CN103014237A - 一种脱磷造渣剂及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脱磷造渣剂，涉及炼钢脱磷技术领域，其以转炉干法除尘灰和粘结剂为原料，其中，转炉干法除尘灰质量百分比为80～90％，粘结剂质量百分比为10～20％。本发明提供的脱磷造渣剂及其生产方法，实现了转炉干法除尘灰在钢铁企业内部循环流程中得以资源化利用。

Description

一种脱磷造渣剂及其生产方法
技术领域
本发明涉及炼钢脱磷技术领域，特别涉及一种脱磷造渣剂及其生产方法。
背景技术
随着社会对高品质钢种的需求不断增加和炼钢技术的不断进步，双联法炼钢工艺逐渐在国内新建高水平钢厂实行。为了提高钢水的洁净度，双联法炼钢工艺将脱磷和脱碳分别在不同的转炉中进行。
当前的脱磷剂成分以氧化钙、氧化铁和氟化钙为主。其中氧化钙来源主要是生石灰，氧化铁的来源主要是铁矿石，氟化钙的主要来源是萤石。
而转炉干法除尘工艺在炼钢过程中产生大量的除尘灰，其主要成分为Fe2O3、FeO、CaO、MgO和SiO2，作为炼钢过程产生的废弃物，科学合理的加以利用对于原辅料在炼钢生产环节实现可循环流动具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种脱磷造渣剂，通过作为固体废弃物的转炉干法除尘灰的回收处理，实现转炉干法除尘灰在钢铁企业内部循环流程中得以资源化利用。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种脱磷造渣剂，其以转炉干法除尘灰和粘结剂为原料，粘结剂优选为改性淀粉。所述转炉干法除尘灰质量百分比为80～90％，改性淀粉粘结剂质量百分比为10～20％。所述脱磷造渣剂的理化指标为：TFe含量≥50％，含水率≤2％，单球抗压强度≥800N/个。
作为优选，所述脱磷造渣剂用于双联法炼钢脱磷造渣。
在解决上述技术问题的同时，本发明还提供了脱磷造渣剂的生产方法，包含：
所述转炉干法除尘灰经过加湿和消化工序后，与所述粘结剂一起经过混碾工序，然后高压成型并进行烘干，最后进入筛分工序得到所述脱磷造渣剂。
进一步地，所述生产方法在高压成型工序与烘干工序中间还包含碳化。
进一步地，所述加湿工序的加水重量为原料重量的8～10％。
进一步地，所述筛分工序选用的振动筛筛孔直径为15～25mm。
以下是转炉脱磷的原理：
在脱磷转炉中，强化脱磷的动力学和热力学条件，并弱化脱碳的动力学和热力学条件。脱磷的热力学条件是适当的炉渣碱度、适当的低温和炉渣氧势；动力学条件则是促进熔池搅拌，快速化渣形成有利的脱磷条件。
铁水脱磷的化学反应为：磷在液态渣铁界面处被氧化，按炉渣分子理论的观点，反应式如下：
2[P]+5(FeO)=（P2O5）+5[Fe]-Q1    (1)
3（FeO）+（P2O5）=（3FeO·P2O5)-Q2    (2)
(3FeO·P2O5）+4（CaO)=(4CaO·P2O5）+3(FeO)-Q3    (3)
由式(1)、(2)、(3)可推出(4)：
2[P]+5（FeO）+4（CaO）=（4CaO·P2O5）+5[Fe]-Q4    (4)
由反应式(4)可以得出，脱磷是放热反应，故在低温条件下有利于去磷反应的进行，而且渣中(FeO)愈多，即炉渣氧化性愈强，愈有利于磷的氧化。由于（3FeO·P2O5)在温度高于1470℃时是不稳定的，因此只有当熔池内石灰熔化后生成稳定的化合物（4CaO·P2O5）或（3FeO·P2O5）才能达到去磷的目的。
由去磷的基本反应可知，高碱度、高氧化铁（高氧势）炉渣有利于去磷，但(CaO)和(FeO)应有一定的比值，才能取得良好效果。
脱磷的动力学分析：由于脱磷反应始于液态渣铁界面，所以铁液中磷的扩散和熔渣中P2O5的扩散是铁水脱磷反应的限制性环节。
热力学和动力学分析指出脱磷的有利条件是：高碱度、高氧化铁（高氧势）、低温；增大搅拌强度，促进石灰渣化，并适当增加萤石量或用其他添加物降低炉渣熔点和黏度是提高铁水脱磷的重要措施。为满足铁水脱磷的热力学和动力学条件，铁水脱磷剂应包括：氧化剂、固定剂和助熔剂三大要素。现有的双联法炼钢所选用的脱磷剂主要是铁矿石，造渣剂主要是活性石灰，磷分配比在1.61～1.91。
转炉干法除尘灰是近几年转炉煤气除尘由湿式除尘工艺改为干式除尘工艺所产生的钢铁副产品，堆积密度为0.6×103～1.5×103kg/m3；主要成分包括Fe、CaO、SiO2、MgO、C和H2O，其中TFe含量为54～90％。转炉干法除尘灰含铁量较高，对于钢铁企业来说是非常有利用价值的二次资源。此外，除尘灰里还含有一定量的CaO，生产出的冷固球团产品在投入转炉的使用过程中还可以节省大量的白灰，降低转炉炼钢辅原料的消耗。炼钢干法除尘灰粗灰中以Fe3O4、FeO和Fe为主，含有少量的Fe2O3、CaO、C3S，D50中位径为90～100μm。细灰中以Fe3O4、FeO为主，含有少量的Fe、Fe2O3和CaO，D50中位径30～40μm。综合来看，转炉干法除尘灰以铁素资源为主，作为冷却造渣剂具备技术可行性。
本发明提供的脱磷造渣剂及其生产方法，实现了转炉干法除尘灰在钢铁企业内部循环流程中得以资源化利用。
附图说明
图1为本发明实施例提供的脱磷造渣剂的生产方法的工艺流程。
具体实施方式
本发明实施例提供的脱磷造渣剂，特别适用于双联法炼钢脱磷造渣，其选用重量百分比89％的转炉干法除尘灰和11％的改性淀粉粘结剂。转炉干法除尘灰经过加湿和消化工序后，与改性淀粉粘结剂一起经过混碾工序，然后进入成型工序，其中加湿工序的加水重量为原料重量的8～10％。高压成型后的中间产品经过碳化和烘干，最后进入筛分工序得到所述脱磷造渣剂，其中筛分工序选用的振动筛筛孔直径为15～25mm。碳化和烘干所采用套筒窑尾气温度为150℃，CO2体积百分含量为20～25％。生产出的脱磷造渣剂的理化技术指标为：TFe含量≥57％，含水率≤1.5％，单球抗压强度≥1100N/个球。
对生产的脱磷造渣剂在300t脱磷转炉上进行使用，并等量替代原来使用的烧结矿，吨钢加入量最高为35kg。在同等铁水温度和铁水成分条件下，当脱磷造渣剂添加量为10kg/t钢时，较使用等量铁矿石相比，半钢钢水磷含量由0.036％降低到0.035％；添加量在20kg/t钢时，较使用等量铁矿石相比，半钢钢水磷含量由0.035％降低到0.033％；添加量在高于30kg/t钢时，较使用等量铁矿石相比，半钢钢水磷含量由0.035％降低到0.031％。使用这种脱磷造渣剂后，半钢终点磷含量较等量铁矿石而言，平均脱磷效果更为明显。
采用本发明实施例提供的脱磷造渣剂后，增加了初期渣中的FeO含量，加快化渣速度，提高白灰熔化率，改善冶炼过程中脱磷效果，大大提高脱磷速率。这种脱磷造渣剂使半钢终渣碱度由1.89提高到了2.11，化渣效果明显。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种脱磷造渣剂，其特征在于，所述脱磷造渣剂以转炉干法除尘灰和粘结剂为原料。
2.如权利要求1所述的脱磷造渣剂，其特征在于，所述粘结剂为改性淀粉。
3.如权利要求2所述的脱磷造渣剂，其特征在于，所述转炉干法除尘灰质量百分比为80～90％，所述改性淀粉质量百分比为10～20％。
4.如权利要求1至3任一项所述的脱磷造渣剂，其特征在于，所述脱磷造渣剂用于双联法炼钢脱磷造渣。
5.如权利要求1至3任一项所述的脱磷造渣剂，其特征在于，所述脱磷造渣剂中：TFe含量≥50％，含水率≤2％，单球抗压强度≥800N/个，其中，TFe表示所述脱磷造渣剂中铁元素的含量。
6.如权利要求1至5任一项所述的脱磷造渣剂的生产方法，其特征在于：
所述转炉干法除尘灰经过加湿和消化工序后，与所述粘结剂一起经过混碾工序，然后高压成型并进行烘干，最后进入筛分工序得到所述脱磷造渣剂。
7.如权利要求6所述的生产方法，其特征在于：
所述加湿工序的加水重量为原料重量的8～10％。
8.如权利要求6所述的生产方法，其特征在于：
所述筛分工序选用的振动筛筛孔直径为15～25mm。
9.如权利要求6所述的生产方法，其特征在于，所述生产方法在高压成型工序与烘干工序中间还包含碳化。
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