CN106939368B - 一种钢包增碳剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢包增碳剂，由铝电解槽废旧阴极炭块和铝电解槽废旧阴极内衬制备而成，将铝电解槽废旧阴极炭块和废旧阴极内衬破碎至5mm以下，混合10～20min，在300℃以下进行干燥，使混合料的水量小于混合料总重量的1％，得到钢包增碳剂；本发明的铝电解的废旧阴极炭块内部含有一定量的氟化物有利于改善冶炼渣系的流动性，有利于夹杂物的去除；本发明的铝电解槽废旧内衬与渣中的金属氧化物化合成低熔点的硅酸盐，有利于钢包化渣；降低了钢包增碳剂的生产成本，有利于增加铝电解过程的固体废弃物的回收利用和提升固体废弃物的附加值。
Description
技术领域
本发明涉及铝电解废阴极炭块的再利用技术，具体涉及一种钢包增碳剂及其制备方法。
背景技术
电解铝工业是国民经济的基础产业，在当今社会发展中起到了重要作用。目前我国铝产量位居世界第一位，超过1500万吨，而且仍然呈快速增长的势头。同时，铝电解在给国民经济带来大量有价值铝锭的同时，也带来了污染。最大的污染源就是电解槽废旧阴极。
到目前为止废旧电解槽内衬量累计排放量已达700多万吨，我国的电解铝厂主要采用大型预焙阳极电解槽，电解槽运行达到其使用寿命就必须进行大修，大修时电解槽的内衬就要更换，这些大修时产生的物料称为大修废渣或电解槽废内衬等。废旧阴极炭块堆放时其中的氟化物和氰化物渗入地下水中，污染水源。此外，还对周围动植物有很大危害，影响自然生态平衡，使农作物减产。而现有技术几乎都未考虑如何有效节能、减排和降低成本的技术，从而难以实现工业规模的开发利用。
钢包增碳是在出钢时钢水流入盛钢桶(即钢包)过程中或出完钢后在钢包内向钢中加入含碳材料的操作，钢包增碳剂是调节钢中的碳，使碳含量达到钢种要求。
发明申请号201410243232.X专利提出将焦粉筛分、干燥制备炼钢钢包的增碳剂；发明申请号201510952237.4专利根据微粉石墨和电极粉末混合料与黏结剂组成；发明申请号201510288085.2专利利用废石墨电极和复合材料黏结剂制备。以上提出的三种相关钢包增碳剂主要以焦粉、微粉石墨、电极粉末。钢包加入增碳剂一般在冶炼将要结束时，由于钢水碳含量偏低，钢包后期由于钢水温度降低，现有的增碳剂会使渣系黏度增加，流动性变差。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种钢包增碳剂及其制备方法，将铝电解废弃物重新利用，能有效提高钢水碳含量和渣的流动性，并且降低增碳剂的生产成本。
为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：
一种钢包增碳剂，所述的钢包增碳剂包括以下原料：铝电解槽废旧阴极炭块和铝电解槽废旧内衬砖。
进一步的，以重量份数计，由以下原料组成：铝电解槽废旧阴极炭块为92.6～100份，铝电解槽废旧废旧内衬砖为0～7.4份，原料的重量份数之和为100份。
进一步的，以重量份数计，由以下原料组成：铝电解槽废旧阴极炭块为94.3份，铝电解槽废旧内衬砖为5.7份，原料的重量份数之和为100份。
进一步的，以100份重量单位计，所述的铝电解槽废旧阴极炭块的成分包括：C为60～75份，F为9～18份，SiO2为4份，Al为4份，Na为5～10份，其他含量为杂质；
以100份重量单位计，所述的铝电解槽废旧内衬砖的成分包括：SiC为60.42份，Si3N4为14.22份，Na2SiO3为15.53份，NaF为2份，其他为杂质。
一种钢包增碳剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将铝电解槽废旧阴极炭块和铝电解槽废旧内衬砖的粒度破碎至5mm以下；
步骤二：将步骤一获得的铝电解槽废旧阴极炭块和铝电解槽废旧内衬砖按原料的组成重量混合10～20min，得到混合料；
步骤三：将混合料在300℃以下进行干燥，使混合料的水量小于混合料总重量的1％，得到钢包增碳剂。
本发明的有益效果体现在：
(1)本发明的铝电解的废旧阴极炭块内部含有一定量的氟化物有利于改善冶炼渣系的流动性，有利于夹杂物的去除；
(2)本发明的铝电解槽废旧内衬即为碳化硅-氮化硅砖，由于碱性炉渣与钢液的作用，使碳化硅-氮化硅砖迅速与渣中的金属氧化物化合成低熔点的硅酸盐，有利于钢包化渣。
(3)本发明的碳化硅-氮化硅砖中所含有的碳元素被氧化，最终形成C-O气体，可以给钢包提供很好的动力学条件。
(4)本发明将碳化硅-氮化硅砖加入到对氮含量不敏感或利用氮强化的钢种不会造成钢种污染。
(5)本发明的铝电解槽废旧阴极炭块和铝电解槽废旧内衬砖属于铝电解过程所产生的固体废弃物，降低了钢包增碳剂的生产成本，有利于增加铝电解过程的固体废弃物的回收利用和提升固体废弃物的附加值。
以下结合具体实施方式对本发明进一步解释说明。
具体实施方式
一种钢包增碳剂，以重量份数计，由以下原料组成：铝电解槽废旧阴极炭块为92.6～100份，铝电解槽废旧内衬砖为0～7.4份，原料的重量份数之和为100％。
优化的，以重量份数计，由以下原料组成：铝电解槽废旧阴极炭块为94.3份，铝电解槽废旧内衬砖为5.7份，原料的重量份数之和为100％。
其中，以100份重量单位计，铝电解槽废旧阴极炭块的成分包括：C为60～75份，F为9～18份，SiO2为4份，Al为4份，Na为5～10份，其他含量为杂质；
以100份重量单位计，铝电解槽废旧内衬砖的成分包括：SiC为60.42份，Si3N4为14.22份，Na2SiO3为15.53份，NaF为2份，其他为杂质。
本发明的铝电解槽废旧内衬即为铝电解废旧的碳化硅-氮化硅砖。
一种钢包增碳剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：对铝电解槽废旧阴极炭块和铝电解槽废旧内衬砖进行破碎和过筛，使其粒度均达到5mm以下；
步骤二：将步骤一获得的铝电解槽废旧阴极炭块和铝电解槽废旧内衬砖按原料的组成重量混合10～20min，得到混合料；
步骤三：将混合料在隧道窑、竖炉或链篦式回转窑内，在300℃以下进行干燥，干燥时间以混合料的水量小于混合料总重量的1％来确定；
将烘干的混合料球进行打包封存，得到钢包增碳剂；。
在使用时，将本发明的钢包增碳剂加入钢包中，钢包增碳剂的加入量根据钢水增碳数量确定。
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1
本实施例请给出一种钢包增碳剂，由以下原料组成：铝电解槽废旧阴极炭块为20g。
本实施例的钢包增碳剂的制备方法，按照以下步骤进行：
步骤一：对废旧阴极炭块和阴极内衬进行研磨破碎和过筛，使其粒度均达到5mm以下；
步骤二：按原料的组成重量称取破碎后的阴极炭块和阴极内衬，进行人工和机械混合15min，得到混合料；
步骤三：将混合料在竖炉或链篦式回转窑内进行干燥，在200℃下干燥30min，最终混合料水量控制在总量1％以下；将烘干的混合料球进行打包封存。
在使用时，将本实施例的钢包增碳剂加入钢包中，钢包增碳剂的加入量根据钢水增碳数量确定。
本实施例制备的LF炉复合造渣剂的性能参数如表1所示。
实施例2：
本实施例请给出一种钢包增碳剂，由以下原料组成：铝电解槽废旧阴极炭块为20g，铝电解槽废旧阴极内衬为1.4g。
本实施例的钢包增碳剂的制备方法和使用方法与实施例1相同。
本实施例制备的钢包增碳剂的各项性能参数如表1所示。
实施例3：
本实施例请给出一种钢包增碳剂，由以下原料组成：铝电解槽废旧阴极炭块为20g，铝电解槽废旧阴极内衬为1.6g。
本实施例的钢包增碳剂的制备方法和使用方法与实施例1相同。
本实施例制备的钢包增碳剂的性能参数如表1所示。
实施例4：
本实施例请给出一种钢包增碳剂，由以下原料组成：铝电解槽废旧阴极炭块为20g，铝电解槽废旧阴极内衬为1g。
本实施例的钢包增碳剂的制备方法和使用方法与实施例1相同。
本实施例制备的钢包增碳剂的性能参数如表1所示。
实施例5：
本实施例请给出一种钢包增碳剂，由以下原料组成：铝电解槽废旧阴极炭块为20g，铝电解槽废旧阴极内衬为1.2g。
本实施例的钢包增碳剂的制备方法和使用方法与实施例1相同。
本实施例制备的钢包增碳剂的性能参数如表1所示。
从表1可以看出，本发明的增碳剂可以提高钢水的碳含量。
表1成品加入量实验结果
本发明的铝电解废阴极炭块主要成分含有炭和氟化物，能够有效地提升钢包增碳剂的流动性和保温性；铝电解废旧阴极内衬主要成分为碳化硅和氟化物，有很好的提温作用和化渣作用。并且铝电解的内衬和阴极炭块主要成分以碱性化合物为主，不会对钢包耐材在高温情况下造成侵蚀。
本发明所含有的氟化物和铝都有利于降低渣系的黏度，提升渣系流动性，有利于渣系对钢液中夹杂物的吸附，并且废旧内衬砖中含有大量硅系化合物，促进钢液合金化，有利于钢液性能的提升。并且硅系化合物与钢液中氧的结合能力强，有利于加入的碳元素快速均匀熔入钢液中，达到增碳的作用。
Claims (1)
1.一种钢包增碳剂，其特征在于：所述的钢包增碳剂包括以下原料：铝电解槽废旧阴极炭块和铝电解槽废旧内衬砖；首先将铝电解槽废旧阴极炭块和铝电解槽废旧内衬砖的粒度破碎至5mm以下，按原料的组成重量混合10～20min得到混合料，再在300℃以下进行干燥，使混合料的水量小于混合料总重量的1％，即可得到钢包增碳剂；
其中，以重量份数计，铝电解槽废旧阴极炭块为94.3份，铝电解槽废旧内衬砖为5.7份，原料的重量份数之和为100份；
以100份重量单位计，所述的铝电解槽废旧阴极炭块的成分包括：C为60～75份，F为9～18份，SiO2为4份，Al为4份，Na为5～10份，其他含量为杂质；
以100份重量单位计，所述的铝电解槽废旧内衬砖的成分包括：SiC为60.42份，Si3N4为14.22份，Na2SiO3为15.53份，NaF为2份，其他为杂质。
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