CN103498016A

CN103498016A - 以脱碳炉炉渣为原料制备的脱磷剂及铁水脱磷方法

Info

Publication number: CN103498016A
Application number: CN201310475732.1A
Authority: CN
Inventors: 吴伟; 曾加庆; 孟华栋; 杨利彬; 张曦东
Original assignee: Central Iron and Steel Research Institute
Current assignee: Central Iron and Steel Research Institute
Priority date: 2013-10-12
Filing date: 2013-10-12
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2033-10-12
Also published as: CN103498016B

Abstract

一种以脱碳炉炉渣为原料制备的脱磷剂及铁水脱磷方法，属于铁水脱硫技术领域。脱磷剂由脱碳炉炉渣、除尘灰、石灰粉及化渣剂组成，脱碳炉炉渣经过渣处理法处理后，进行磁选、破碎、磨细后作为脱磷剂的备用料；其配料组成重量%为：脱碳炉炉渣40～60%，除尘灰10-30%；石灰粉10～30%，化渣剂5～10%。配制好的料经过混匀后通过高压压球机压制成脱磷剂。转炉开吹加入脱磷剂10～20kg/t钢、石灰10～20kg/t、镁球或轻烧白云石10～20kg/t，以形成转炉前期铁水脱磷的初期渣料，可获得转炉前期的铁水脱磷率在60%以上。为实现转炉冶炼洁净钢平台创造条件。

Description

以脱碳炉炉渣为原料制备的脱磷剂及铁水脱磷方法

技术领域

本发明属于铁水脱硫技术领域，特别是涉及一种以脱碳炉炉渣为原料制备的脱磷剂及铁水脱磷方法，冶金生产过程中铁水脱磷的脱磷剂及采用所述脱磷剂的转炉铁水脱磷工艺。

背景技术

目前我国钢渣产生量约0.7亿吨，未利用的钢渣堆弃量约为3亿吨，占地3万亩，钢渣资源的综合利用率为仅为35%。积极开发和应用先进有效的处理技术和资源化利用新技术，提高钢渣利用率，最终实现钢铁渣“零”排放是钢铁企业发展循环经济，实现可持续发展的重要课题之一。从节能降耗的角度出发，开发转炉冶炼洁净钢平台是钢铁工业发展的必然趋势，而在这新流程中脱碳炉炉渣的循环利用起到举足轻重的作用。

随国家对钢铁厂环保的重视，如何充分利用钢厂内资源实现钢厂资源的循环利用是目前钢厂亟待解决的问题之一。在钢厂内固体废弃物中以含磷量低、碱度高的脱碳炉的炉渣具有较高的利用价值。通过对处理后脱碳炉炉渣的化学分析结果表明，炉渣中含有(CaO)为38～40%，（MgO）为11～14%，（TFe）为25～35%，而含有的（P₂O₅）为0.7～1.1%。由于是熔化过的，具有较高的碱度和氧化铁含量，而有害元素较少，因此，脱碳炉炉渣是转炉造渣、铁水脱磷剂最好的配料之一。

炼钢厂每天产生大量的除尘灰，除尘灰主要成分是FeO和CaO等炼钢原料，其中粗灰含有（CaO）为32～35%，（TFe）为38～42%，（SiO₂）为5～6%，（P₂O₅）为0.3～0.6；细灰含有（CaO）为15～18%，（TFe）为45～50%，（SiO₂）为2～4%，（P₂O₅）为0.3～0.5%。具有较高的（FeO）含量，且有害元素少，因此，也是造渣的较好材料之一。

炼钢厂内每天有大量的石灰筛下物，包括石灰料仓和石灰窑的筛下物。通过大部分都送到炼铁厂作为烧结矿、球团矿的原料。若把这些具有较高CaO含量做为制备脱磷剂的原料，也减少钢厂的运输成本和运输过程对环境的污染。因此，利用上述炼钢厂的固体废弃物来制备脱磷剂并加以利用是非常有意义的。

在公开的脱磷剂制备的专利中对炉渣做为脱磷剂的有过报道，如中国专利（申请号200910263060.1一种铁水预处理脱磷剂）公开了一种以转炉终渣、活性石灰、氧化铁、硼酐配制的脱磷剂。该发明的不足之处是转炉终渣中的五氧化二磷的含量较高，增加了铁水的磷负荷，不利于脱磷。另外，硼酐是低熔点物质，在较低的温度下就流动了，留下的高熔点物质（CaO和MgO）会使炉渣粘稠，影响铁水的脱磷效果。而其他的专利，如中国专利（申请号200910103666.9，以转炉渣为原料的复合脱磷剂及其制备方法）及中国专利（申请号03115576.6，一种以转炉渣为原料的铁水脱磷剂），的主要不足也是转炉终渣的磷含量较高和化渣能力不强的问题，不适合低温铁水的脱磷。

随着转炉双联法（脱磷炉和脱碳炉双联）的应用，大多数钢厂都在尝试双联工艺以生产洁净钢。而以一座转炉的双联工艺居多，即转炉前期采用预脱磷工艺，预处理脱磷后倒掉脱磷渣以实现转炉前期脱磷。但存在的问题是转炉前期温度较低，加入大量的石灰、烧结矿后炉渣熔化较慢，导致脱磷后的炉渣很难倒出，影响了铁水脱磷的效果。

利用脱碳炉炉渣具有化渣快、脱磷能力强的特点制备脱磷剂可有效地解决铁水预脱磷中存在的化渣慢的问题，从而提高转炉的铁水脱磷效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以脱碳炉炉渣为原料制备的脱磷剂及铁水脱磷方法，利用钢厂自有的废弃的炉渣、除尘灰及石灰筛下等原料形成高附加值的高效脱磷产品，形成钢厂固体废弃物的再循环利用。

本发明提供一种以脱碳炉炉渣制备脱磷剂由脱碳炉炉渣、除尘灰、石灰粉及化渣剂组成，脱碳炉炉渣经过渣处理法处理后，进行磁选、破碎、磨细后作为脱磷剂的备用料；其配料组成（重量%）为：脱碳炉炉渣40～60%，除尘灰10-30%；石灰粉10～30%，化渣剂5～10%。配制好的料经过混匀后通过高压压球机压制成脱磷剂；制备的脱磷剂用于转炉前期铁水脱磷。

本发明采用的脱碳炉炉渣是采用热焖渣、风淬渣、少量打水等方法处理后的炉渣。处理后的炉渣经磁选、破碎、磨细后作为脱磷剂的备用料。所述的脱碳炉是以脱磷炉的脱磷铁水为原料，通过加入石灰、镁球等原料冶炼得到钢水和炉渣。由于是采用的是脱磷的半钢冶炼，得到的钢水比较洁净，钢水中磷、硫含量较低。同样脱碳炉炉渣中的炉渣碱度较高（CaO/SiO₂大于3），炉渣中（CaO）为36～40%、（SiO₂）为10～12%、（MgO）为11～15%、（TFe）为25～35%、(P₂O₅)为0.7～1.1%，S为0.07～0.09%。

脱磷剂的配料之一为钢厂的除尘灰，其基本成分为（CaO）为15～35%；（SiO₂）为3～6%；TFe为35～50%，（P₂O₅）为0.3～0.5%，（MnO）为0.4～0.6%。

脱磷剂用的石灰石是钢厂石灰窑或石灰料仓的石灰筛下物，其有效CaO含量大于90%。

为了保证脱磷剂的熔化效果，向脱磷剂中加入化渣剂，其有效成分为复合氟化盐，所述的化渣剂有效成分为复合氟化盐，理化指标为：Al₂O₃为33～60%；SiO₂为5～20%；F-为5～20%；MgO为4～10%；CaO为2～10%；Fe₂O₃为0～3%。该化渣剂主要以Al₂O₃基原料经预熔而成，其本身熔点低可立刻熔化成渣，加速石灰溶解，抑制石灰表面2CaO·SiO₂和3CaO·SiO₂的形成，能在短时间内形成高碱度炉渣，实现在吹炼前期的快速造渣。

上述的四种配料经过混匀后通过高压压球机干压压制成脱磷剂。得到的脱磷剂的熔点较低，能够保证铁水脱磷前期渣的快速形成。

本发明所述的渣处理方法包括热焖渣、风淬渣、少量打水处理。从处理后的炉渣的矿相分析看，主要矿物组成为硅酸二钙（占15～25%）、硅酸三钙（35～45%）、RO相（占20～25%）及铁酸钙相（占10～15%）。处理后炉渣熔点（半球温度）为1380℃左右，具有较好的熔化性。

制备的脱磷剂主要用于转炉前期铁水脱磷。具体方法是转炉开吹加入脱磷剂10～20kg/t钢、石灰10～20kg/t、镁球(或轻烧白云石)10～20kg/t，以形成转炉前期铁水脱磷的初期渣料，可获得转炉前期的铁水脱磷率在60%以上。

采用适合本发明的脱磷剂的转炉前期铁水脱磷的工艺技术为：

（1）采用转炉顶底复吹工艺，顶吹采用变流量供氧工艺，初期（0～3min）供氧强度为2.2～2.5Nm³/t.min，中后期（3～9min）弱供氧，供氧强度逐渐降低到1.5～2.0Nm³/t.min；

（2）熔池底吹N₂强搅拌，初期（0～3min），底吹供氧强度为0.10～0.12Nm³/t.min；中后期逐步达到0.15～0.25Nm³/t.min；

（3）采用中等碱度造渣工艺（R=2.0～2.5），为保证脱硫可增加碱度到2.8～3.5。

（4）铁水脱磷预处理工艺结束时（此时，钢中[C]=3.2～3.5%，熔池温度为1330～1390℃），要求倒炉倒掉一半以上的预处理炉渣。

本发明与其他方法相比本发明具有如下优点：

（1）本发明钢厂自有的废弃的炉渣、除尘灰及石灰筛下等原料形成高附加值的脱磷剂，有利于钢厂固体废弃物的再循环利用。

（2）本发明结合铁水脱磷及制备的脱磷剂的特点制定了转炉前期的脱磷工艺，实现了转炉低磷钢水的冶炼。

（3）制备的脱磷剂解决了转炉前期低温铁水脱磷的初期渣形成问题，显著提高了铁水的脱磷率，为低磷钢的冶炼提高打下基础。

具体实施方式

实施例1

该实施针对300t脱磷炉进行的制备脱磷剂用于铁水脱磷的工艺。铁水为275t，废钢35t，铁水初始磷含量为0.092%，铁水温度为1340℃。采用的脱磷剂的配比（重量%）为：脱碳炉炉渣50%，除尘灰20%，石灰粉20%，化渣剂10%。按上述组成制备成脱磷剂。测定脱磷剂的半球温度为1256℃。脱磷炉吹炼6min，开吹时加入脱磷剂3.0t，石灰3.0t，烧结矿1.5t，轻烧白云石2.0t，頂吹流量为25000～35000Nm³/h，底吹强度为0.15～0.25Nm³/t.min，吹炼结束后，[C]=3.2%，[P]=0.021%，脱磷率为77%，半钢温度为1330℃，达到了预期的脱磷效果。

实施例2

该实施针对120t顶底复吹转炉进行的制备脱磷剂用于转炉前期铁水脱磷的工艺。铁水为100t，废钢12t，铁水初始磷含量为0.088%，铁水温度为1300℃。采用的脱磷剂的配比（重量%）为：脱碳炉炉渣55%，除尘灰22%，石灰粉15%，化渣剂8%。按上述组成制备成脱磷剂。测定脱磷剂的半球温度为1267℃。转炉前期预处理时间为8min，开吹时加入脱磷剂1.0t，石灰1.0t，球团矿0.6t，镁球0.5t，頂吹流量为18000～22000Nm³/h，底吹强度为0.06～0.1Nm³/t.min，前期倒渣时，[C]=3.3%，[P]=0.025%，脱磷率为72%，半钢温度为1320℃，达到了预期的脱磷效果。

实施例3

该实施针对50t顶底复吹转炉进行的制备脱磷剂用于转炉前期铁水脱磷的工艺。铁水为45t，废钢3t，铁水初始磷含量为0.068%，铁水温度为1280℃。采用的脱磷剂的配比（重量%）为：脱碳炉炉渣52%，除尘灰28%，石灰粉10%，化渣剂10%。按上述组成制备成脱磷剂。测定脱磷剂的半球温度为1252℃。转炉前期预处理时间为7min，开吹时加入脱磷剂0.7t，石灰0.8t，烧结矿0.2t，镁球0.3t，頂吹流量为9000～12000Nm³/h，底吹强度为0.06～0.10Nm³/t.min，前期倒渣时，[C]=3.0%，[P]=0.018%，脱磷率为74%，半钢温度为1350℃，达到了预期的脱磷效果。

Claims

1.一种以脱碳炉炉渣为原料制备的脱磷剂，脱碳炉炉渣经过渣处理法处理后，进行磁选、破碎、磨细后作为脱磷剂的备用料；其特征在于，脱磷剂的配料重量百分比为：脱碳炉炉渣40～60%，除尘灰10～30%；石灰粉10～30%，化渣剂5～10%，配制好的料经过混匀后通过高压压球机压制成脱磷剂；制备的脱磷剂用于转炉前期铁水脱磷。

2.根据权利要求1所述的脱磷剂，其特征在于，所述的脱碳炉炉渣中的炉渣碱度为CaO/SiO₂大于3，炉渣中CaO为36～40%、SiO₂为10～12%、MgO为11～15%、TFe为25～35%、P₂O₅为0.7～1.1%，S为0.07～0.09%。

3.根据权利要求1所述的脱磷剂，其特征在于，所述的除尘灰成分为：CaO为15～35%，SiO₂为3～6%；TFe为35～50%，P₂O₅为0.3～0.5%，MnO为0.4～0.6%。

4.根据权利要求1所述的脱磷剂，其特征在于，所述的石灰粉用的石灰石是钢厂石灰窑或石灰料仓的石灰筛下物，其有效CaO含量大于90%。

5.根据权利要求1所述的脱磷剂，其特征在于，所述的化渣剂有效成分为复合氟化盐，理化指标为：Al₂O₃为33～60%；SiO₂为5～20%；F-为5～20%；MgO为4～10%；CaO为2～10%；Fe₂O₃为0～3%。

6.根据权利要求1所述的脱磷剂，其特征在于，所述的渣处理方法包括热焖渣、风淬渣、少量打水处理。从处理后的炉渣的矿相分析看，主要矿物组成为硅酸二钙（占15～25%）、硅酸三钙（35～45%）、RO相（占20～25%）及铁酸钙相（占10～15%）。处理后炉渣熔点（半球温度）为1380℃左右，具有较好的熔化性。

7.一种采用权利要求1所述脱磷剂的铁水脱磷方法，用于转炉前期铁水脱磷；其特征在于，采用转炉铁水预脱磷的工艺参数为：转炉开吹加入脱磷剂10～20kg/t钢、石灰10～20kg/t钢、镁球或轻烧白云石10～20kg/t钢，以形成转炉前期铁水脱磷的初期渣料，能够获得转炉前期的铁水脱磷率在60%以上。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，适用于一个转炉采用的双渣法或预脱磷后的转炉终点的炉渣。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的转炉铁水预脱磷的工艺参数为：顶吹采用变流量供氧工艺，初期供氧强度为2.2～2.5Nm³/t.min，中后期弱供氧，供氧强度降低到1.5～2.0Nm³/t.min；熔池底吹N₂强搅拌，初期底吹供氧强度为0.10～0.12Nm³/t.min；中后期为0.15～0.25Nm³/t.min；炉渣碱度控制在R=2.0～2.5；铁水脱磷预处理工艺结束时，钢中[C]=3.2～3.5%，熔池温度为1330～1390℃，要求倒炉倒掉一半以上的预处理炉渣。