CN105112651A - 高铝调渣剂球团及其制备方式 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用回收精加工后的钢包铸余渣精粉作为原料的高铝调渣剂球团及其制备方式。本发明高铝调渣剂在球团低碳铝系列钢种以及超低碳钢系列钢种的生产工艺中应用，具有熔点低，融化速度快、熔渣流动性良好、吸附夹杂能力强等优点，且具有良好的调渣、脱除渣面中的氧、降低成品钢水Als烧损效果。利用钢包铸余渣尾渣精粉生产高铝调渣剂球团不仅能够回收炼钢二次资源，避免钢包铸余渣尾渣堆放不善造成的环境污染；而且这种高铝调渣剂球团使用方便，能够降低了生产工人的劳动强度，从而降低生产成本。

Description

高铝调渣剂球团及其制备方式

技术领域

本发明涉及钢水精炼领域，尤其是高铝调渣剂球团及其制备方式。

背景技术

在钢水浇铸完毕后钢包中会残留一部分钢水和钢渣，这些残余的钢水和钢渣被统称为钢包铸余渣，其主要成分见表1(以国内某钢厂为例)。

表1国内某钢厂产生的钢包铸余渣成分(％)

从表1中数据可以看出大部分的钢包铸余渣具有一定的精炼能力，其中同时残留了一定量的钢水。现目前国内某些钢厂已经实现了部分铸余渣在线循环回收，但是还有较大一部分钢包铸余渣需要通过冷态回收处理。钢包铸余渣的冷态回收主要处理工艺是将铸余渣打水冷却后进行锤破，锤破得到大块的渣钢和小块铸余渣，小块铸余渣再通过破碎、磁选和筛分得到不同粒度的小块渣钢和铸余渣尾渣细粉，其中大块的渣钢和不同粒度的小块渣钢含铁量较高，能够进一步得到很好的利用，但是最后处理得到的铸余渣尾渣含铁量低，利用价值不高，而且粒度较细，呈白色粉灰状，如果该部分铸余渣尾渣不能够得到妥善的处置，积压堆放过程中会产生大量的扬尘，导致环境污染。

铸余渣尾渣细粉主要是在钢包铸余渣在冷却、破碎过程中自然风化所产生的灰白色钢渣细粉，其主要成分为CaO、Al₂O₃、MgO、SiO₂等，并含有微量的P、S等钢水有害成分，该种铸余渣尾渣细粉经过进一步加工、磁选、筛分后能够得到有害元素含量和氧化性(FeO+MnO含量)更低的铸余渣尾渣精粉，经化验分析该种铸余渣尾渣精粉的主要成分见表2：

表2铸余渣尾渣精粉主要化学成分

经研究发现，铸余渣尾渣精粉中的CaO和Al₂O₃成分大部分以C₁₂A₇的化合物形式存在，成分几乎与预熔型铝酸钙精炼渣相同，这种预熔型铝酸钙精炼渣具有熔点低、融化速度快、融化后流动性良好等优点。而且从表2中的成分可以看出钢包铸余渣尾渣精粉的氧化性(FeO+MnO含量)＜1.5％，氧化性较低，再结合其熔点低、融化速度快等优点，该种钢包铸余渣尾渣精粉是生产钢水精炼用调渣剂的优良原材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用回收精加工后的钢包铸余渣精粉作为原料的高铝调渣剂球团。

为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：高铝调渣剂球团，：按质量百分比计由以下组分构成：钢包铸余渣尾渣精粉50～60％、矾土粉8～15％、铝粒30～40％、占所述前三种原料总重量1～3％的球团粘结剂、含水量≤1.5％；或者钢包铸余渣尾渣精粉50～60％、矾土粉8～15％、铝粒30～40％、占所述前三种原料总重量1～3％的球团粘结剂、含水量≤1.5％。

进一步的是：所述钢包铸余渣尾渣精粉化学成分按质量百分比计为CaO≥40％、Al₂O₃10～25％、SiO₂≤15％、S≤0.25％，粒度为0～5mm；所述矾土粉化学成分按质量百分比计为Al₂O₃≥90％、S≤0.2％，粒度为0～5mm；所述铝粒(或铝粉)化学成分按质量百分比计为Al≥99.7％，粒度为3～8mm。

进一步的是：所述球团粘结剂为主要成分为羟丙基纤维素的冷压成型粘结材料。

本发明所要解决的另一个技术问题是，提供一种利用回收精加工后的钢包铸余渣作为原料的高铝调渣剂球团的制备方法。

为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：高铝调渣剂球团的制备方法，依次执行以下步骤：

a、将钢包铸余渣尾渣精粉、矾土粉、铝粒(或铝粉)按配比加入混料搅拌机中干混均匀，再在混匀后的原料中加入定量比例的球团粘结剂进行干混，直至混匀，然后加入定量比例的水，边喷水边搅拌；

b、将搅拌混匀并充分润湿后的原料送入冷压成型机中压制成规格为30～50mm的球形或椭圆形；

c、冷压成型后用筛子进行初次筛分，然后自然平铺晾晒，防水防暴晒；

d、送至干燥炉中进行烘烤干燥；

e、自然堆放冷却至常温，然后用筛子进行二次筛分；

f、取样检测理化标准合格后入库备用。

进一步的是：步骤a中钢包铸余渣尾渣精粉、矾土粉、铝粒(或铝粉)这三种原材料的干混时间为2～3min；加入球团粘结剂后的干混时间为1～2min。

进一步的是：步骤a中中的加水方式为喷淋，加水量为原材料总重量的5～6％，加水速度为0.45～0.54kg/s，加水后的搅拌时间为2～3min。

进一步的是：步骤c中初次筛分采用10mm筛孔的筛子进行筛分。

进一步的是：步骤c中自然晾晒干燥采用平铺的方式进行晾晒，球团平铺厚度≤30cm，自然晾晒的时间≥24h。

进一步的是：步骤d中烘烤干燥所用温度为100～150℃，烘烤时间为8～12h。

进一步的是：步骤e中二次筛分采用5mm筛孔的筛子进行筛分。

本发明的有益效果是：将经过回收精加工的钢包铸余渣精粉配加一定量的铝粒(或铝粉)和矾土粉，并外加一定比例的球团粘结剂用于生产炼钢精炼用高铝调渣剂球团，这种高铝调渣剂球团的生产采用的是冷压造球、烘烤干燥工艺。该高铝调渣剂球团在低碳铝系列钢种以及超低碳钢系列钢种的生产工艺中应用，具有熔点低，融化速度快、熔渣流动性良好、吸附夹杂能力强等优点，且具有良好的调渣、脱除渣面中的氧、降低成品钢水Als(即酸溶铝)烧损效果。利用钢包铸余渣尾渣精粉生产高铝调渣剂球团不仅能够回收炼钢二次资源，避免钢包铸余渣尾渣堆放不善造成的环境污染；而且这种高铝调渣剂球团使用方便，能够降低了生产工人的劳动强度，从而降低生产成本。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合实施例对本发明进行进一步的说明。

利用钢包铸余渣尾渣精粉生产的高铝调渣剂球团由下述重量百分比的组分组成：

钢包铸余渣尾渣精粉50～60％、矾土粉8～15％、铝粒(或铝粉)30～40％、占前三种原料总重量1～3％的球团粘结剂。

具体的，所述钢包铸余渣尾渣精粉按重量计含CaO≥40％、Al₂O₃10～25％、SiO2≤15％、S≤0.25％，其颗粒度控制在0～5mm；所述矾土粉按重量计含Al₂O₃≥90％、S≤0.2％，其颗粒度控制在0～5mm；所述铝粒(或铝粉)按重量计含Al≥99.7％，其颗粒度控制在3～8mm。

具体的，所述球团粘结剂为主要成分为羟丙基纤维素的冷压成型粘结材料，是一种由有机物组成的复合粘结剂，其pH值呈中性，不能含有酸、碱类物质。

上述高铝调渣剂球团的制备方法包括以下步骤：

a、将钢包铸余渣尾渣精粉、矾土粉、铝粒(或铝粉)按配比依次送入混料搅拌机内进行干混搅拌，经混合搅拌时间2～3min后，再加入占上述三种原料总重量1～3％的粘结剂，继续干混搅拌1～2min，干混完成后均匀的向物料中喷淋占钢包铸余渣尾渣精粉、矾土粉、铝粒(或铝粉)三种原料总重量5～6％的洁净水，边搅拌边喷水，水的喷淋速度控制在0.45～0.54kg/s，加水完成后湿混2～3min；

b、将搅拌均匀并充分润湿的原料通过皮带输送机传送入冷压成型机中压制成规格为30～50mm的球状或椭球状产品；

c、将压制成型的高铝调渣剂球团经10mm筛孔的筛子筛分,然后自然平铺堆放干燥不低于24h，平铺堆放厚度不能超过30cm，同时要防水、防暴晒，这样可使产品强度得到进一步的提高并避免高温烘烤产生裂纹；

d、将自然平铺堆放干燥后的高铝调渣剂球团送至干燥炉中进行干燥，在100～150℃干燥8～12h；

e、高铝调渣剂球团经干燥炉干燥后，自然堆放冷却至常温，用5mm筛孔的筛子进行筛分，保证其所含水分按重量计≤1.5％、≤5mm部分重量比例≤5％；

f、最后取样检测理化指标合格入库备用。

本发明中所制备的高铝调渣剂球团应该满足如表3、表4所示理化指标：

表3高铝调渣剂球团化学指标要求

表4高铝调渣剂球团物理指标要求

利用上述原材料及制备方法所制备的高铝调渣剂球团经检测理化指标满足要求后，根据炼钢设备工艺需求进行包装方可运至炼钢厂进行使用，使用过程中按照高铝调渣剂球团炼钢精炼调渣工艺要点进行操作，以确保高铝调渣剂球团的使用效果，所要注意的工艺要点包括以下几点：

a、对于低碳铝系列钢种，用于钢包顶渣改质：在转炉吹炼完成出钢结束后，根据钢包留渣量向钢包渣面加入定量高铝调渣剂球团代替传统的活性石灰、预熔型精炼渣、铝丸等，对钢包渣面进行脱氧、调渣，降低钢包渣中TFe含量以及氧化性(MnO+FeO含量)。

b、对于低碳铝系列钢种，用于终渣调整：在RH真空精炼处理完成后向钢包渣面再次加定量入高铝调渣剂球团，进一步进行调渣、脱氧，降低终渣氧化性(MnO+FeO含量)因此可减少此系列钢种在镇静过程中钢水中的Als的烧损。

c、对于超低碳钢系列钢种，在LF-RH双联精炼工艺中除了工艺要点b中提到的RH精炼结束后的终渣调整外，钢包顶渣改质环节放在LF处理工序进行，就是在LF工序处理过程中根据钢包留渣量向钢包渣面加入定量的高铝调渣剂球团，用于降低炉渣氧化性(MnO+FeO含量)、提高炉渣流动性、提高脱硫脱氧效率为LF工序精炼“造白渣”提供有利条件。其它渣料的加入根据钢种工艺要求进行操作。

d、高铝调渣剂球团的使用也可根据炼钢精炼工艺的实际需求进行调整。

具体的，上述高铝调渣剂球团炼钢精炼调渣工艺要点a中，在转炉吹炼完成出钢结束后根据钢包中的留渣量向钢包渣面加入高铝调渣剂球团200～400kg。

具体的，上述高铝调渣剂球团炼钢精炼调渣工艺要点b中，在RH真空处理完成后，钢包出站前向钢包渣面加入高铝调渣剂球团100～200kg。

具体的，上述高铝调渣剂球团炼钢精炼调渣工艺要点c中，在LF工序处理过程中根据钢包留渣量向钢包渣面加入高铝调渣剂球团200～400kg。

具体的，上述高铝调渣剂球团炼钢精炼调渣工艺要点a、b、c中，向钢包渣面加入高铝调渣剂球团时必须要求高铝调渣剂球团能够均匀的分布于钢包渣面，以保证调渣效果。

实施例中所采用的钢包铸余渣尾渣精粉、矾土粉、铝粒(或铝粉)理化指标检测情况见表5：

表5实施例所需原材料主要理化指标检测结果

实施例1

a、高铝调渣剂球团的生产制备

用自动称量配料系统对钢包铸余渣尾渣精粉、矾土粉、铝粒(或铝粉)三种原材料进行称量配料，其中钢包铸余渣尾渣精粉、矾土粉、铝粒(或铝粉)各占原料总重量的58％、10％、32％；再通过皮带输送机将这三种原材料输送至HN-500型搅拌机中进行干混2min后，向搅拌机中加入原材料总重量1％的粘结剂，继续干混1min，干混完成后采用喷淋的方式向原料中加水，加水喷淋速度为0.45kg/s，总加水量为原料总重量的5％。加水完成后湿混2min，将搅拌完成后的湿料通过皮带输送机输送至XMQ-10型压球机中压制成30mm～50mm的椭球状产品，采用10mm筛孔的筛子进行初次筛分后通过皮带式自动布料系统在晾晒场地上进行平铺晾晒，平铺厚度30mm，自然晾晒干燥时间为24h，自然晾晒干燥过程中要注意防水，避免阳光暴晒。自然干燥完成后将半成品的高铝调渣剂球团送至GZY4*3*2型干燥窑中进行烘烤干燥，烘烤干燥时间为12h，烘烤干燥温度为100℃。将烘烤干燥完成的高铝调渣剂球团进行冷却后用5mm筛孔的筛子进行筛分，筛分完成后进行包装入库备用，并取样进行质量检验，其检验结果见表6：

表6成品高铝调渣剂球团质量检验结果

从表6中的质量信息可以看出，所制备的高铝调渣剂球团各项质量指标均达到了合格标准，该批高铝调渣剂球团可以投入应用。

b、高铝调渣剂球团的应用

生产制备完成并检验合格的高铝调渣剂球团通过汽车运输至某炼钢厂的炼钢精炼作业区1#转炉高位料仓进行使用，此次应用于低碳铝系列钢种，其冶炼流程为“铁水预处理→转炉提钒处理→220吨转炉吹炼→RH真空精炼→连铸”。

1)钢包顶渣改质

冶炼过程中在转炉吹炼完成出钢结束后，根据钢包留渣量向钢包渣面加入300～400kg高铝调渣剂对钢包顶渣进行改质，经目测，加入高铝调渣剂球团后，高铝调渣剂球团能够迅速融化，成渣很快，并能够很好的与转炉下渣熔合，化渣均匀。经取样化验加入高铝调渣剂球团前后钢包渣对比成分见表7：

表7加入高铝调渣剂前后钢包渣成分对比数据/％

从表7中数据可以看出，钢包顶渣改质前后对比渣中氧化性(FeO+MnO含量)大大降低，从平均12.53％降低至2.68％，降低了9.85个百分点。渣中脱氧脱氧所产生的Al₂O₃大幅增加。经测定，样本中转炉终点钢水的[O]平均为1098ppm，经顶渣改质后，钢水到RH真空处理站后测定钢水中的[O]平均为708ppm，因此可以看出钢包渣顶渣改质并未造成钢水大量脱氧，保证了RH处理过程中自然真空脱碳的进行，并也能够有效降低RH处理时脱氧合金的消耗。且RH真空离站渣中的Al₂O₃含量从进站前平均24.72％上升至32.41％，说明改质后的钢包顶渣具有较强的吸附Al₂O₃夹杂的能力。

2)RH离站前终渣调整

在RH真空精炼处理完成后，向钢包渣面加入100～200kg高铝调渣剂球团，对离站终渣进行调整，进一步控制钢包渣中的氧化性(FeO+MnO含量)，防止钢水在镇静过程中成品钢水中Als的烧损。经测定分析，未采用高铝调渣剂球团进行顶渣改质和终渣调整的炉次，从真空离站到大包到达开浇这段镇静过程中平均Als烧损为0.012％，而经过高铝调渣剂球团处理的炉次，在镇静过程中Als烧损平均为0.005％，比未经过高铝调渣剂球团处理的炉次低0.007个百分点。

实施例2

a、高铝调渣剂球团的生产制备

用自动称量配料系统对钢包铸余渣尾渣精粉、矾土粉、铝粒(或铝粉)三种原材料进行称量配料，其中钢包铸余渣尾渣精粉、矾土粉、铝粒(或铝粉)各占原料总重量的50％、15％、35％；再通过皮带输送机将这三种原材料输送至HN-500型搅拌机中进行干混3min后，向搅拌机中加入原材料总重量3％的粘结剂，继续干混2min，干混完成后采用喷淋的方式向原料中加水，加水喷淋速度为0.54kg/s，总加水量为原料总重量的6％。加水完成后湿混3min，将搅拌完成后的湿料通过皮带输送机输送至XMQ-10型压球机中压制成30mm～50mm的椭球状产品，采用10mm筛孔的筛子进行初次筛分后通过皮带式自动布料系统在晾晒场地上进行平铺晾晒，平铺厚度30mm，自然晾晒干燥时间为24h，自然晾晒干燥过程中要注意防水，避免阳光暴晒。自然干燥完成后将半成品的高铝调渣剂球团送至GZY4*3*2型干燥窑中进行烘烤干燥，烘烤干燥时间为8h，烘烤干燥温度为150℃。将烘烤干燥完成的高铝调渣剂球团进行冷却后用5mm筛孔的筛子进行筛分，筛分完成后进行包装入库备用，并取样进行质量检验，其检验结果见表8：

表8成品高铝调渣剂球团质量检验结果

从表8中的质量信息可以看出，所制备的高铝调渣剂球团各项质量指标均达到了合格标准，该批高铝调渣剂球团可以投入应用。

b、高铝调渣剂球团的应用

生产制备完成并检验合格的高铝调渣剂球团通过汽车运输至某炼钢厂的LF精炼炉高位料仓进行使用，此次应用于超低碳系列钢种，其冶炼流程为“铁水预处理→转炉吹炼→LF精炼→RH精炼→连铸”。

1)LF精炼处理

在LF精炼加热前，根据钢包留渣量向钢包渣面加入200～400kg高铝调渣剂对钢包渣进行化渣脱氧，经目测，加入高铝调渣剂球团后，高铝调渣剂球团能够迅速融化，成渣很快，并能够很好的与其他渣料和转炉下渣熔合，化渣均匀。加热过程中“造白渣”效果好。经取样化验加入高铝调渣剂球团炉次LF出站渣中氧化性(FeO+MnO含量)与未加入高铝调渣剂球团炉次对比数据见表9：

表9LF处理出站渣中氧化性对比

从表9中数据可以看出LF精炼处理过程中加入高铝调渣剂球团的炉次出站渣中氧化性平均为1.20％明显低于未加高铝调渣剂球团炉次的3.23％，平均低了2.03个百分点。而且加入高铝调渣剂球团的炉次精炼加热过程中“造白渣”效果好且速度快，大大提高了精炼脱硫效率，而未加入高铝调渣剂球团的炉次精炼加热后渣子呈灰白色，有渣中氧化性强的明显迹象。

2)RH离站前终渣调整

在RH真空精炼处理完成后，向钢包渣面加入100～200kg高铝调渣剂球团，对离站终渣进行调整，进一步控制钢包渣中的氧化性(FeO+MnO含量)，防止钢水在镇静过程中成品钢水中Als的烧损。经测定分析，未采用高铝调渣剂球团进行LF精炼和终渣调整的炉次，从真空离站到大包到达开浇这段镇静过程中平均Als烧损为0.015％，而经过高铝调渣剂球团处理的炉次，在镇静过程中Als烧损平均为0.006％，比未经过高铝调渣剂球团处理的炉次低0.009个百分点。

综上所述，本发明所述的高铝调渣剂球团是一种实现高效、节能、绿色炼钢的优质原辅料，应用前景广阔。而运用该高铝调渣剂球团的精炼调渣工艺不仅能够优化炼钢工艺，提高高品质钢种的质量，而且能够有效回收钢包铸余渣这种炼钢所产生的二次资源，降低炼钢生产成本，减少环境污染，大规模投入生产应用具有较好的经济效益。

Claims (10)

1.高铝调渣剂球团，其特征在于：按质量百分比计由以下组分构成：钢包铸余渣尾渣精粉50～60％、矾土粉8～15％、铝粒(或铝粉)30～40％、占所述前三种原料总重量1～3％的球团粘结剂。

2.如权利要求1所述的高铝调渣剂球团，其特征在于：所述钢包铸余渣尾渣精粉的化学成分按质量百分比计为CaO≥40％、Al₂O₃10～25％、SiO₂≤15％、S≤0.25％，粒度为0～5mm；所述矾土粉的化学成分按质量百分比计为Al₂O₃≥90％、S≤0.2％，粒度为0～5mm；所述铝粒(或铝粉)的化学成分按质量百分比计为Al≥99.7％，粒度为3～8mm。

3.如权利要求1所述的高铝调渣剂球团，其特征在于：所述球团粘结剂为主要成分为羟丙基纤维素的冷压成型粘结材料。

4.高铝调渣剂球团的制备方法，其特征在于：制备权利要求1至3任一项所述的高铝调渣剂球团，依次执行以下步骤：

a、将钢包铸余渣尾渣精粉、矾土粉、铝粒(或铝粉)按配比加入混料搅拌机中干混均匀，再在混匀后的原料中加入定量比例的球团粘结剂进行干混，直至混匀，然后加入定量比例的水，边喷水边搅拌；

b、将搅拌混匀并充分润湿后的原料送入冷压成型机中压制成规格为30～50mm的球形或椭圆形；

c、冷压成型后用筛子进行初次筛分，然后自然平铺晾晒，防水防暴晒；

d、送至干燥炉中进行烘烤干燥；

e、自然堆放冷却至常温，然后用筛子进行二次筛分；

f、取样检测理化标准合格后入库备用。

5.如权利要求3所述的高铝调渣剂球团的制备方法，其特征在于：步骤a中钢包铸余渣尾渣精粉、矾土粉、铝粒(或铝粉)这三种原材料的干混时间为2～3min；加入球团粘结剂后的干混时间为1～2min。

6.如权利要求3所述的高铝调渣剂球团的制备方法，其特征在于：步骤a中中的加水方式为喷淋，加水量为原材料总重量的5～6％，加水速度为0.45～0.54kg/s，加水后的搅拌时间为2～3min。

7.如权利要求3所述的高铝调渣剂球团的制备方法，其特征在于：步骤c中初次筛分采用10mm筛孔的筛子进行筛分。

8.如权利要求3所述的高铝调渣剂球团的制备方法，其特征在于：步骤c中自然晾晒干燥采用平铺的方式进行晾晒，球团平铺厚度≤30cm，自然晾晒的时间≥24h。

9.如权利要求3所述的高铝调渣剂球团的制备方法，其特征在于：步骤d中烘烤干燥所用温度为100～150℃，烘烤时间为8～12h。

10.如权利要求3所述的高铝调渣剂球团的制备方法，其特征在于：步骤e中二次筛分采用5mm筛孔的筛子进行筛分。