CN103215405A - 一种利用不锈钢自产除尘灰球进行铁水脱磷处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用不锈钢自产除尘灰球进行铁水脱磷处理的方法，以解决现有技术中存在的不锈钢炼钢产生的除尘灰不能够有效的解决和利用自产废弃物的问题。包括脱硅和脱磷步骤，采用除尘灰球脱磷处理的主原料为：钝化石灰粉、除尘灰球、萤石。有效的解决了炼钢除尘灰球回收利用难的问题，降低了冶炼成本，倡导绿色环保、废物回收再利用。

Description

一种利用不锈钢自产除尘灰球进行铁水脱磷处理的方法
技术领域
本发明属于炼钢工艺技术领域，具体涉及在冶金行业中利用不锈钢自产除尘灰球进行铁水脱磷处理的方法。
背景技术
不锈钢炼钢每月产生的400系列除尘灰量要达到1600吨以上，积累较多回收利用成为问题，如今一部分除尘灰制作成球在AOD转炉、电炉中使用，但每月仅有150吨的使用量，使用量远远不及产生量，不能够有效的解决和利用自产废弃物。
不锈钢炼钢脱磷区域主要的脱磷原料是氧化铁皮, 其利用氧化铁皮中含有的FeO氧化脱磷，而除尘灰球中的FeO含量接近氧化铁皮，因此我们开始尝试在脱磷过程中应用除尘灰球代替氧化铁皮的方法来实现脱磷的目的，这样既能解决炼钢自产除尘灰使用难的问题，又能降低冶炼成本，起到循环经济的作用。通过前期的理论指导、试验效果分析以及费用效益来看，我们认为脱磷期间使用除尘灰球代替氧化铁皮很经济，很实用，是完全可行的，因此我们开始正式将除尘灰球推广到脱磷区域使用。
不锈钢炼钢除尘灰球脱磷工艺的基本原理：
不锈钢炼钢脱磷区域主要承担高炉铁水前期的脱磷和预脱硅任务。铁水脱磷处理适宜于低温环境下进行,常用的铁水脱磷剂具有高碱度、高氧化性，根据冶炼钢种的要求,可以将磷控制在0.005%～0.015%的范围。不锈钢炼钢脱磷采用石灰系： CaO + 氧化剂 + 助熔剂(CaF2)，氧化剂主要来源于酒钢各厂矿自产氧化铁皮。
铁水脱磷的基本反应如下：
      2[P]+5(FeO)+3(CaO) ==== (3CaO·P2O5)+5Fe
或  2[P]+5[O]+3(CaO) ==== (3CaO·P2O5)
目前脱磷采用的氧化剂：气体O2+固体氧化剂（氧化铁皮），如脱磷期间使用除尘灰球，则氧化剂为：气体O2+固体氧化剂（除尘灰球），采用除尘灰球和氧化铁皮脱磷都是利用原料中含有的FeO脱磷，因而，从工艺原理上来说除尘灰球进行脱磷处理是完全可行的。另外，由于除尘灰球费用不到铁皮的一半，因此采用除尘灰球代替铁皮的冶炼模式，可以极大的节约冶炼成本，同时还能回收灰球中少量的贵金属元素铬和镍。
表1：除尘灰球和氧化铁皮两者成分对比表如下
成分 FeO SiO2 Cr2O3 CaO MgO
400系列除尘灰 41.94 2.09 13.71 8.55 1.43
氧化铁皮 58.20 2.03 / / /
发明内容
本发明的目的是提供一种利用不锈钢自产除尘灰球进行铁水脱磷处理的方法，以解决现有技术中存在的不锈钢炼钢产生的除尘灰不能够有效的解决和利用自产废弃物的问题。
   为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种利用不锈钢自产除尘灰球进行铁水脱磷处理的方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、用气氧脱硅方式对铁水进行脱硅处理，将铁水中的硅含量降至0.1%以下，脱硅后的铁水温度控制在1300-1320℃；
b、铁水脱硅处理结束后，开始步入脱磷处理：
b.1、用喷枪向脱硅处理后的铁水中喷吹钝化石灰粉，所述喷枪由外敷耐火材料和内置钢管制作而成，钝化石灰粉由氮气作为载气，通过内置钢管直接喷入铁水以内，钝化石灰粉用量根据目标二元碱度CaO/SiO2按照2.0-2.5控制，钝化石灰粉的流速控制在0.5-0.65kg/t/min； 
b.2、用喷枪向脱硅处理后的铁水中喷吹钝化石灰粉的同时匀速加入除尘灰球，除尘灰球用量为20-30 kg/t铁水；匀速加入除尘灰球，这样有利于灰球熔化，同时避免脱硅期大渣量、喷溅严重等问题。采用三孔拉瓦尔式的顶吹氧枪向距离铁水液面高度1300mm吹入氧气，氧气流速为0.38-0.5Nm3/t/min；
b.3、然后向加入除尘灰球的铁水中加入萤石，萤石用量为3.5-3.75 kg/t铁水。
优选的，所述步骤b.1中钝化石灰粉中有效CaO含量≥92%。
优选的，所述步骤b.2除尘灰球由是冶炼400系列钢种产生的灰分结压制而成，有效FeO含量≥40%，粒度在25-30mm。
优选的，所述步骤b.3中萤石有效CaF2含量≥70%，粒度在20-40 mm。
优选的，由于加入除尘灰球后灰球内含有的铬元素氧化到渣内，炉渣内含有4.5%的Cr2O3是造成炉渣较粘的主要原因，同时加入灰球造成渣量增大，因而，炉渣表现出粘稠、偏干的现象。为此，通过跟踪炉渣的状况，适当增加萤石用量能够有效解决炉渣偏干的问题。因此，步骤2.3中，增加萤石用量，增加量为0.6-1.25kg/t铁。
优选的，由于除尘灰球本身降温较大的影响，会造成渣层有大块积渣，化渣不好，脱磷效率缓慢，不利于铁渣界面的反应，因而，所述步骤b.2中的用喷枪向脱硅处理后的铁水的温度≥1230℃。
本发明的有益效果是：
1、除尘灰球为不锈钢炼钢脱磷过程中的首次应用，属于新工艺、新技术、新突破。此原料的引入有效的解决了炼钢除尘灰球回收利用难的问题，降低了冶炼成本，倡导绿色环保、废物回收再利用。
2、炼钢脱磷过程主原料是氧化铁皮，主要是利用铁皮中的
FeO来脱除铁水中的磷元素，铁皮中含FeO在58%左右，而除尘灰球含FeO在41%左右，虽然除尘灰球中FeO的含量低于铁皮，但通过优化工艺参数和调整物料加入时机，除尘灰球仍然能够达到良好的脱磷效果。
具体实施方式
实施例1
一种利用不锈钢自产除尘灰球进行铁水脱磷处理的方法，包括以下步骤：
a、按照元素反应的先后顺序，铁水脱磷前必须进行脱硅处理。同时酒钢自制铁水中硅含量普遍在0.5-0.7%，属于偏高水平，用气氧脱硅方式对铁水进行脱硅处理，将铁水中的硅含量降至0.1%，脱硅后铁水的温度控制在1320℃；
b、铁水脱硅处理结束后，开始步入脱磷处理：
b.1、用喷枪向脱硅处理后的1t铁水中喷吹钝化石灰粉，钝化石灰粉中有效CaO含量为92%。所述喷枪由外敷耐火材料和内置钢管制作而成，钝化石灰粉由氮气作为载气，通过内置钢管直接喷入铁水以内，钝化石灰粉用量根据目标二元碱度CaO/SiO2按照2.5控制，钝化石灰粉的流速控制在 0.65kg/min；
 b.2、用喷枪向脱硅处理后的铁水中喷吹钝化石灰粉的同时匀速加入除尘灰球，脱硅处理后的铁水温度为1230℃，除尘灰球用量为20 kg；除尘灰球由是冶炼400系列钢种产生的灰分结压制而成，有效FeO含量为40%，粒度为25mm。匀速加入除尘灰球，这样有利于灰球熔化，同时避免脱硅期大渣量、喷溅严重等问题。为了补充热量的作用，采用三孔拉瓦尔式的顶吹氧枪向距离铁水液面高度1300mm吹入氧气，氧气流速为0.5Nm3/t/min；
b.3、然后向加入除尘灰球的铁水中加入萤石，萤石用量为3.5 kg。萤石有效CaF2含量为80%，粒度在40 mm。
实施例2
一种利用不锈钢自产除尘灰球进行铁水脱磷处理的方法，包括以下步骤：
a、用气氧脱硅方式对铁水进行脱硅处理，将铁水中的硅含量降至0.05%，脱硅后铁水的温度控制在1300℃；
b、铁水脱硅处理结束后，开始步入脱磷处理：
b.1、用喷枪向脱硅处理后的1t铁水中喷吹钝化石灰粉，钝化石灰粉中有效CaO含量为96%。所述喷枪由外敷耐火材料和内置钢管制作而成，钝化石灰粉由氮气作为载气，通过内置钢管直接喷入铁水以内，钝化石灰粉用量根据目标二元碱度CaO/SiO2按照2.0控制，钝化石灰粉的流速控制在 0.6kg/min；
 b.2、用喷枪向脱硅处理后的铁水中喷吹钝化石灰粉的同时匀速加入除尘灰球，脱硅处理后的铁水温度为1300℃，除尘灰球用量为25 kg；除尘灰球由是冶炼400系列钢种产生的灰分结压制而成，有效FeO含量为60%，粒度为30mm。采用三孔拉瓦尔式的顶吹氧枪向距离铁水液面高度1300mm吹入氧气，氧气流速为0.5Nm3/t/min；
b.3、然后向加入除尘灰球的铁水中加入萤石，萤石用量为3.5 kg。由于加入除尘灰球后灰球内含有的铬元素氧化到渣内，炉渣内含有4.5%的Cr2O3是造成炉渣较粘的主要原因，同时加入灰球造成渣量增大，因而，炉渣表现出粘稠、偏干的现象。为此，增加萤石用量，增加量为0.6kg。萤石有效CaF2含量为70%，粒度在20 mm。
实施例3
一种利用不锈钢自产除尘灰球进行铁水脱磷处理的方法，包括以下步骤：
a、用气氧脱硅方式对铁水进行脱硅处理，将铁水中的硅含量降至0，脱硅后铁水的温度控制在1300℃；
b、铁水脱硅处理结束后，开始步入脱磷处理：
b.1、用喷枪向脱硅处理后的1t铁水中喷吹钝化石灰粉，钝化石灰粉中有效CaO含量为100%。所述喷枪由外敷耐火材料和内置钢管制作而成，钝化石灰粉由氮气作为载气，通过内置钢管直接喷入铁水以内，钝化石灰粉用量根据目标二元碱度CaO/SiO2按照2.0控制，钝化石灰粉的流速控制在 0.65kg/min；
 b.2、用喷枪向脱硅处理后的铁水中喷吹钝化石灰粉的同时匀速加入除尘灰球，脱硅处理后的铁水温度为1500℃，除尘灰球用量为30 kg；除尘灰球由是冶炼400系列钢种产生的灰分结压制而成，有效FeO含量为100%，粒度为30mm。采用三孔拉瓦尔式的顶吹氧枪向距离铁水液面高度1300mm吹入氧气，氧气流速为0.38Nm3/t/min；
b.3、然后向加入除尘灰球的铁水中加入萤石，萤石用量为3.5 kg。由于加入除尘灰球后灰球内含有的铬元素氧化到渣内，炉渣内含有4.5%的Cr2O3是造成炉渣较粘的主要原因，同时加入灰球造成渣量增大，因而，炉渣表现出粘稠、偏干的现象。为此，增加萤石用量，增加量为1.25kg。萤石有效CaF2含量为90%，粒度在20 mm。

Claims (6)

1.一种利用不锈钢自产除尘灰球进行铁水脱磷处理的方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、用气氧脱硅方式对铁水进行脱硅处理，将铁水中的硅含量降至0.1%以下，脱硅后的铁水温度控制在1300-1320℃；
b、铁水脱硅处理结束后，开始步入脱磷处理：
b.1、用喷枪向脱硅处理后的铁水中喷吹钝化石灰粉，所述喷枪由外敷耐火材料和内置钢管制作而成，钝化石灰粉由氮气作为载气，通过内置钢管直接喷入铁水以内，钝化石灰粉用量根据目标二元碱度CaO/SiO2按照2.0-2.5控制，钝化石灰粉的流速控制在0.5-0.65kg/t/min；
 b.2、用喷枪向脱硅处理后的铁水中喷吹钝化石灰粉的同时匀速加入除尘灰球，除尘灰球用量为20-30 kg/t铁水；采用三孔拉瓦尔式顶吹氧枪向距离铁水液面高度1300mm吹入氧气，氧气流速为0.38-0.5Nm3/t/min；
b.3、然后向加入除尘灰球的铁水中加入萤石，萤石用量为3.5-3.75 kg/t铁水。
2.如权利要求1所述的利用不锈钢自产除尘灰球进行铁水脱磷处理的方法，其特征在于：所述步骤b.1中钝化石灰粉中有效CaO含量≥92%。
3.如权利要求1所述的利用不锈钢自产除尘灰球进行铁水脱磷处理的方法，其特征在于：所述步骤b.2除尘灰球由是冶炼400系列钢种产生的灰分结压制而成，有效FeO含量≥40%，粒度在25-30mm。
4.如权利要求1所述的利用不锈钢自产除尘灰球进行铁水脱磷处理的方法，其特征在于：所述步骤b.3中萤石有效CaF2含量≥70%，粒度在20-40 mm。
5.如权利要求1所述的利用不锈钢自产除尘灰球进行铁水脱磷处理的方法，其特征在于：所述步骤b.3中如果出现加入萤石后出现偏干的问题就要增加萤石用量，增加量为0.6-1.25kg/t铁。
6.如权利要求1所述的利用不锈钢自产除尘灰球进行铁水脱磷处理的方法，其特征在于：所述步骤b.2中的用喷枪向脱硅处理后的铁水的温度≥1230℃。
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