CN103451374B - 一种lf精炼炉用铝质调渣剂的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种LF精炼炉用铝质调渣剂的生产工艺，取废弃的耐火材料，冷却至室温，破碎成5-50mm的颗粒，再将其颗粒加入到雷蒙磨磨内，加工成3mm以下的粉末，与粒度小于1mm的石灰石粉末，按照质量百分比1:9混合，置于强制型搅拌混合机搅拌混合均匀出料，再加入到钢渣粉压球机或者耐火材料压球机压制成20±5mm的球体，在20-50℃下烘干后使用。在LF冶炼过程中，每加入100-300kg石灰，需加入50-150kg的铝质调渣剂。

Description

一种LF精炼炉用铝质调渣剂的生产工艺

技术领域

本发明涉及炼钢厂铝碳质耐火材料废弃物的循环利用，制备的铝质调渣剂，可以替代成本较高的铝渣球、脱氧渣、合成渣等脱氧剂，用于铝镇静钢和硅铝镇静钢的生产工艺中。

背景技术

钢铁企业在盛装铁水的容器方面，使用的与铁水接触的耐材以铝-碳化硅-碳砖为工作层，使用到一定的周期后报废。这些耐火材料由于长期与铁液接触，砖体与铁液中间的组分发生不同的化学反应，砖体结构发生变化，砖体分为反应层、变质层与原质层三层结构，由于在这些砖体里面固溶了少量的K⁺、Na⁺等离子半径较小的物质，降低了这些耐火材料的耐火度，故难以规模化的再生和循环利用，所以大多数作为工业垃圾处理，如铝-碳化硅-碳砖的成分为Al₂O₃：>65、SiC>10、C>8等。另外，转炉在生产铝镇静钢和硅铝镇静钢时，为了脱氧和去除钢液中间的夹杂物，转炉在出钢过程中需要加入含有Al₂O₃与CaO为主成分的脱氧剂，其中SiC与C也是其主要的脱氧剂，作为添加成分使用。

检索文献披露：（1）陆雷，温金保，姚强在《钢铁钒钛》2005年第26卷第2期发表的论文“钢渣的机械力化学效应研究”一文中间有“机械力化学反应是由机械力诱发的化学反应。运用机械力化学效应的产生机理，尤其是用该方法进行的合成及分解反应和表面改性，对矿物深加工、化工、材料科学方面有积极的推动作用。因而对钢渣的机械力化学效应研究具有很重要的理论意义和实用价值。”的表述。（2）姚金甫、崔维平、洪建国在《耐火材料》2010年第44卷第3期发表的论文“钢铁企业用后耐火材料的再生利用”一文中间有“从经济角度出发,对用后耐火材料的再利用,首先考虑用于耐火材料产品,以发挥其潜在价值,然后再考虑冶金辅料。”的表述，并且该文献还提到“铁水包使用的Al₂O₃-SiC-C砖主要应用于精炼合成渣的制作和铁水包修补料的制作”的内容。（3）田守信、陈肇友在《耐火材料》1995年（1）发表的论文“添加物SiC、Si使含碳材料抗氧化机理研究”一文中间有“能够使含碳耐火材料抗氧化的添加物是在含碳层高温气化,通过气孔通道向外扩散到表面遇到强氧化气氛如O₂就会反应生成高熔点的氧化物”的表述。根据以上的文献可知，铝-碳化硅-碳砖目前还没有制作铝质调渣剂的先例，如果将其破碎、磨粉，通过机械力诱发其潜在的化学活性以后，能够应用于LF精炼炉的炼钢工艺过程中。

本发明生产的铝质调渣剂，由于同时含有SiC、Si、Al₂O₃复合脱氧剂的主成分，故功能多样化，能够在冶炼过程中调整炉渣的流动性，起到埋弧、脱氧、脱硫、实现吸附钢中夹杂物的目的，替代LF冶炼过程中使用的SiC、电石、合成渣和埋弧剂，减少了LF冶炼过程中冶金炉料的使用种类和使用量；铝-碳化硅-碳砖主要使用于铁水的盛装容器，其中携带的杂质对于LF冶炼的负面影响很小，故铝质调渣剂的生产工艺简单，生产成本低，是处理厂内固废的最佳工艺选择。

发明内容

本发明的目的在于：将炼钢厂废弃的铝-碳化硅-碳砖，破碎后磨粉，添加少量的石灰石粉末，压制成为球状的铝质调渣剂，在LF冶炼过程中使用，效果极其显著。

本发明的目的是这样实现的：一种LF精炼炉用铝质调渣剂的生产工艺，以AC-LF精炼炉的生产为例，分步骤实施；

1)取废弃的耐火材料，挑拣出工业垃圾和含铁的原料，冷却至室温，采用颚式破碎机，破碎成5-50mm的颗粒，再将其颗粒加入到雷蒙磨磨内，加工成3mm以下的粉末，待用；其中废弃的耐火材料的Al₂O₃含量为71%；

2）选取粒度小于1mm的CaCO₃含量为95%的石灰石粉末，备用；

3）将步骤1）与2）的材料按照质量百分比1:9混合，置于强制型搅拌混合机搅拌混合均匀，出料；其中投加1吨混合料的时间控制在15min以内，搅拌时间15-20min；

4）将步骤3)的混匀料加入到钢渣粉压球机或者耐火材料压球机压制成20±5mm的球体,在20-50℃烘干后使用。

所述的生产工艺，在LF冶炼过程中，每加100-300kg石灰，需加入50-150kg的铝质调渣剂。

本发明的技术原理与作用：将废弃的铝-碳化硅-碳砖耐材经过颚式破碎机破碎，将高温下难以与铁液反应的铝-碳化硅-碳砖耐材，使用雷蒙磨磨细成为颗粒，利用机械力化学效应的原理，激发其活性，使其具有能够与铁液反应的化学活性，然后与石灰石粉末混匀，使用干粉压球机压制成为球体，在LF精炼炉冶炼过程中间加入，起到调整炉渣的粘度，提高精炼渣泡沫化的高度，实现泡沫渣埋弧冶炼的效果，实现了铝质调渣剂的功能多样化，节约了炼钢成本，彰显技术进步。

具体实施方式

本发明结合实施例作进一步说明。

实施例

该生产线配置有2座公称容量为120吨的AC-LF精炼炉。

工艺流程：废弃的铝-碳化硅-碳砖→破碎→磨粉→加石灰石粉末→压球→送电冶炼使用。

1)将产生废弃的耐火材料（Al₂O₃含量为71%）拉运到生产厂区，首先挑拣出其中的工业垃圾和含铁的原料以后，待其冷却到30℃以下，使用山东九昌重工科技有限公司生产的外形尺寸1300×1400×1400mm的PC0606颚式破碎机，破碎成为25mm的颗粒，再将颗粒加入到上海建设路桥机械设备有限公司生产的型号为4R3216的雷蒙磨内，加工成为2.9mm的粉末待用。

2）采购新疆艾维尔沟和谐矿业公司生产的，CaCO₃含量95%的石灰石粉末（粒度0.9mm）7吨，拉运到生产区域待用。

3）将以上的两种材料，铝-碳化硅-碳砖材料粉末：石灰石粉末按照质量百分比1:9的比例加入由江西仁峰机械设备有限公司生产的“VI型强制型搅拌系列混合机”，采用循环作业式的作业方式进行搅拌混匀，出料；其中每投料1吨，的加料时间控制在在14min，搅拌16min。

4）将以上的混匀原料加入到由郑州市科华电器设备有限公司生产的钢渣粉压球机或者耐火材料压球机压制成20±5mm的球体,在50℃以下烘干后待用。

5)将制好的铝质调渣剂拉运到LF副原料区域,使用皮带机将铝质调渣剂运输到LF冶炼使用的料仓待用；

6)LF冶炼过程中，在加入石灰、在送电冶炼的同时，每加入100kg石灰，加入50kg的铝质调渣剂，冶炼按照正常工艺进行。

本发明的技术效果验证：

工艺制得的铝质调渣剂的成分（质量百分数）Wt()%，见如下。

表

以上的铝质调渣剂在LF冶炼过程中加入以后，在LF炉内的温度条件下，球体内的CaCO₃首先受热分解，造成压渣剂球体碎裂成为一个个小颗粒，参与成渣反应，同时CaCO₃分解产生的CO₂气泡逸出的同时，为LF精炼渣的泡沫化提供气源；同时铝质调渣剂中间的SiC、C与渣中的FeO反应，在实现脱氧的同时，产生的CO亦将成为LF精炼渣泡沫化的气源；铝质调渣剂中间的Al₂O₃与精炼渣中间的CaO反应，生成低熔点的各类钙铝酸盐，降低了炉渣的熔点，有利于调整炉渣的流动性，促进炉渣参与脱氧、脱硫、吸附钢中的夹杂物，其主要的反应如下：CaCO₃+Q=CaO+CO₂↑      （1）

    FeO+C=Fe+CO↑           (2)

3FeO+SiC=Fe+SiO₂+CO↑      (3)

nCaO+mAl₂O₃=nCaO·mAl₂O₃   (4)

其中反应（1）为反应前期石灰石粉末的受热分解反应、起到促使球体碎裂，迅速反应的作用；反应（2）、（3）脱氧反应；（4）为调节炉渣粘度的成渣反应。

本发明的有益效果：

1）本工艺将废弃耐火材料制备成为铝质调渣剂，变废为宝，节约了LF冶炼过程中对于SiC、电石等冶金炉料的需求，具有显著的环保效益。

2）LF精炼炉冶炼过程中使用本工艺生产的铝质调渣剂，能够同时起到脱氧、促进LF精炼渣泡沫化、调整炉渣的流动性的作用，能够简化精炼炉的冶炼操作。

Claims (2)

1.一种LF精炼炉用铝质调渣剂的生产工艺，其特征在于：采用AC-LF精炼炉生产实施；

1)取废弃的耐火材料，挑拣出工业垃圾和含铁的原料，冷却至室温，采用颚式破碎机，破碎成5-50mm的颗粒，再将其颗粒加入到雷蒙磨磨内，加工成3mm以下的粉末，待用；其中废弃的耐火材料的Al₂O₃含量为71％；

2)选取粒度小于1mm的CaCO₃含量为95％的石灰石粉末，备用；

3)将步骤1)与2)的材料按照质量百分比1:9混合，置于强制型搅拌混合机搅拌混合均匀，即可出料；其中投加1吨混合料的时间控制在15min以内，搅拌时间15-20min；

4)将步骤3)的出料加入到钢渣粉压球机或者耐火材料压球机压制成20±5mm的球体,在20-50℃烘干后使用。

2.依据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：在LF冶炼过程中，每加入100-300kg石灰，需加入50-150kg的铝质调渣剂。