CN106048137A - 一种利用低硫低钛高炉渣制备lf精炼脱硫渣的方法 - Google Patents

一种利用低硫低钛高炉渣制备lf精炼脱硫渣的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于低钛高炉渣固废再资源化利用领域，涉及一种利用低硫低钛高炉渣制备LF精炼脱硫渣的方法。该方法包括：(1)将石灰、铝粉、粘结剂和低硫低钛高炉渣装入圆盘混料器；各原料含量按质量百分比分别为：石灰26.31‑52.17％、铝粉3.16‑13.33％、粘结剂4.0‑6.0％、其余为低硫低钛高炉渣；(2)将上述四种物料混合均匀，得到LF精炼脱硫渣散料；(3)将混匀后的LF精炼脱硫渣散料，使用压球机进行压块，得到成品LF精炼脱硫渣压块。本方法制备的LF精炼脱硫渣对LF冶炼螺纹钢或非低硅钢种具有良好的脱硫效果，应用LF精炼渣可使钢液中的S含量控制在0.015％以下，满足S含量要求≤0.045％的螺纹钢或非低硅钢钢种LF精炼炉冶炼。本发明既解决低硫低钛高炉渣综合利用问题又避免固废对环境污染。

Description

一种利用低硫低钛高炉渣制备LF精炼脱硫渣的方法
技术领域
本发明属于低钛高炉渣固废再资源化利用领域，特别涉及一种利用低硫低钛高炉渣制备LF精炼脱硫渣的方法。
背景技术
低钛高炉渣是高炉渣冶炼钒钛磁铁矿产生的废固体，针对低钛高炉渣生产现状及存在的问题，应该寻求新的突破，建立低钛高炉渣资源的无害化处理和资源化综合利用已迫在眉睫。在钢铁产能过剩、环保要求高的当前，低钛高炉渣仍是当前钢铁行业再资源化综合利用的难点。作为低钛高炉渣的生产企业能够充分利用这一资源，将会为企业带来新的活力和效益增长点。
目前在喷吹CO2脱除低钛高炉渣中S元素的工艺条件生产低硫低钛高炉渣的基础上，应对低硫低钛高炉渣加以利用。
低硫低钛高炉渣还含有大量的CaO、SiO2、Al2O3、MgO等氧化物，并且FeO含量≤1.0％、S含量≤0.234％。对比发现上述四种氧化物与冶炼螺纹钢或非低硅钢种LF精炼渣基本组元相同，且FeO和S含量较低，满足LF炉冶炼特性和基础条件，可以将低钛高炉渣配制成螺纹钢或非低硅钢种LF精炼脱硫渣，此前对于低钛高炉渣配制LF精炼脱硫渣的研究未见报道。
目前国内外LF精炼炉主要精炼渣料为石灰、高铝渣、调渣剂、萤石、埋弧渣及其它复合精炼渣，涉及的原料种类多，成分控制复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用低硫低钛高炉渣制备LF精炼脱硫渣的方法，使高炉冶炼钒钛磁铁矿产生的废固—低钛高炉渣得到有效利用，避免了低钛高炉渣带来占用土地和环境污染问题，并且能够创造经济效益。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明提供一种利用低硫低钛高炉渣制备LF精炼脱硫渣的方法，该方法包括如下步骤：
(1)将石灰、铝粉、粘结剂和低硫低钛高炉渣放入混料器；各原料含量按质量百分比分别为：石灰26.31-52.17％、铝粉3.16-13.33％、粘结剂4.0-6.0％、其余为低硫低钛高炉渣；
(2)将上述四种物料混合均匀，得到LF精炼脱硫渣散料；
(3)将混匀后的LF精炼脱硫渣散料，使用压球机进行压块，得到成品LF精炼脱硫渣压块。
所述步骤(1)中，原料中的低硫低钛高炉渣的化学成分按质量百分比表示含有：CaO：31.10-37.70％，SiO2：28.0-32.32％，Al2O3：11.30-13.78％，MgO：8.18-11.77％，TiO2：6.83-10.21％，TFe：0.03-1.29％，S：0.140-0.234％，P：≤0.035％，该低硫低钛高炉渣的二元碱度CaO％/SiO2％：0.90-1.11。
所述步骤(1)中，石灰的粒度为1.0-8.0mm。
所述步骤(2)中，混合时间5-10min。
所述步骤(3)中，成品LF精炼脱硫渣压块的粒径为20-50mm。
所述LF精炼脱硫渣的类型为CaO-SiO2-Al2O3-MgO。
该方法得到的LF精炼脱硫渣的化学成分按质量百分比表示含有：Al2O3：10-30％，MgO：3.21-7.39％，TiO2：2.29-4.85％，TFe：0.40-1.0％，S：0.05-0.150％，P：≤0.035；该LF精炼脱硫渣的二元碱度CaO％/SiO2％：1.5-5.5，。
所述LF精炼脱硫渣适用于S含量要求≤0.045％的螺纹钢或非低硅钢种。
所述LF精炼脱硫渣的脱硫率将钢液中的硫含量控制在0.015％以内。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明为低钛高炉渣的综合有效利用开辟了新的研究方向。
(1)根据本发明利用低硫低钛高炉渣制备LF精炼脱硫渣的方法，可以将低钛高炉渣配制成LF精炼脱硫渣使其再次返回钢铁流程，配制后的LF精炼脱硫渣的脱硫率在54.16％以上，可以将钢液中的S含量控制在0.015％以内，具有良好的脱硫效果。
(2)根据本发明利用低硫低钛高炉渣制备LF精炼脱硫渣的方法，为低钛高炉渣资源综合应用开辟了新的研究方向，不再仅仅利用单一氧化物—TiO2，而是使其所含有的CaO、MgO、SiO2和Al2O3全部得到有效利用，对促进低钛高炉渣资源综合利用的发展具有重要意义。
具体实施方式
本发明中，将低钛高炉渣脱硫处理以后的炉渣称为低硫低钛高炉渣，并以此为基料。
本发明利用低硫低钛高炉渣制备LF精炼脱硫渣的方法，包括如下步骤：
(1)将低硫低钛高炉渣放入混料器，其中，低硫低钛高炉渣的化学成分按质量百分比表示含有：CaO：31.10-37.70％，SiO2：28.0-32.32％，Al2O3：11.30-13.78％，MgO：8.18-11.77％，TiO2：6.83-10.21％，TFe：0.03-1.29％，S：0.140-0.234％，P：≤0.035％，该低硫低钛高炉渣的二元碱度CaO％/SiO2％：0.90-1.11。将低硫低钛高炉渣、石灰、铝粉和粘结剂加入圆盘混料器内，其中，石灰的粒度为1.0-8.0mm；混料器中的石灰、铝粉、粘结剂和低硫低钛高炉渣按质量百分比分别为：26.31-52.17％、3.16-13.33％、4.0-6.0％、其余为低硫低钛高炉渣。
(2)将上述四种物料混合均匀，得到LF精炼脱硫渣散料；混合时间5-10min；
(3)将混匀后的LF精炼脱硫渣散料，使用压球机进行压块，成品LF精炼脱硫渣的压块粒径在20-50mm。
LF精炼脱硫渣的类型为CaO-SiO2-Al2O3-MgO。
LF精炼脱硫渣的化学成分按质量百分比表示含有：Al2O3：10-30％，MgO：3.21-7.39％，TiO2：2.29-4.85％，TFe：0.40-1.0％，S：0.05-0.150％，P：≤0.035；LF精炼脱硫渣的二元碱度CaO％/SiO2％：1.5-5.5，。
LF精炼脱硫渣适用于S含量要求≤0.045％的螺纹钢或非低硅钢种。
LF精炼脱硫渣的脱硫率可以将钢液中的硫含量控制在0.015％以内。
下面结合实施例对本发明进行进一步说明。
实施例分别在180t LF和100tLF精炼炉对所制LF精炼脱硫渣的脱硫效果进行工业实验。其中实施例1-4在180t LF精炼炉进行实验，实验钢种：SS400板坯，其国标成分为C＝0.20-0.25％、Si≤0.20％、Mn＝0.15-0.40％、P≤0.035％、S≤0.025％。
其中实施例5-7在100t LF精炼炉进行实验，实验钢种：HRB400E螺纹钢，其国标成分为C＝0.20-0.25％、Si＝0.20-0.50％、Mn＝1.20-1.50％、V＝0.030-0.065％、P≤0.045％、S≤0.045％。
实施例所采用的低硫低钛高炉渣的主要成分平均值为CaO：35.08％，SiO2：31.57％，MgO：10.38％，Al2O3：13.50％，TiO2：7.59％，TFe：0.83％，S：0.194％，P：0.023％，其它元素：0.833％。低硫低钛高炉渣二元碱度CaO％/SiO2％：1.11。
实施例1
工艺步骤如下：
(1)按照LF精炼脱硫渣目标成分为：炉渣二元碱度CaO％/SiO2％＝4.5，Al2O3＝25.0％，低硫低钛高炉渣、石灰、铝粉和粘结剂的配入比例为：39.17％，46.88％，9.95％，4.0％；将配入的石灰破碎至1.5-8.0mm；
(2)将低硫低钛高炉渣、石灰和铝粉物料混匀10min；
(3)使用冷固压球机进行压块成型，成品LF精炼脱硫渣固体块粒径45mm左右。
LF实验过程主要参数如下：
a、钢包所盛钢水质量176t；
b、LF钢包进站，前期顶渣脱氧加入铝粒40kg；
c、LF精炼初期加入LF精炼渣1000kg，一次大翻(5min)后加入LF精炼脱硫渣400kg；共加入所制备的LF精炼脱硫渣1400kg；
d、LF钢包进站温度1552℃，一次大翻(5min)后1549℃，LF出站温度1570℃；
e、LF钢包进站S含量0.033％，一次大翻(5min)后S含量0.019％，LF出站S含量0.010％；
f、LF钢包出站喂入钙镁线100m。
渣钢反应结束后，取钢样分析，钢液中的S含量为0.010％，所配制LF精炼脱硫渣，其脱硫率为69.69％，表明所配制的LF精炼脱硫渣具有良好的脱硫性能。
实施例2
工艺步骤如下：
(1)按照LF精炼脱硫渣目标成分为：炉渣二元碱度CaO％/SiO2％＝4.5，Al2O3＝30.0％，低硫低钛高炉渣、石灰、铝粉和粘结剂的配入比例为：36.77％，45.17％，13.06％，5.0％；将配入的石灰破碎至1.5-8.0mm；
(2)将低硫低钛高炉渣、石灰和铝粉物料混匀5min；
(3)使用冷固压球机进行压块成型，成品LF精炼脱硫渣固体块粒径45mm左右。
LF实验过程主要参数如下：
a、钢包所盛钢水质量181t；
b、LF钢包进站，前期顶渣脱氧加入铝粒50kg；
c、LF精炼初期加入LF精炼渣1100kg，一次大翻(5min)后加入LF精炼脱硫渣400kg；共加入所制备的LF精炼脱硫渣1500kg；
d、LF钢包进站温度1568℃，一次大翻(5min)后1571℃，LF出站温度1578℃；
e、LF钢包进站S含量0.037％，一次大翻(5min)后S含量0.017％，LF出站S含量0.012％；
f、LF钢包出站喂入钙镁线100m。
本次工业实验所用LF精炼脱硫渣可以将钢液中的S含量控制到0.012％，其脱硫率为67.57％，表明所配制的LF精炼脱硫渣具有良好的脱硫性能。
实施例3
工艺步骤如下：
(1)按照LF精炼脱硫渣目标成分为：炉渣二元碱度CaO％/SiO2％＝5.5，Al2O3＝25.0％，低硫低钛高炉渣、石灰、铝粉和粘结剂的配入比例为：32.58％，52.17％，10.25％，5.0％；将配入的石灰破碎至1.5-8.0mm；
(2)将低硫低钛高炉渣、石灰和铝粉物料混匀8min；
(3)使用冷固压球机进行压块成型，成品LF精炼脱硫渣固体块粒径45mm左右。
LF实验过程主要参数如下：
a、钢包所盛钢水质量181t；
b、LF钢包进站，前期顶渣脱氧加入铝粒30kg；
c、LF精炼初期加入LF精炼渣1200kg，一次大翻(5min)后加入LF精炼脱硫渣500kg；共加入所制备的LF精炼脱硫渣1700kg；
d、LF钢包进站温度1543℃，一次大翻(5min)后1559℃，LF出站温度1569℃；
e、LF钢包进站S含量0.027％，一次大翻(5min)后S含量0.017％，LF出站S含量0.007％；
f、LF钢包出站喂入钙镁线100m。
本次工业实验所用LF精炼脱硫渣可以将钢液中的S含量控制到0.007％，其脱硫率为74.07％，表明所配制的LF精炼脱硫渣具有良好的脱硫性能。
实施例4
工艺步骤如下：
(1)按照LF精炼脱硫渣目标成分为：炉渣二元碱度CaO％/SiO2％＝5.5，Al2O3＝30.0％，低硫低钛高炉渣、石灰、铝粉和粘结剂的配入比例为：30.39％，50.28％，13.33％，6.0％；将配入的石灰破碎至1.5-8.0mm；
(2)将低硫低钛高炉渣、石灰和铝粉物料混匀10min；
(3)使用冷固压球机进行压块成型，成品LF精炼脱硫渣固体块粒径45mm左右。
LF实验过程主要参数如下：
a、钢包所盛钢水质量176t；
b、LF钢包进站，前期顶渣脱氧加入铝粒40kg；
c、LF精炼初期加入LF精炼渣1500kg，一次大翻(5min)后加入LF精炼脱硫渣0kg；共加入所制备的LF精炼脱硫渣1500kg；
d、LF钢包进站温度1602℃，一次大翻(5min)后1572℃，LF出站温度1584℃；
e、LF钢包进站S含量0.026％，一次大翻(5min)后S含量0.009％，LF出站S含量0.004％；
f、LF钢包出站喂入钙镁线100m。
渣钢反应结束后，取钢样分析，钢液中的S含量为0.004％，所配制LF精炼脱硫渣，其脱硫率为84.61％，表明所配制的LF精炼脱硫渣具有良好的脱硫性能。
实施例5
工艺步骤如下：
(1)按照LF精炼脱硫渣目标成分为：炉渣二元碱度CaO％/SiO2％＝1.5，Al2O3＝10.0％，低硫低钛高炉渣、石灰、铝粉和粘结剂的配入比例为：66.53％，26.31％，3.16％，4.0％；将配入的石灰破碎至1.5-8.0mm；
(2)将低硫低钛高炉渣、石灰和铝粉物料混匀5min；
(3)使用冷固压球机进行压块成型，成品LF精炼脱硫渣固体块粒径45mm左右。
LF实验过程主要参数如下：
a、钢包所盛钢水质量101t；
b、LF钢包进站，前期顶渣脱氧加入铝钙粉40kg；
c、LF精炼初期加入LF精炼渣950kg，一次大翻(5min)后加入LF精炼脱硫渣0kg；共加入所制备的LF精炼脱硫渣950kg；
d、LF钢包进站温度1559℃，一次大翻(5min)后1547℃，LF出站温度1584℃；
e、LF钢包进站S含量0.034％，一次大翻(5min)后S含量0.017％，LF出站S含量0.014％；
f、LF钢包出站喂入钙镁线0m。
渣钢反应结束后，取钢样分析，钢液中的S含量为0.014％，所配制LF精炼脱硫渣，其脱硫率为58.82％，表明所配制的LF精炼脱硫渣具有良好的脱硫性能。
实施例6
工艺步骤如下：
(1)按照LF精炼脱硫渣目标成分为：炉渣二元碱度CaO％/SiO2％＝1.8，Al2O3＝15.0％，低硫低钛高炉渣、石灰、铝粉和粘结剂的配入比例为：57.50％，31.25％，6.25％，5.0％；将配入的石灰破碎至1.5-8.0mm；
(2)将低硫低钛高炉渣、石灰和铝粉物料混匀8min；
(3)使用冷固压球机进行压块成型，成品LF精炼脱硫渣固体块粒径45mm左右。
LF实验过程主要参数如下：
a、钢包所盛钢水质量105t；
b、LF钢包进站，前期顶渣脱氧加入铝钙粉20kg；
c、LF精炼初期加入LF精炼渣960kg，一次大翻(5min)后加入LF精炼脱硫渣0kg；共加入所制备的LF精炼脱硫渣960kg；
d、LF钢包进站温度1570℃，一次大翻(5min)后1552℃，LF出站温度1572℃；
e、LF钢包进站S含量0.024％，一次大翻(5min)后S含量0.015％，LF出站S含量0.011％；
f、LF钢包出站喂入钙镁线0m。
渣钢反应结束后，取钢样分析，钢液中的S含量为0.011％，所配制LF精炼脱硫渣，其脱硫率为54.16％，表明所配制的LF精炼脱硫渣具有良好的脱硫性能。
实施例7
工艺步骤如下：
(1)按照LF精炼脱硫渣目标成分为：炉渣二元碱度CaO％/SiO2％＝2.2，Al2O3＝12.0％，低硫低钛高炉渣、石灰、铝粉和粘结剂的配入比例为：52.51％，37.23％，4.26％，6.0％；将配入的石灰破碎至1.5-8.0mm；
(2)将低硫低钛高炉渣、石灰和铝粉物料混匀10min；
(3)使用冷固压球机进行压块成型，成品LF精炼脱硫渣固体块粒径45mm左右。
LF实验过程主要参数如下：
a、钢包所盛钢水质量103t；
b、LF钢包进站，前期顶渣脱氧加入铝钙粉50kg；
c、LF精炼初期加入LF精炼渣940kg，一次大翻(5min)后加入LF精炼脱硫渣0kg；共加入所制备的LF精炼脱硫渣940kg；
d、LF钢包进站温度1568℃，一次大翻(5min)后1553℃，LF出站温度1576℃；
e、LF钢包进站S含量0.018％，一次大翻(5min)后S含量0.011％，LF出站S含量0.007％；
f、LF钢包出站喂入钙镁线0m。
渣钢反应结束后，取钢样分析，钢液中的S含量为0.007％，所配制LF精炼脱硫渣，其脱硫率为61.11％，表明所配制的LF精炼脱硫渣具有良好的脱硫性能。
通过实施案例1-7可以看出，本发明利用低硫低钛高炉渣制备LF精炼渣脱硫渣应用工业实验表明，当钢液中的初始S含量≤0.037％时，可以将终点钢液中的S含量控制在0.015％以内，所制LF精炼脱硫渣的脱硫率均在54.16％以上，此渣系具有良好的脱硫效果。工业实验表明利用低硫低钛高炉渣制备LF精炼脱硫渣是可行的，并且没有产生二次污染的问题，本发明为低硫低钛高炉渣资源综合应用开辟一个新的利用和研究方法。

Claims (9)

1.一种利用低硫低钛高炉渣制备LF精炼脱硫渣的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
(1)将石灰、铝粉、粘结剂和低硫低钛高炉渣放入混料器；各原料含量按质量百分比分别为：石灰26.31-52.17％、铝粉3.16-13.33％、粘结剂4.0-6.0％、其余为低硫低钛高炉渣；
(2)将上述四种物料混合均匀，得到LF精炼脱硫渣散料；
(3)将混匀后的LF精炼脱硫渣散料，使用压球机进行压块，得到成品LF精炼脱硫渣压块。
2.根据权利要求1所述的利用低硫低钛高炉渣制备LF精炼脱硫渣的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，原料中的低硫低钛高炉渣的化学成分按质量百分比表示含有：CaO：31.10-37.70％，SiO2：28.0-32.32％，Al2O3：11.30-13.78％，MgO：8.18-11.77％，TiO2：6.83-10.21％，TFe：0.03-1.29％，S：0.140-0.234％，P：≤0.035％，该低硫低钛高炉渣的二元碱度CaO％/SiO2％：0.90-1.11。
3.根据权利要求1所述的利用低硫低钛高炉渣制备LF精炼脱硫渣的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，石灰的粒度为1.0-8.0mm。
4.根据权利要求1所述的利用低硫低钛高炉渣制备LF精炼脱硫渣的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，混合时间5-10min。
5.根据权利要求1所述的利用低硫低钛高炉渣制备LF精炼脱硫渣的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，成品LF精炼脱硫渣压块的粒径为20-50mm。
6.根据权利要求1所述的利用低硫低钛高炉渣制备LF精炼脱硫渣的方法，其特征在于：所述LF精炼脱硫渣的类型为CaO-SiO2-Al2O3-MgO。
7.根据权利要求1所述的利用低硫低钛高炉渣制备LF精炼脱硫渣的方法，其特征在于：该方法得到的LF精炼脱硫渣的化学成分按质量百分比表示含有：Al2O3：10-30％，MgO：3.21-7.39％，TiO2：2.29-4.85％，TFe：0.40-1.0％，S：0.05-0.150％，P：≤0.035；该LF精炼脱硫渣的二元碱度CaO％/SiO2％：1.5-5.5，。
8.根据权利要求1所述的利用低硫低钛高炉渣制备LF精炼脱硫渣的方法，其特征在于：所述LF精炼脱硫渣适用于S含量要求≤0.045％的螺纹钢或非低硅钢种。
9.根据权利要求1所述的利用低硫低钛高炉渣制备LF精炼脱硫渣的方法，其特征在于：所述LF精炼脱硫渣的脱硫率将钢液中的硫含量控制在0.015％以内。
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