CN102851452B

CN102851452B - 压渣剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102851452B
Application number: CN201210378059.5A
Authority: CN
Inventors: 程立; 衡旭文
Original assignee: Taiyuan Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Taiyuan Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2012-10-08
Filing date: 2012-10-08
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2032-10-08
Also published as: CN102851452A

Abstract

本发明提供了一种压渣剂及其制备方法。以重量份计，该压渣剂包括：二氧化硅10.0-15.0重量份，三氧化二铝20.0-35.0重量份，氟化钙10.0-15.0重量份，和单质铝7.00-10.00重量份。该压渣剂由萤石、低品位硅钙合金和电解生产铝时的废渣制成。该压渣剂将密度控制在1.25-1.75g/cm³，与原钢渣反应快，能够在3秒内形成液渣，消除了钢水倒包过程中钢水、钢渣脱由于气体逸出、氧气氧化所产生的泡沫渣。

Description

压渣剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种压渣剂及其制备方法，尤其是涉及一种AOD钢包炉用压渣剂及其制备方法。

背景技术

采用电炉冶炼不锈钢时，由于所熔废钢品种杂，原料来源渠道不一，从而造成熔炼后的钢水残氧量过高，钢水气体含量高。将这样的电炉熔炼后的钢水倒入AOD钢包炉时，钢水会连同钢水表面钢渣一同逸出，严重影响冶炼的正常进行。为了消除该现象，稳定冶炼节奏，钢厂大多采用添加FeSi、FeMn、Al等进行压渣操作。但是现有这些工艺存在如下不足：使用相对较贵的FeSi、FeMn、Al金属进行还原压渣，成本较高。

现今，已经开发了一些复合型压渣剂，以使用氧化钙、氧化镁等碱性物质为主，但是这些压渣剂熔点高，流动性不好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有压渣剂成本高或熔点高、流动性差的缺陷，提供了一种压渣剂，该压渣剂熔点低，流动性好，易于上浮，消除了不锈钢水倒包过程中钢水和钢渣由于气体逸出、氧气氧化所产生的泡沫渣，降低了冶炼成本，提高了冶炼效率。

本发明压渣剂将密度控制在1.25-1.75g/cm³，该压渣剂在不锈钢钢水从电炉出钢到AOD钢包炉前先一次性加入钢包炉中，利用钢水自重，该压渣剂向上运动进行渣洗，除去钢水中残留氧、气体等杂质。该压渣剂与原钢渣反应快，能够在3秒内形成液渣，且形成的液渣熔点低，粘度低，便于排除。使用本发明的压渣剂，便于溶合渣中夹杂物一同去除。本发明压渣剂以三氧化二铝、二氧化硅等酸性物质为主要成分，降低了压渣剂的碱度，有利于降低熔点，粘度，便于气体逸出。

为了解决上述技术问题，本发明提供的第一技术方案是，一种压渣剂，以重量份计，该压渣剂包括：二氧化硅10.0-15.0重量份，三氧化二铝20.0-35.0重量份，氟化钙10.0-15.0重量份和单质铝7.00-10.00重量份。

前述的压渣剂，以重量份计，该压渣剂包括：二氧化硅10.5-13.0重量份（优选11.00-12.00重量份），三氧化二铝23.0-32.0重量份（优选25.00-29.00重量份），氟化钙11.0-14.0重量份（优选12.00-13.50重量份），和单质铝7.50-9.50重量份（优选8.50-9.00重量份）。

前述的压渣剂，该压渣剂的密度为1.25-1.75g/cm³，D₉₀为10.0mm以下。优选的，该压渣剂的密度为1.30-1.70g/cm³（更优选1.40-1.50g/cm³），D₉₀为3-5mm。该压渣剂的水分为总重量的1.0wt%以下。

前述的压渣剂，所述二氧化硅源为萤石、电解生产铝时的废渣和低品位硅钙合金。硅钙合金是指以CaSi为主要成分的产品，其制备方法通常为在2000℃左右高温下碳热还原氧化硅和氧化钙。本发明所述低品位硅钙合金指硅钙合金的不合格产品，其氧化硅和氧化钙反应不完全，硅钙合金产品中含有至少29%的二氧化硅。

前述的压渣剂，所述氟化钙源为萤石。所述萤石主要成分是氟化钙（CaF₂），含杂质较多，Ca常被Y和Ce等稀土元素替代，此外还含有少量的Fe₂O₃和SiO₂。以质量百分比计，本发明优选的萤石成分为CaF₂≥80%,SiO₂≤19%,S≤0.15%,P≤0.06%。

前述的压渣剂，所述三氧化二铝和单质铝源为电解生产铝时的废渣铝灰。优选的，以质量百分比计，所述铝灰的成分包括：Al 17.58%,Al₂O₃ 59.55%,SiO₂ 5.56%,Na₂O 2-3%,MgO 2-3%,CaO＜2%,FeO+MnO＜1%。所述电解生产铝采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，炭素体为阳极，铝液为阴极，通入直流电后，在950-970℃下，在电解槽内的两极上发生电化学反应。阳极产生二氧化碳和一氧化碳气体，阴极产生铝液，铝液通过真空抬包从槽内抽出，净化后在铸造车间加工。

前述的压渣剂，以重量份计，该压渣剂包括氧化钙5.00以下重量份，三氧化二铁2.5以下重量份，以及固定碳3.0以下重量份。

本发明提供的第二技术方案是，一种压渣剂的制备方法，该方法包括如下步骤：

a.原料破碎：将萤石、低品位硅钙合金和电解生产铝时的废渣分别粉粹成粒径为10.0mm以下的粒子；

b.配料计量：将粉粹后的萤石粒子、低品位硅钙合金粒子和废渣粒子混合，得到压渣剂，其中以重量份计，该压渣剂包括：二氧化硅10.0-15.0重量份，三氧化二铝20.0-35.0重量份，氟化钙10.0-15.0重量份，和单质铝7.00-10.00重量份。

前述的方法，该方法进一步包括如下步骤：c.回转窑干燥，将所述压渣剂在200-300℃（250℃）温度条件下，在回转窑中烘干至压渣剂的水分为总重量的1.0wt%以下。

前述的方法，以重量份计，该压渣剂包括：二氧化硅10.5-13.0重量份（优选11.00-12.00重量份），三氧化二铝23.0-32.0重量份（优选25.00-29.00重量份），氟化钙11.0-14.0重量份（优选12.00-13.50重量份），和单质铝7.50-9.50重量份（优选8.50-9.00重量份）。

前述的方法，所述低品位硅钙合金含有至少29wt%的二氧化硅。

前述的方法，以质量百分比计，所述萤石包括CaF₂≥80%,SiO₂≤19%,S≤0.15%,P≤0.06%。

前述的方法，所述电解生产铝时的废渣为铝灰，以质量百分比计，所述铝灰的成分包括：Al 17.58%,Al₂O₃ 59.55%,SiO₂ 5.56%,Na₂O 2-3%,MgO2-3%,CaO＜2%,FeO+MnO＜1%。

前述的方法，以重量份计，该压渣剂包括氧化钙5.00以下重量份，三氧化二铁2.5以下重量份，以及固定碳3.0以下重量份。

本发明压渣剂使用量为4kg/t钢。本发明压渣剂将密度控制在1.25-1.75g/cm³，该压渣剂在不锈钢水从电炉出钢到AOD钢包炉过程中先一次性加入钢包炉中，利用钢水自重，该压渣剂向上运动进行渣洗，压渣剂与原钢渣反应快，在3秒钟内迅速形成液渣，消除了钢水倒包过程中钢水、钢渣脱由于气体逸出、氧气氧化所产生的泡沫渣。另外，形成的液渣熔点低，粘度低，便于排除。

使用本发明压渣剂后，原只能盛装30吨钢水的AOD钢包炉，现可以盛装45吨，作业率提高50%，并且成本只有原硅铁粉的一半。使用本发明压渣剂，在设备、工艺正常稳定的情况下，减少了因为逸渣引起的设备烧损。采用本发明压渣剂，钢厂综合效益显著，吨铁综合成本可降8元-10元。

附图说明

图1本发明压渣剂优选制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明。

本发明压渣剂将密度控制在1.25-1.75g/cm³，该压渣剂在不锈钢水从电炉出钢到AOD钢包炉过程中先一次性加入钢包炉中，使用量为4kg/t钢。该压渣剂与原钢渣反应快，能够在3秒内形成液渣，消除了钢水倒包过程中钢水、钢渣脱由于气体逸出、氧气氧化所产生的泡沫渣。

一种压渣剂，以重量份计，该压渣剂包括：二氧化硅10.0-15.0重量份，三氧化二铝20.0-35.0重量份，氟化钙10.0-15.0重量份，和单质铝7.00-10.00重量份。

如图1所示，所述压渣剂的制备方法，该方法包括如下步骤：

a.原料破碎，将萤石、低品位硅钙合金和电解生产铝时的废渣分别粉粹成粒径为10.0mm以下的粒子；

b.配料计量，将粉粹后的萤石粒子、低品位硅钙合金粒子和废渣粒子混合，得到压渣剂，其中以重量份计，该压渣剂包括：二氧化硅10.0-15.0重量份，三氧化二铝20.0-35.0重量份，氟化钙10.0-15.0重量份和单质铝7.00-10.00重量份。

该方法进一步包括如下步骤：c.回转窑干燥，将所述压渣剂在200-300℃（250℃）温度条件下，在回转窑中烘干至压渣剂的水分为总重量的1.0wt%以下。

干燥后的压渣剂进行检验，以10kg双层塑料袋包装贮存。

下面通过具体的实施例来阐述本发明的实施，本领域技术人员应当理解的是，这不应被理解为对本发明权利要求范围的限制。

实施例

首先，对下面实施例中制备过程及产品进行分析时所用的测定装置和测定方法进行说明如下：

压渣剂中二氧化硅的测定：

取产品用KOH熔融，产品中的二氧化硅转化为硅酸钾，在过量钾离子的强酸性溶液中，加入氟离子生成硅氟酸钾沉淀，经过滤洗涤后溶解于水中，水解后生成的氢氟酸可用NaOH标准溶液滴定，借此求得二氧化硅的质量百分数。

W%=(C×V×15.02)/(1000×m)

式中，C-NaOH标准溶液浓度 mol/L

V-滴定消耗NaOH标准溶液体积 ml

m-称取的产品质量 g

压渣剂中氧化铁、氧化铝的测定：

⑴制备分析试液：取产品与碳酸钠-硼酸混合熔剂在高温下熔融，产品分解完全后冷凝，将冷凝后的熔球加入稀盐酸中加热熔解，熔净后冷却，移入容量瓶定容。

⑵氧化铁的测定：取分析试液于烧杯中，加指示剂，用氨水调至紫红色出现，加热至六七十度，补加指示剂，用EDTA标准溶液滴定至红色消失为终点，记下体积。

W%=79.85×C×V×5

式中，C-EDTA标准溶液浓度 mol/L

V-滴定消耗EDTA标准溶液体积 ml

⑶氧化铝的测定

在滴定氧化铁后的溶液中，加入EDTA标准溶液，加乙酸铵溶液，煮沸1-2分钟，取下稍冷，加指示剂，用硫酸铜标准溶液滴定至紫红色，不计体积，加氟化钾，加热煮沸1分钟，取下稍冷，再用硫酸铜标准溶液滴定至紫红色或蓝紫色为终点，记下体积。

W%=50.89×C×V×5

式中，C-硫酸铜标准溶液浓度 mol/L

V-滴定消耗硫酸铜标准溶液体积 ml

下面实施例中所用萤石的成份为：CaF₂ 80wt%，SiO₂ 19wt%,S 0.15wt%,P 0.06wt%。

下面实施例中所用电解生产铝时的废渣是采用冰晶石-氧化铝熔盐电解法制备电解铝时铸造后产生的铝灰废渣，其成份为：Al 17.58wt%,Al₂O₃59.55wt%,SiO₂ 5.56wt%,Na₂O 2-3wt%,MgO 2-3wt%,CaO＜2wt%,FeO+MnO＜1wt%

下面实施例中所用低品位硅钙合金是采用电硅热法制备硅钙合金时产生的副产品，其成分为：总Si 43.44wt％（包括二氧化硅和硅单质量的总和），总Al 15.42wt％（包括铝单质和三氧化二铝量的总和），CaO 22.51wt％，总Fe 14.87wt％（包括氧化铁和氧化亚铁），MnO 0.868wt％，C 0.89wt％，P 0.025wt%，S 0.1wt%。

实施例1

分别准备D₉₀为3mm的分析纯级的二氧化硅，三氧化二铝，氟化钙，和铝金属。按照二氧化硅1160g，三氧化二铝2756g，氟化钙1320g，铝866g将上述原料采用双螺旋式混料机混合，得到混合物。然后，将所得混合物在250℃温度条件下，在回转窑中烘干至混合物中的水分为总重量的0.5wt%，得到压渣剂1#，其密度为1.47g/cm³。

实施例2

分别准备D₉₀为5mm的分析纯级的二氧化硅，三氧化二铝，氟化钙，和铝金属。按照二氧化硅1000g，三氧化二铝2000g，氟化钙1000g，铝700g将上述原料采用双螺旋式混料机混合，得到混合物。然后，将所得混合物在250℃温度条件下，在回转窑中烘干至混合物中的水分为总重量的0.5wt%，得到压渣剂2#，其密度为1.25g/cm³。

实施例3

分别准备D₉₀为3mm的分析纯级的二氧化硅，三氧化二铝，氟化钙，和铝金属。按照二氧化硅1500g，三氧化二铝3500g，氟化钙1500g，铝1000g将上述原料采用双螺旋式混料机混合，得到混合物。然后，将所得混合物在250℃温度条件下，在回转窑中烘干至混合物中的水分为总重量的0.5wt%，得到压渣剂3#，其密度为1.75g/cm³。

实施例4

将173kg萤石，258kg低品位硅钙，459kg电解生产铝时废渣分别用锤式破碎机粉粹成D₉₀为4mm的粒子。将粉粹后的萤石粒子、低品位硅钙合金粒子和废渣粒子采用双螺旋式混料机混合，得到混合物。然后将混合物在250℃温度条件下，在回转窑中烘干至混合物中的水分为总重量的0.5wt%，得到压渣剂4#，其密度为1.45g/cm³。

采用上文所列方法测试，每100g该压渣剂中包括：二氧化硅11.60g，三氧化二铝27.56g，氟化钙13.2g，铝8.66g，氧化钙3.80g，三氧化二铁1.07g，固定碳1.53g。

实施例5

将159kg萤石，248kg低品位硅钙，423kg电解生产铝时废渣分别用锤式破碎机粉粹成D₉₀粒径为5mm的粒子。将粉粹后的萤石粒子、低品位硅钙合金粒子和废渣粒子采用双螺旋式混料机混合，得到混合物。然后将混合物在250℃温度条件下，在回转窑中烘干至混合物中的水分为总重量的0.6wt%，得到压渣剂5#，其密度为1.39g/cm³。

采用上文所列方法测试，每100g该压渣剂中包括：二氧化硅11.00g，三氧化二铝25.00g，氟化钙12.00g，铝8.50g，氧化钙4.0g，三氧化二铁1.2g，固定碳1.6g。

实施例6

将172kg萤石，269kg低品位硅钙，492kg电解生产铝时废渣分别用锤式破碎机粉粹成粒径为D₉₀为6mm的粒子。将粉粹后的萤石粒子、低品位硅钙合金粒子和废渣粒子采用双螺旋式混料机混合，得到混合物。然后将混合物在250℃温度条件下，在回转窑中烘干至混合物中的水分为总重量的0.7wt%，得到压渣剂6#，其密度为1.49g/cm³。

采用上文所列方法测试，每100g该压渣剂中包括：二氧化硅12.00g，三氧化二铝29.00g，氟化钙13.5.00g，铝9.00g，氧化钙4.2g，三氧化二铁1.5g，固定碳1.7g。

实施例7

将141kg萤石，229kg低品位硅钙，391kg电解生产铝时废渣分别用锤式破碎机粉粹成粒径为D₉₀为8mm的粒子。将粉粹后的萤石粒子、低品位硅钙合金粒子和废渣粒子采用双螺旋式混料机混合，得到混合物。然后将混合物在250℃温度条件下，在回转窑中烘干至混合物中的水分为总重量的0.8wt%，得到压渣剂7#，其密度为1.30g/cm³。

采用上文所列方法测试，每100g该压渣剂中包括：二氧化硅10.05g，三氧化二铝23.0g，氟化钙11.0g，铝7.5g，氧化钙4.7g，三氧化二铁2.0g，固定碳2.5g。

实施例8

将178kg萤石，301kg低品位硅钙，539kg电解生产铝时废渣分别用锤式破碎机粉粹成粒径为D₉₀为10mm的粒子。将粉粹后的萤石粒子、低品位硅钙合金粒子和废渣粒子采用双螺旋式混料机混合，得到混合物。然后将混合物在250℃温度条件下，在回转窑中烘干至混合物中的水分为总重量的1.0wt%，得到压渣剂8#，其密度为1.59g/cm³。

采用上文所列方法测试，每100g该压渣剂中包括：二氧化硅13.0g，三氧化二铝32g，氟化钙14g，铝9.50g，氧化钙5.0g，三氧化二铁2.5g，固定碳3.0g。

性能测试

采用太钢特殊钢厂90吨超高功率电炉（日本新日铁公司）生产的SUS304钢种不锈钢钢水进行应用。该不锈钢钢水具有如下参数;

表1

将压渣剂1-8#按照4kg/t钢的使用量分别在不锈钢钢水从电炉出钢到AOD钢包炉前一次性加入钢包炉中，进行测试。压渣剂1-8#与原钢渣反应快，能够在极短时间内形成液渣。压渣剂1-8#的实验效果见表2：

表2

样品	AOD钢包炉盛装量	钢渣溢出情况
			1#	45吨	无
2#	45吨	无
			3#	45吨	无
4#	45吨	无
			5#	45吨	无
6#	45吨	无
			7#	45吨	无
8#	45吨	无
			对照（不添加压渣剂）	30吨	流渣量大，倒渣

表3所示是AOD钢包炉精炼的工艺条件。

表3

使用1-8#压渣剂压渣剂进行AOD钢包精炼后，不锈钢钢水的成分和温度如表4所示。

表4精炼后钢水成分和温度：

实施例所得1-8#压渣剂，密度控制在1.25-1.75g/cm³，因此利用钢水自重，压渣剂向上运动进行渣洗，能够除去钢水中残留氧、气体等杂质。压渣剂与钢渣在极短时间内形成液渣，且形成的液渣熔点低，粘度低，便于排除。使用本发明的压渣剂将AOD钢包炉盛装量从30吨增加到45吨，无钢渣溢出，且AOD钢包精炼后生产的钢水质量优良，符合目标要求。

Claims

1.一种压渣剂，其特征在于，以重量份计，该压渣剂包括：二氧化硅10.0-15.0重量份，三氧化二铝20.0-35.0重量份，氟化钙10.0-15.0重量份，和单质铝7.00-10.00重量份。

2.根据权利要求1所述的压渣剂，其特征在于，以重量份计，该压渣剂包括：二氧化硅10.5-13.0重量份，三氧化二铝23.0-32.0重量份，氟化钙11.0-14.0重量份，和单质铝7.50-9.50重量份。

3.根据权利要求2所述的压渣剂，其特征在于，以重量份计，该压渣剂包括：二氧化硅11.00-12.00重量份，三氧化二铝25.00-29.00重量份，氟化钙12.00-13.50重量份，和单质铝8.50-9.00重量份。

4.根据权利要求1-3任一项所述的压渣剂，其特征在于，该压渣剂的密度为1.25-1.75g/cm³，D₉₀粒径为10.0mm以下。

5.根据权利要求1-3任一项所述的压渣剂，其特征在于，所述二氧化硅来源为萤石、电解生产铝时的废渣和低品位硅钙合金。

6.根据权利要求1-3任一项所述的压渣剂，其特征在于，所述氟化钙来源为萤石。

7.根据权利要求1-3任一项所述的压渣剂，其特征在于，所述三氧化二铝和单质铝来源为电解生产铝时的废渣。

8.根据权利要求1-3任一项所述的压渣剂，其特征在于，以重量份计，该压渣剂包括氧化钙5.00以下重量份，三氧化二铁2.5以下重量份，以及固定碳3.0以下重量份。

9.一种压渣剂的制备方法，该方法包括如下步骤：

b.配料计量：将粉粹后的萤石粒子、低品位硅钙合金粒子和废渣粒子混合，得到压渣剂，其中以重量份计，该压渣剂包括：二氧化硅10.0-15.0重量份，三氧化二铝20.0-35.0重量份，氟化钙10.0-15.0重量份和单质铝7.00-10.00 重量份；

其中，步骤a中所述低品位硅钙合金含有至少29wt%的二氧化硅。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括如下步骤：c.回转窑干燥，将所述压渣剂在200-300℃温度条件下，在回转窑中烘干至压渣剂的水分含量为总重量的1.0wt%以下。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，以重量份计，所述压渣剂包括：二氧化硅10.5-13.0重量份，三氧化二铝23.0-32.0重量份，氟化钙11.0-14.0重量份和单质铝7.50-9.50重量份。

12.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，以重量份计，所述压渣剂包括：二氧化硅11.00-12.00重量份，三氧化二铝25.00-29.00重量份，氟化钙12.00-13.50重量份和单质铝8.50-9.00重量份。

13.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，以质量百分比计，所述萤石包括CaF₂≥80%，SiO₂≤19%，S≤0.15%，以及P≤0.06%。

14.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述电解生产铝时的废渣为铝灰，以质量百分比计，所述铝灰的成分包括：Al 17.58%，Al₂O₃ 59.55%，SiO₂5.56%，Na₂O 2-3%，MgO 2-3%，CaO＜2%，FeO+MnO＜1%。