CN103343180B - 一种转炉炼钢合成造渣剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种转炉炼钢合成造渣剂的制备方法，属于钢铁冶金转炉炼钢技术领域。本发明的步骤为：称取转炉炉尘10-18份，氧化铁皮25-32份，瓦斯灰5-10份、废旧高铝砖9-16份和膨润土混匀得混合物A；称取粉煤灰3-5份、球团矿筛下料15-25份和烧结矿筛下料10-15份和膨润土混匀得混合物B；称取活性石灰30-45份、氧化锰6-12份、氧化镁5-10份和膨润土加入混合物B中得混合物C；称取碳酸钠10-15份与混合物A和混合物C混合，并在1300℃-1450℃下预熔得到混合物D，冷却破碎即得合成造渣剂。本发明将难以利用的冶金废物作为造渣剂的组分，且制得的造渣剂脱磷效率高，成渣时间短。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金转炉炼钢技术领域，更具体地说，涉及一种转炉炼钢合成造渣剂的制备方法。
背景技术
造渣是炼钢过程中必不可少的一环，炼钢和炼铁要使得钢中的杂质降低，这些杂质被分离出来后进入熔渣，因为熔渣比重轻，漂浮在钢水上面，比较容易去除，只需通过扒渣处理就可将熔渣与钢水分离。另外熔渣还具有保护钢水不与大气直接接触的功能，造渣就是在炼钢过程中加入造渣剂，以便形成炉渣，方便冶炼。
因此，转炉造渣是转炉冶炼的关键操作，而快速化渣是转炉造渣的核心内容，采用造渣剂就是为了促进转炉快速化渣，早年使用的造渣剂中含有CaF2，但是CaF2不但腐蚀炉衬，且污染环境。而且为达到更好的脱磷效果，炼钢初期就必须快速成渣，形成具有一定碱度、低熔点、流动性好的炉渣。
经专利检索，中国专利申请号：201210425868.7，申请日：2012年10月31日，发明创造名称为：一种转炉用复合造渣剂的制备方法，其步骤为：（1）按质量比称取无钙铬渣68-73份、白刚玉12-15份、石灰石20-23份，并将上述的无钙铬渣、白刚玉和石灰石在110-150℃的温度下进行分别烘烤，烘烤时间均为1.0小时；（2）将步骤（1）烘烤后的无钙铬渣、白刚玉、石灰石进行搅拌混合；（3）在1500-1700℃温度下对步骤（2）的混合料进行预熔，预熔1-2小时；（4）将步骤（3）预熔后的混合料冷却后，破碎成粒度为1-5cm的颗粒；该制备方法制造的复合造渣剂虽然缩短了成渣时间，提高了成渣速度，但是其脱磷效果有待提高。
另外，中国专利申请号：201010266582.X，申请日2010年8月25日，发明创造名称为：转炉炼钢无氟复合造渣剂，该申请案涉及一种转炉炼钢无氟复合造渣剂，按重量百分比（%）由下列组分组成：A12O325-45，Fe2O315-35，B2O33-10，MgO5-15，CaO3-15，其余为杂质和粘结剂，其工业原料为：铁矾土粉、铁精矿粉、含硼矿粉、白云石粉按上述规定的组分（重量百分比）配制，加入粘结剂，经混匀-制粒-烘干-冷却-装袋，呈颗粒状球团，粒径直径为30-60mm。该申请案中的造渣剂虽然是无氟，但没有将冶金废弃物资源化利用，且化渣速度有待改善，脱磷效率有待提高。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中，冶金废弃物难以综合利用，且造渣剂往往含有CaF2污染环境和成渣速度慢，脱磷效果差的不足，提供了一种转炉炼钢合成造渣剂的制备方法，制备出以冶金废弃物为原料的合成造渣剂，不但利用了冶金废弃物，且达到快速成渣、高效脱磷的目的。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种转炉炼钢合成造渣剂的制备方法，其步骤为：
（1）按质量比称取转炉炉尘10-18份、氧化铁皮25-32份、瓦斯灰5-10份和废旧高铝砖9-16份分别在研磨机中研磨，并将上述研磨后的转炉炉尘、氧化铁皮、瓦斯灰和废旧高铝砖加水混合，且称取膨润土4-6份加入，在搅拌机中混合搅拌18-22分钟，搅拌速度为200-250r/min，混匀得混合物A；
（2）按质量比称取粉煤灰3-5份、球团矿筛下料15-25份和烧结矿筛下料10-15份分别在研磨机中研磨，并将上述粉煤灰、球团矿筛下料和烧结矿筛下料加水混合，且称取膨润土3-5份加入，在搅拌机中混合搅拌20-25分钟，搅拌速度为200-250r/min，混匀得混合物B；
（3）按质量比称取活性石灰30-45份、氧化锰6-12份、氧化镁5-10份和膨润土5-7份加入步骤（2）中得到的混合物B中搅拌均匀，得混合物C；
（4）按质量比称取碳酸钠10-15份与步骤（1）得到的混合物A和步骤（3）得到的混合物C混合，搅拌混合均匀后将其在1300℃-1450℃下进行预熔，预熔50-100min，并得到混合物D；
（5）将步骤（4）得到的混合物D冷却后，破碎为3-8cm即得合成造渣剂。
更进一步地，步骤（1）中的转炉炉尘、氧化铁皮、瓦斯灰和废旧高铝砖在研磨机中研磨成平均粒径为32-56微米。
更进一步地，步骤（2）中的粉煤灰、球团矿筛下料和烧结矿筛下料在研磨机中研磨成平均粒径为32-56微米。
更进一步地，所述的氧化铁皮来源于锻造和热轧热加工时，钢铁和空气中氧的反应形成的化合物，其组分的质量百分含量为：TFe：73-76%，SiO2：3-5%，CaO：5-6%，P：0.04-0.07%，S：0.08-0.1%，其余为不可避免的杂质。
更进一步地，所述的瓦斯灰成分的质量百分含量为：TFe：28-35%，C：25-33%，CaO：7.5-9.7%，SiO2：4.5-6%，MgO：1.2-1.8%，Al2O3：2.4-3.8%，其余为不可避免的杂质。
采用本发明的方法制备的合成造渣剂，其各组分按质量份组成如下：
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
（1）本发明的一种转炉炼钢合成造渣剂的制备方法，该合成造渣剂的制备方法将钢铁厂转炉炉尘、氧化铁皮、瓦斯灰、粉煤灰这些难以综合利用的废弃物作为合成造渣剂的部分原料，使得这些废物得以回收利用，而且有效地利用了球团矿筛下料、烧结矿筛下料，防止物料的二次加工，不但降低了造渣剂的生产成本，同时，使废物得到资源化利用；
（2）本发明的一种转炉炼钢合成造渣剂的制备方法，该制备方法制成的合成造渣剂有效地缩短成渣时间，能在转炉吹炼初期快速成渣，改善冶炼过程中脱磷效果，达到高效脱磷的目的，脱磷效率达到84%以上，该制备方法为转炉炼钢提供了更优化的合成造渣剂；
（3）本发明的一种转炉炼钢合成造渣剂的制备方法，该制备方法制成的造渣剂避免了CaF2的使用，且其中配有一定量的氧化镁，减轻初期渣对炉衬的侵蚀，保护炉衬，提高炉龄；
（4）本发明的一种转炉炼钢合成造渣剂的制备方法，该制备方法制备成的合成造渣剂避免了CaF2在造渣时期的使用，有效地防止了环境污染。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
本实施例的一种转炉炼钢合成造渣剂，其组分和含量如下：转炉炉尘13kg，氧化铁皮28kg，瓦斯灰8kg，粉煤灰4kg，球团矿筛下料20kg，烧结矿筛下料13kg，废旧高铝砖12kg，膨润土15kg，活性石灰38kg，氧化锰10kg，氧化镁8kg，碳酸钠12kg。值得说明的是，本发明中的转炉炉尘是从氧气转炉的炉气中经过除尘器回收的含铁料。另外，炼铁高炉的煤气除尘系统由重力除尘和精细除尘两段组成，本发明所采用的瓦斯灰是第二段精细除尘器中，干式除尘得到的干式细粒粉尘，该瓦斯灰成分的质量百分含量为：TFe：32%，C：28%，CaO：8.6%，SiO2：5.4%，MgO：1.5%，Al2O3：3.2%，其余为不可避免的杂质。上述的粉煤灰是引风机将燃煤烟气排入大气之前，急冷呈玻璃体状态的细粒，经过除尘器，被分离、收集得到的细粒。
本实施例的氧化铁皮来源于锻造和热轧热加工时，钢铁和空气中氧的反应形成的化合物，其组分的质量百分含量为：TFe：74%，SiO2：4%，CaO：5.5%，P：0.05%，S：0.09%，其余为不可避免的杂质。
高炉生产过程中，如果入炉料物粒度太细，则阻力大，料柱透气性差，影响高炉顺行，
因此必须通过筛分来控制入炉物料的粒度，本发明所采用的球团矿筛下料和烧结矿筛下料，
即为球团矿与烧结矿入炉之前的筛下细料。其中，烧结矿筛下料成分的质量百分含量为：TFe：55.8%，FeO：10.2%，CaO：11%，SiO2：8.1%，MgO：1.4%，Al2O3：1.3%，S：0.042%，其余为不可避免的杂质。
上述的废旧高铝砖为三氧化二铝(Al2O3)含量高于48%的硅酸铝质耐火材料制品的废弃物。
本实施例的合成造渣剂的制备方法，其步骤如下：
（1）按质量比称取转炉炉尘13kg、氧化铁皮28kg、瓦斯灰8kg和废旧高铝砖12kg分别在研磨机中研磨成平均粒径为32-56微米，并将上述研磨后的转炉炉尘、氧化铁皮、瓦斯灰、废旧高铝砖加水混合，且称取膨润土5kg加入，在搅拌机中混合搅拌20分钟，搅拌速度为220r/min，混匀得混合物A；
（2）按质量比称取粉煤灰4kg、球团矿筛下料20kg和烧结矿筛下料13kg分别在研磨机中研磨成平均粒径为32-56微米，并将上述粉煤灰、球团矿筛下料和烧结矿筛下料加水混合，且称取膨润土4kg加入，在搅拌机中混合搅拌22分钟，搅拌速度为230r/min，混匀得混合物B；
（3）按质量比称取活性石灰38kg、氧化锰10kg、氧化镁8kg和膨润土6kg加入步骤（2）中得到的混合物B中搅拌均匀，得混合物C；
（4）按质量比称取碳酸钠12kg与步骤（1）得到的混合物A和步骤（3）得到的混合物C混合，搅拌混合均匀后将其在1350℃下进行预熔，预熔80min，并得到混合物D；
（5）将步骤（4）得到的混合物D冷却后，破碎为3-8cm即得合成造渣剂。
本实施例制备的一种转炉炼钢合成造渣剂，以50t转炉为例，入炉时保证合成造渣剂的含水量<1.2%，入炉加入量为12kg/t钢，表1为使用本实施例造渣剂的实验炉次的炼钢效果数据，其中本实验炉次进行10次相同实验，表1中的数据为实验炉次的10次相同实验的平均值，其中对比炉次为使用现有造渣剂的炼钢效果数据，且入炉加入量为12kg/t钢。
表1使用该成分的造渣剂的炼钢效果
由表1可知，与现有技术的对比炉次相比，初渣形成缩短了78秒以上，脱磷效率可达到84%以上，且铁水消耗降低，节约了炼钢原料，节约生产成本。改善了冶炼效果，为冶炼纯净钢提供基础，且该技术合理地利用了钢铁企业的废物，不但降低了造渣剂的生产成本，同时，使废物得到资源化利用，大幅度提高了企业的经济效益，具有广阔的应用前景。
实施例2
本实施例的一种转炉炼钢合成造渣剂，其组分和含量如下：转炉炉尘10kg，氧化铁皮25kg，瓦斯灰5kg，粉煤灰3kg，球团矿筛下料15kg，烧结矿筛下料10kg，废旧高铝砖9kg，膨润土12kg，活性石灰30kg，氧化锰6kg，氧化镁5kg，碳酸钠10kg。值得说明的是，本发明中的转炉炉尘是从氧气转炉的炉气中经过除尘器回收的含铁料。另外，炼铁高炉的煤气除尘系统由重力除尘和精细除尘两段组成，本发明所采用的瓦斯灰是第二段精细除尘器中，干式除尘得到的干式细粒粉尘，该瓦斯灰成分的质量百分含量为：TFe：35%，C：25%，CaO：9.7%，SiO2：6%，MgO：1.2%，Al2O3：2.4%，其余为不可避免的杂质。上述的粉煤灰是引风机将燃煤烟气排入大气之前，急冷呈玻璃体状态的细粒，经过除尘器，被分离、收集得到的细粒。
本实施例的氧化铁皮来源于锻造和热轧热加工时，钢铁和空气中氧的反应形成的化合物，其组分的质量百分含量为：TFe：76%，SiO2：3%，CaO：5%，P：0.07%，S：0.1%，其余为不可避免的杂质。
高炉生产过程中，如果入炉料物粒度太细，则阻力大，料柱透气性差，影响高炉顺行，
因此必须通过筛分来控制入炉物料的粒度，本发明所采用的球团矿筛下料和烧结矿筛下料，
即为球团矿与烧结矿入炉之前的筛下细料。其中，烧结矿筛下料成分的质量百分含量为：TFe：56.2%，FeO：9.3%，CaO：9.7，SiO2：8.5%，MgO：1.6%，Al2O3：1.2%，S：0.053%，其余为不可避免的杂质。
上述的废旧高铝砖为三氧化二铝(Al2O3)含量高于48%的硅酸铝质耐火材料制品的废弃物。
本实施例的合成造渣剂的制备方法，其步骤如下：
（1）按质量比称取转炉炉尘10kg、氧化铁皮25kg、瓦斯灰5kg和废旧高铝砖9kg分别在研磨机中研磨成平均粒径为32-56微米，并将上述研磨后的转炉炉尘、氧化铁皮、瓦斯灰、废旧高铝砖加水混合，且称取膨润土4kg加入，在搅拌机中混合搅拌18分钟，搅拌速度为200r/min，混匀得混合物A；
（2）按质量比称取粉煤灰3kg、球团矿筛下料15kg和烧结矿筛下料10kg分别在研磨机中研磨成粒度为32-56微米，并将上述粉煤灰、球团矿筛下料和烧结矿筛下料加水混合，且称取膨润土3kg加入，在搅拌机中混合搅拌20分钟，搅拌速度为200r/min，混匀得混合物B；
（3）按质量比称取活性石灰30kg、氧化锰6kg、氧化镁5kg和膨润土5kg加入步骤（2）中得到的混合物B中搅拌均匀，得混合物C；
（4）按质量比称取碳酸钠10kg与步骤（1）得到的混合物A和步骤（3）得到的混合物C加水混合，搅拌混合均匀后将其在1300℃下进行预熔，预熔100min，并得到混合物D；
（5）将步骤（4）得到的混合物D冷却后，破碎为3-8cm即得合成造渣剂。
本实施例制备的一种转炉炼钢合成造渣剂，其炼钢效果基本同实施例1，改善了冶炼效果，且该技术合理地利用了钢铁企业的废物，不但降低了造渣剂的生产成本，同时，使废物得到资源化利用，大幅度提高了企业的经济效益，具有广阔的应用前景。
实施例3
本实施例的一种转炉炼钢合成造渣剂，其组分和含量如下：转炉炉尘18kg，氧化铁皮32kg，瓦斯灰10kg，粉煤灰5kg，球团矿筛下料25kg，烧结矿筛下料15kg，废旧高铝砖16kg，膨润土18kg，活性石灰45kg，氧化锰12kg，氧化镁10kg，碳酸钠15kg。值得说明的是，本发明中的转炉炉尘是从氧气转炉的炉气中经过除尘器回收的含铁料。另外，炼铁高炉的煤气除尘系统由重力除尘和精细除尘两段组成，本发明所采用的瓦斯灰是第二段精细除尘器中，干式除尘得到的干式细粒粉尘，该瓦斯灰成分的质量百分含量为：TFe：28%，C：33%，CaO：7.5%，SiO2：4.5%，MgO：1.8%，Al2O3：3.8%，其余为不可避免的杂质。上述的粉煤灰是引风机将燃煤烟气排入大气之前，急冷呈玻璃体状态的细粒，经过除尘器，被分离、收集得到的细粒。
本实施例的氧化铁皮来源于锻造和热轧热加工时，钢铁和空气中氧的反应形成的化合物，其组分的质量百分含量为：TFe：73%，SiO2：5%，CaO：6%，P：0.04%，S：0.08%，其余为不可避免的杂质。
高炉生产过程中，如果入炉料物粒度太细，则阻力大，料柱透气性差，影响高炉顺行，
因此必须通过筛分来控制入炉物料的粒度，本发明所采用的球团矿筛下料和烧结矿筛下料，
即为球团矿与烧结矿入炉之前的筛下细料。其中，烧结矿筛下料成分的质量百分含量为：TFe：55.4%，FeO：10.7%，CaO：11.2%，SiO2：7.7%，MgO：1.2%，Al2O3：1.5%，S：0.021%，其余为不可避免的杂质。
上述的废旧高铝砖为三氧化二铝(Al2O3)含量高于48%的硅酸铝质耐火材料制品的废弃物。
本实施例的合成造渣剂的制备方法，其步骤如下：
（1）按质量比称取转炉炉尘18kg、氧化铁皮32kg、瓦斯灰10kg和废旧高铝砖16kg分别在研磨机中研磨成平均粒径为32-56微米，并将上述研磨后的转炉炉尘、氧化铁皮、瓦斯灰、废旧高铝砖加水混合，且称取膨润土6kg加入，在搅拌机中混合搅拌22分钟，搅拌速度为250r/min，混匀得混合物A；
（2）按质量比称取粉煤灰5kg、球团矿筛下料25kg和烧结矿筛下料15kg分别在研磨机中研磨成平均粒径为32-56微米，并将上述粉煤灰、球团矿筛下料和烧结矿筛下料加水混合，且称取膨润土5kg加入，在搅拌机中混合搅拌25分钟，搅拌速度为250r/min，混匀得混合物B；
（3）按质量比称取活性石灰45kg，氧化锰12kg，氧化镁10kg和膨润土7kg加入步骤（2）中得到的混合物B中搅拌均匀，得混合物C；
（4）按质量比称取碳酸钠15kg与步骤（1）得到的混合物A和步骤（3）得到的混合物C混合，搅拌混合均匀后将其在1450℃下进行预熔，预熔50min，并得到混合物D；
（5）将步骤（4）得到的混合物D冷却后，破碎为3-8cm即得合成造渣剂。
本实施例制备的一种转炉炼钢合成造渣剂，其炼钢效果基本同实施例1，改善了冶炼效果，且该技术合理地利用了钢铁企业的废物，不但降低了造渣剂的生产成本，同时，使废物得到资源化利用，大幅度提高了企业的经济效益，具有广阔的应用前景。
Claims (5)
1.一种转炉炼钢合成造渣剂的制备方法，其步骤为：
(1)按质量比称取转炉炉尘10-18份、氧化铁皮25-32份、瓦斯灰5-10份和废旧高铝砖9-16份分别在研磨机中研磨，并将上述研磨后的转炉炉尘、氧化铁皮、瓦斯灰和废旧高铝砖加水混合，且称取膨润土4-6份加入，在搅拌机中混合搅拌18-22分钟，搅拌速度为200-250r/min，混匀得混合物A；
(2)按质量比称取粉煤灰3-5份、球团矿筛下料15-25份和烧结矿筛下料10-15份分别在研磨机中研磨，并将上述粉煤灰、球团矿筛下料和烧结矿筛下料加水混合，且称取膨润土3-5份加入，在搅拌机中混合搅拌20-25分钟，搅拌速度为200-250r/min，混匀得混合物B；
(3)按质量比称取活性石灰30-45份、氧化锰6-12份、氧化镁5-10份和膨润土5-7份加入步骤(2)中得到的混合物B中搅拌均匀，得混合物C；
(4)按质量比称取碳酸钠10-15份与步骤(1)得到的混合物A和步骤(3)得到的混合物C混合，搅拌混合均匀后将其在1300℃-1450℃下进行预熔，预熔50-100min，并得到混合物D；
(5)将步骤(4)得到的混合物D冷却后，破碎为3-8cm即得合成造渣剂。
2.根据权利要求1所述的一种转炉炼钢合成造渣剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中的转炉炉尘、氧化铁皮、瓦斯灰和废旧高铝砖在研磨机中研磨成平均粒径为32-56微米。
3.根据权利要求1或2所述的一种转炉炼钢合成造渣剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中的粉煤灰、球团矿筛下料和烧结矿筛下料在研磨机中研磨成平均粒径为32-56微米。
4.根据权利要求1或2所述的一种转炉炼钢合成造渣剂的制备方法，其特征在于：所述的氧化铁皮来源于锻造和热轧热加工时，钢铁和空气中氧的反应形成的化合物，其组分的质量百分含量为：TFe：73-76％，SiO2：3-5％，CaO：5-6％，P：0.04-0.07％，S：0.08-0.1％，其余为不可避免的杂质。
5.根据权利要求4所述的一种转炉炼钢合成造渣剂的制备方法，其特征在于：所述的瓦斯灰成分的质量百分含量为：TFe：28-35％，C：25-33％，CaO：7.5-9.7％，SiO2：4.5-6％，MgO：1.2-1.8％，Al2O3：2.4-3.8％，其余为不可避免的杂质。
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