。
优选情况下，本发明提供的造渣剂的制备方法还包括将所得混合物制成颗粒。所述颗粒可以为各种形状，如上面所述的立方体形、椭球形和球形，优选为球形和椭球形。所述颗粒的制备方法优选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4-6重量％；所述粘合剂可以是常规的任何用于炼钢的粘合剂，优选的粘合剂为氯化镁。所述挤压成型的条件根据颗粒的大小和所需的体密度可以在很大范围内变化，例如，对于平均直径为20-50毫米，优选为20-50毫米、体密度为2.2-3.4克/厘米3的球形颗粒，挤压的压强优选为12-20兆帕。
将所述混合物与粘合剂混合的方法可以包括在室温下，如20-40℃，将混合物与粘合剂置于混合器中混合均匀。
所述挤压设备可以为对称压球机。可以通过调节压球机的压力，压出所需体密度和所需尺寸的颗粒。
本发明还提供了一种造渣剂在炼钢冶炼过程中的使用方法，该方法包括将铁水、氧化钙、氧化镁和造渣剂混合均匀，形成炉渣，其中所述造渣剂为本发明提供的造渣剂。所述氧化钙可以来源于石灰和/或轻烧白云石，优选来源于石灰；所述氧化镁可以来源于轻烧白云石、菱镁矿和轻烧镁球中的一种或几种，优选来源于轻烧白云石。氧化锰可以来源于各种锰矿。
所述造渣剂的用量没有特别限制，只要能形成炉渣即可，所述氧化钙的用量优选使炉渣中CaO/SiO2的重量百分比为3-4，氧化镁的用量使炉渣中，以炉渣的总重量为基准，氧化镁的含量为9-12重量％。具体的，优选情况下，相对于每吨钢水，所述造渣剂的用量为12-25千克，氧化钙的用量为37-57千克，氧化镁的用量为8-15千克。
特别说明的是，在造渣剂的使用过程中，所述氧化钙的用量不包括造渣剂中的氧化钙的量。
在一种优选的实施方式中，相对于每吨钢水，所述造渣剂的用量为12-25千克，石灰的用量为26-42千克，轻烧白云石的用量为28-35千克。
所述石灰、轻烧白云石和造渣剂各自可以一次或多次加入。为了使石灰和轻烧白云石更好地在渣中溶解，优选将石灰、轻烧白云石和造渣剂分别分多次加入，例如可以分成2-5次加入。即优选情况下，将铁水、氧化钙、氧化镁和造渣剂混合的方法包括先将铁水与一部分氧化钙和一部分氧化镁混合，再将所得混合物与一部分造渣剂混合，所述一部分氧化钙和一部分氧化镁和一部分造渣剂的用量为各自总用量的1/2-3/4，形成初渣；之后根据炉内炉渣中的CaO/SiO2及粘度分一次或多次加入部分的石灰、轻烧白云石和造渣剂，形成过程渣，之后再将所有的石灰、轻烧白云石和造渣剂加入后形成终渣。
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石英砂、转炉污泥和锰矿的主要组成与比例如表1所示，其中，铁的氧化物为FeO和Fe2O3且FeO/Fe2O3的比值为2∶1。锰矿为云南省永仁县永金炉料厂提供；转炉污泥为攀枝花新钢钒股份有限公司提供。
表1
  成分   MnO(重量％)   CaO(重量％)   FeO和Fe2O3(重量％)   SiO2(重量％)
  石英砂   -   1-2   -   95-99
  转炉污泥   -   13-18   38-45   3-5
  锰矿   19-33   15-24   5-18   16-36
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的造渣剂。
将25重量份的锰矿、25重量份的转炉污泥、45重量份的石英砂和5重量份的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15兆帕，挤压出颗粒直径为50毫米、体密度为2.3克/厘米3的球形颗粒造渣剂G1。其中，75重量％的CaO来源于转炉污泥，80重量％的铁的氧化物化来源于转炉污泥。造渣剂G1中SiO2、CaO、MnO和铁的氧化物在造渣剂中的含量如表2所示。
实施例2
本实施例用于说明本发明提供的造渣剂。
将25重量份的锰矿、35重量份的转炉污泥、35重量份的石英砂和5重量份的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18兆帕挤压出颗粒直径35毫米、体密度为3.4克/厘米3的造渣剂颗粒G2。其中，80重量％的CaO来源于转炉污泥，85重量％的铁的氧化物化来源于转炉污泥。造渣剂G2中SiO2、CaO、MnO和铁的氧化物在造渣剂中的含量如表2所示。
实施例3
本实施例用于说明本发明提供的造渣剂。
将20重量份的锰矿、20重量份的转炉污泥、55重量份的石英砂和5重量份的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12兆帕挤压出颗粒直径20毫米、体密度为2.8克/厘米3的造渣剂颗粒G3。其中，65重量％的CaO来源于转炉污泥，75重量％的铁的氧化物化来源于转炉污泥。造渣剂G3中SiO2、CaO、MnO和铁的氧化物在造渣剂中的含量如表2所示。
表2
成分   MnO(重量％)   CaO(重量％)   FeO+Fe2O3(重量％)   SiO2(重量％)
G1 6.75 10.44   17.17 45.31
G2 8.22 14.05   25.88 38.11
G3 4.14 8.47   12.37 58.43
实施例4
这些实施例用于说明本发明提供的造渣剂在炼钢过程中的应用。
在转炉炼钢条件下，开始降枪吹炼后将石灰(氧化钙含量为92重量％)和轻烧白云石(氧化镁含量为34重量％、氧化钙含量为52重量％)加入到转炉中，之后加入由实施例1获得的造渣剂，造渣剂在开始降枪吹炼后2分钟内加入完毕。所述转炉炼钢条件包括转炉内温度为1345℃。初渣形成以后，根据炉内炉渣中的CaO/SiO2及粘度再加入与上述相同来源的造渣剂、石灰和轻烧白云石，使炉渣中CaO/SiO2的重量比为3.5。使用的铁水成分和装入量如表3所示；炼钢过程中第一次加入的石灰、轻烧白云石和造渣剂的重量占各自总加入量的2/3、2/3和2/3加，入的石灰、轻烧白云石和造渣剂的各自的总量如表4所示，炉渣形成的时间、脱磷效果、磷硫在炉渣中以及钢水中的重量比和每吨钢所消耗的铁水的量的结果列在5中。
对比例1
本对比例用于说明现有技术提供的造渣剂在炼钢过程中的应用。
按照实施例4所述的方法进行转炉炼钢，不同的是，由实施例1制得的造渣剂由目前使用的石英砂(CaO：4重量％、SiO2：95重量％、杂质：余量；粒度平均直径：5毫米)代替。使用的铁水成分和装入量如表3所示，炼钢过程中加入的石灰、轻烧白云石和石英砂的各自的总量如表4所示，炉渣形成的时间、脱磷效果、磷硫在炉渣中以及钢水中的重量比和每吨钢所消耗的铁水的量的结果列在5中。
实施例5-6
按照实施例4所述的方法进行转炉炼钢，不同的是，由实施例1制得的造渣剂分别由实施例2和3制备的造渣剂代替，并且其中，在实施例5中第一次加入的石灰、轻烧白云石和造渣剂的重量占各自总加入量的1/2、3/4和1/2；在实施例6中第一次加入的石灰、轻烧白云石和造渣剂的重量占各自总加入量的3/4、1/2和3/4。使用的铁水成分和装入量如表3所示，炼钢过程中加入的石灰、轻烧白云石和造渣剂的各自的总量如表4所示，炉渣中CaO/SiO2的重量比分别为3.5和4，炉渣形成的时间、脱磷效果、磷硫在炉渣中以及钢水中的重量比和每吨钢所消耗的铁水的量的结果列在5中。
表3
Figure S2008101275186D00081
表4
  实施例编号 造渣剂编号   石灰(千克/吨钢)   轻烧白云石(千克/吨钢)   造渣剂(千克/吨钢)
  实施例4   G1   29.85   31.03   18.44
  实施例5   G2   28.94   30.86   24.13
  实施例6   G3   29.26   30.97   12.61
  对比例1   石英砂   29.46   31.21   9.44
表5
Figure S2008101275186D00091
从上表5可以看出：与现有技术提供的造渣剂相比，初渣形成速度提高150秒以上(实施例1)，并且脱磷效率提高了约7％；本发明提供的造渣剂还能最大限度地回收污泥中的铁，使钢铁料消耗降低。如用实施例1提供的造渣剂，同时可节约钢铁原料2千克/吨钢。

Claims (12)

1、一种造渣剂，其特征在于，以造渣剂总重量为基准，该造渣剂含有40-60重量％的SiO2、8-20重量％的CaO、4-10重量％的MnO和12-30重量％的铁的氧化物。
2、根据权利要求1所述的造渣剂，其中，该造渣剂为球形颗粒。
3、根据权利要求2所述的造渣剂，其中，所述球形颗粒的体积密度为2.2-3.4克/厘米3，所述球形颗粒的平均直径为20-50毫米。
4、一种权利要求1所述的造渣剂的制备方法，该方法包括将SiO2、CaO、MnO和铁的氧化物混合均匀，其特征在于，SiO2、CaO、MnO和铁的氧化物的加入量使所形成的混合物中含有，以混合物的总重量为基准，40-60重量％的SiO2、8-20重量％的CaO、4-10重量％的MnO和12-30重量％的铁的氧化物。
5、根据权利要求4所述的制备方法，其中，至少部分CaO来源于转炉污泥，至少部分铁的氧化物来源于转炉污泥。
6、根据权利要求5所述的制备方法，其中，以CaO和铁的氧化物各自的含量为基准，65-85重量％的CaO来源于转炉污泥，75-90重量％的铁的氧化物来源于转炉污泥。
7、根据权利要求4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。
8、根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述球形颗粒的体密度为2.2-3.4克/厘米3，所述球形颗粒的平均直径为20-50毫米。
9、根据权利要求7或8所述的制备方法，其中，所述球形的制备方法包括将所得混合物与粘合剂混合均匀，成型，所述粘合剂的加入量为混合物总重量的3-8重量％，所述粘合剂为粘土和/或氯化镁。
10、一种造渣剂在炼钢过程中的使用方法，该方法包括将铁水、氧化钙、氧化镁和造渣剂混合，形成炉渣，其特征在于，所述造渣剂为权利要求1-3中任意一项所述的造渣剂。
11、根据权利要求10所述的使用方法，其中，相对于每吨钢水，所述造渣剂的用量为12-25千克，所述氧化钙的用量为37-57千克，氧化镁的用量为8-15千克。
12、根据权利要求10或11所述的使用方法，其中，所述将铁水、氧化钙、氧化镁和造渣剂混合的方法包括先将铁水与一部分氧化钙和一部分氧化镁混合，再将所得混合物与一部分造渣剂混合，所述一部分氧化钙和一部分氧化镁和一部分造渣剂的用量为各自总重量的1/2-3/4。
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