CN106967864A - 一种新型钢水脱磷造渣剂的生产方法 - Google Patents

一种新型钢水脱磷造渣剂的生产方法 Download PDF

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江新卫
习嘉晨
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Abstract

本发明公开了一种新型钢水脱磷造渣剂的生产方法，涉及炼钢脱磷技术领域，其以转炉除尘灰、磷化副产品和粘结剂为原料，其中，转炉除尘灰质量百分比为72～81％，磷化副产品质量百分比为5～12％，粘结剂质量百分比为9～18％。本发明提供的脱磷造渣剂及其生产方法，实现了转炉除尘灰、磷化副产品的资源化利用，降低了化渣和脱磷的成本，提高了化渣和脱磷的效果。

Description

一种新型钢水脱磷造渣剂的生产方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，特别涉及一种用于生产钢水脱磷造渣剂的方法。
背景技术
在磷化工过程中，磷矿伴生氟一般以HF和SiF4的形式逸出来进入气相或水相，在磷肥产品中以CaF、CaSiF6、(NH4)2SiF6和NH4F的形式进入土壤，对环境造成极大危害。料浆法磷铵生产过程中，稀磷酸中的氟以氟硅酸(H2SiF6)的形式存在，在加氨中和后，氟大多以(NH4)2SiF6和NH4F的形式进入磷铵产品，降低了肥料的品质，不符合今后生产绿色肥料的要求。综合利用磷矿加工过程中产生的副产品氟硅酸，既有效回收了氟资源，又促进了磷肥生产副产物的综合利用，加快了企业的产业多元化进程。因此，如何利用磷化工副产的氟资源成为磷肥企业和氟化工发展面临的重大问题。
转炉除尘灰是转炉炼钢过程中采用干法电除尘工艺收集的烟气粉尘，其含有活性的石灰粉、氧化铁和少量碳，粒度细，80％以上的粒度为5.0～76.4μm，属高细粉状态物质。目前转炉除尘灰一般作为烧结原料，但是也存在着锌富集的难题，因此利用转炉除尘灰作为炼钢化渣剂是一大应用方向。
现有技术中，转炉除尘灰用于炼钢化渣存在着一系列问题：在除尘灰制造冷固球团时成球率较低，粉末率较高；冷固球团入炉前周转次数较多，多次皮带运输和周转，造成冷固球团粉末率较高，入炉后很容易冒烟；脱碳炉冶炼半钢时的温度较高，冶炼过程中加入冷固球团时很容易冒烟；由于冷固球团成球时需使用部分粘合剂，入炉时烟气中的氢含量容易偏高，而转炉干法电除尘系统对氢含量比较敏感，如果转炉烟气中氢含量偏高，则电除尘系统容易产生泄爆，导致系统故障，影响生产，因此，不能一次加入过多冷固球团；再者，由于烧结矿是经过高温熔化而成球，而冷固球团为低温压制成球，从化渣效果来看，冷固球团不如烧结矿化渣效果好。
随着社会对高品质钢种的需求不断增加和炼钢技术的不断进步，双联法炼钢工艺逐渐在国内新建高水平钢厂实行。为了提高钢水的洁净度，双联法炼钢工艺将脱磷和脱碳分别在不同的转炉中进行。
当前的脱磷剂成分以氧化钙、氧化铁和氟化钙为主。其中氧化钙来源主要是生石灰，氧化铁的来源主要是铁矿石，氟化钙的主要来源是萤石。天然石灰石和萤石资源均出现了枯竭的局面。因此，科学合理地利用工业废弃物，并将其用于炼钢生产环节，实现循环再生利用具有重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种脱磷造渣剂，通过作为固体废弃物的转炉除尘灰的回收处理，实现转炉除尘灰在钢铁企业内部循环流程中得以资源化利用的目的。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种脱磷造渣剂，其以转炉除尘灰、磷化副产品和粘结剂为原料，粘结剂优选为改性淀粉。所述转炉除尘灰质量百分比为72～81％，磷化副产品质量百分比为5～12％，改性淀粉粘结剂质量百分比为9～18％。所述脱磷造渣剂的理化指标为：全铁(TFe)含量≥50％，含水率≤2％，单球抗压强度≥1000N/个。
所述氟化钠的制备步骤为：取经脱硅处理后磷化工废液，加入碳酸钠固体，碳酸钠的加入量控制在碳酸钠与Na2SiF6的物质的量比值为2.4～3.0，加热到80～105℃，保持搅拌1～3小时，搅拌速率为250～460r/min，过滤，将滤液进行蒸发结晶即得到氟化钠产品。所述氟化钠的化学成分为：F：49～54％，Na：24～26％，Al：15～18％，Ca：2～3％，total(C，Mg，Fe，Si，P)＜1％。
作为优选，所述脱磷造渣剂还可以添加除尘灰总质量20～50％的氧化铁皮。
在解决上述技术问题的同时，本发明还提供了脱磷造渣剂的生产方法，包含：
所述的氟化钠制备后，与所述转炉除尘灰经过加湿和消化工序后，再与所述粘结剂一起经过混碾工序，然后高压成型并进行烘干，最后进入筛分工序得到所述脱磷造渣剂。
进一步地，所述加湿工序的加水重量为原料重量的8～12％。
进一步地，所述筛分工序选用的振动筛筛孔直径为15～25mm。
下面对本脱磷造渣剂的脱磷原理简述如下：
脱磷是放热反应，故在低温条件下有利于去磷反应的进行，而且渣中(FeO)愈多，即炉渣氧化性愈强，愈有利于磷的氧化。高碱度、高氧化铁(高氧势)炉渣有利于去磷，但(CaO)和(FeO)应有一定的比值，才能取得良好效果。
由于脱磷反应始于液态渣铁界面，所以应该尽量避免铁液中磷的扩散和熔渣中P2O5的扩散。因此，钢水脱磷的有利条件是：高碱度、高氧化铁(高氧势)、低温；增大搅拌强度，促进石灰渣化。同时氟化钠的加入会适当降低炉渣熔点和黏度，提高钢水脱磷的效果。
本发明所制备的新型脱磷造渣剂充分利用了转炉除尘灰中的铁元素资源和活性石灰成分，同时氟化钠的加入降低了化渣的熔点和黏度，为新型脱磷造渣剂的制备提供了技术可行性，也节约了大量的天然石料，提高了二次资源利用的附加值。
附图说明
图1为本发明氟化钠的生产工艺流程图；
图2为本发明实施例提供的脱磷造渣剂的生产方法的工艺流程。
具体实施例
以下通过本发明实施例对本发明作进一步详细说明，但不应认为本发明方法仅限于下述的实施方式。
实施案例1
取经脱硅处理后磷化工废液，加入碳酸钠固体，碳酸钠的加入量与Na2SiF6的物质的量比值为2.4，加热至100℃，以260r/min的速率搅拌3小时，过滤，将滤液进行蒸发结晶即得到氟化钠产品。选用重量百分比75％的转炉干法除尘灰，8％氟化钠，17％的改性淀粉粘结剂，另添加除尘灰总质量20％的氧化铁皮制备脱磷造渣剂。氟化钠产品与所述转炉除尘灰经过加湿和消化工序后，与改性淀粉粘结剂一起经过混碾工序，然后高压成型并进行烘干，最后进入筛分工序得到所述脱磷造渣剂，其中加湿工序的加水重量为原料重量的8％，筛分工序选用的振动筛筛孔直径为20mm。生产出的脱磷造渣剂的理化技术指标为：TFe含量≥55％，含水率≤1.4％，单球抗压强度≥1070N/个。
对生产的脱磷造渣剂在300t脱磷转炉上进行使用，并等量替代原来使用的烧结矿，吨钢加入量最高为35kg。在同等铁水温度和铁水成分条件下，当脱磷造渣剂添加量为10kg/t钢时，与使用等量铁矿石相比，半钢钢水磷含量由0.036％降低到0.035％；添加量在20kg/t钢时，与使用等量铁矿石相比，半钢钢水磷含量由0.036％降低到0.033％；添加量在高于30kg/t钢时，与使用等量铁矿石相比，半钢钢水磷含量由0.035％降低到0.032％。使用这种脱磷造渣剂后，半钢终点磷含量与等量铁矿石相比，平均脱磷效果更为明显。
采用本发明实施例提供的脱磷造渣剂后，增加了初期渣中的FeO含量，加快化渣速度，提高白灰熔化率，改善冶炼过程中脱磷效果，大大提高脱磷速率。这种脱磷造渣剂使半钢终渣碱度由1.88提高到了1.95，化渣效果明显。
实施案例2
取经脱硅处理后磷化工废液，加入碳酸钠固体，碳酸钠的加入量与Na2SiF6的物质的量比值为2.5，加热至95℃，以280r/min的速率搅拌2.5小时，过滤，将滤液进行蒸发结晶即得到氟化钠产品。选用重量百分比72％的转炉干法除尘灰，11％氟化钠，17％的改性淀粉粘结剂，另添加除尘灰总质量28％的氧化铁皮制备脱磷造渣剂。氟化钠产品与所述转炉除尘灰经过加湿和消化工序后，与改性淀粉粘结剂一起经过混碾工序，然后高压成型并进行烘干，最后进入筛分工序得到所述脱磷造渣剂，其中加湿工序的加水重量为原料重量的10％，筛分工序选用的振动筛筛孔直径为18mm。生产出的脱磷造渣剂的理化技术指标为：TFe含量≥57％，含水率≤1.4％，单球抗压强度≥1100N/个。
对生产的脱磷造渣剂在300t脱磷转炉上进行使用，并等量替代原来使用的烧结矿，吨钢加入量最高为35kg。在同等铁水温度和铁水成分条件下，当脱磷造渣剂添加量为10kg/t钢时，与使用等量铁矿石相比，半钢钢水磷含量由0.036％降低到0.035％；添加量在20kg/t钢时，与使用等量铁矿石相比，半钢钢水磷含量由0.035％降低到0.032％；添加量在高于30kg/t钢时，与使用等量铁矿石相比，半钢钢水磷含量由0.035％降低到0.032％。使用这种脱磷造渣剂后，半钢终点磷含量与等量铁矿石相比，平均脱磷效果更为明显。
采用本发明实施例提供的脱磷造渣剂后，增加了初期渣中的FeO含量，加快化渣速度，提高白灰熔化率，改善冶炼过程中脱磷效果，大大提高脱磷速率。这种脱磷造渣剂使半钢终渣碱度由1.87提高到了2.09，化渣效果明显。
实施案例3
取经脱硅处理后磷化工废液，加入碳酸钠固体，碳酸钠的加入量与Na2SiF6的物质的量比值为2.6，加热至80℃，以300r/min的速率搅拌1.8小时，过滤，将滤液进行蒸发结晶即得到氟化钠产品。选用重量百分比81％的转炉干法除尘灰，5％氟化钠，14％的改性淀粉粘结剂，另添加除尘灰总质量40％的氧化铁皮制备脱磷造渣剂。氟化钠产品与所述转炉除尘灰经过加湿和消化工序后，与改性淀粉粘结剂一起经过混碾工序，然后高压成型并进行烘干，最后进入筛分工序得到所述脱磷造渣剂，其中加湿工序的加水重量为原料重量的10％，筛分工序选用的振动筛筛孔直径为25mm。生产出的脱磷造渣剂的理化技术指标为：TFe含量≥68％，含水率≤1.7％，单球抗压强度≥1150N/个。
对生产的脱磷造渣剂在300t脱磷转炉上进行使用，并等量替代原来使用的烧结矿，吨钢加入量最高为35kg。在同等铁水温度和铁水成分条件下，当脱磷造渣剂添加量为10kg/t钢时，与使用等量铁矿石相比，半钢钢水磷含量由0.036％降低到0.035％；添加量在20kg/t钢时，与使用等量铁矿石相比，半钢钢水磷含量由0.035％降低到0.034％；添加量在高于30kg/t钢时，与使用等量铁矿石相比，半钢钢水磷含量由0.035％降低到0.032％。使用这种脱磷造渣剂后，半钢终点磷含量与等量铁矿石相比，平均脱磷效果更为明显。
采用本发明实施例提供的脱磷造渣剂后，增加了初期渣中的FeO含量，加快化渣速度，提高白灰熔化率，改善冶炼过程中脱磷效果，大大提高脱磷速率。这种脱磷造渣剂使半钢终渣碱度由1.91提高到了2.16，化渣效果明显。
实施案例4
取经脱硅处理后磷化工废液，加入碳酸钠固体，碳酸钠的加入量与Na2SiF6的物质的量比值为2.8，加热至105℃，以400r/min的速率搅拌2小时，过滤，将滤液进行蒸发结晶即得到氟化钠产品。选用重量百分比77％的转炉干法除尘灰，11％氟化钠，12％的改性淀粉粘结剂，另添加除尘灰总质量30％的氧化铁皮制备脱磷造渣剂。氟化钠产品与所述转炉除尘灰经过加湿和消化工序后，与改性淀粉粘结剂一起经过混碾工序，然后高压成型并进行烘干，最后进入筛分工序得到所述脱磷造渣剂，其中加湿工序的加水重量为原料重量的9％，筛分工序选用的振动筛筛孔直径为18mm。生产出的脱磷造渣剂的理化技术指标为：TFe含量≥60％，含水率≤1.3％，单球抗压强度≥1170N/个。
对生产的脱磷造渣剂在300t脱磷转炉上进行使用，并等量替代原来使用的烧结矿，吨钢加入量最高为35kg。在同等铁水温度和铁水成分条件下，当脱磷造渣剂添加量为10kg/t钢时，与使用等量铁矿石相比，半钢钢水磷含量由0.037％降低到0.036％；添加量在20kg/t钢时，与使用等量铁矿石相比，半钢钢水磷含量由0.036％降低到0.035％；添加量在高于30kg/t钢时，与使用等量铁矿石相比，半钢钢水磷含量由0.035％降低到0.033％。使用这种脱磷造渣剂后，半钢终点磷含量与等量铁矿石相比，平均脱磷效果更为明显。
采用本发明实施例提供的脱磷造渣剂后，增加了初期渣中的FeO含量，加快化渣速度，提高白灰熔化率，改善冶炼过程中脱磷效果，大大提高脱磷速率。这种脱磷造渣剂使半钢终渣碱度由1.89提高到了2.05，化渣效果明显。
实施案例5
取经脱硅处理后磷化工废液，加入碳酸钠固体，碳酸钠的加入量与Na2SiF6的物质的量比值为3.0，加热至95℃，以460r/min的速率搅拌1.5小时，过滤，将滤液进行蒸发结晶即得到氟化钠产品。选用重量百分比80％的转炉干法除尘灰，10％氟化钠，10％的改性淀粉粘结剂，另添加除尘灰总质量45％的氧化铁皮制备脱磷造渣剂。氟化钠产品与所述转炉除尘灰经过加湿和消化工序后，与改性淀粉粘结剂一起经过混碾工序，然后高压成型并进行烘干，最后进入筛分工序得到所述脱磷造渣剂，其中加湿工序的加水重量为原料重量的12％，筛分工序选用的振动筛筛孔直径为23mm。生产出的脱磷造渣剂的理化技术指标为：TFe含量≥65％，含水率≤1.8％，单球抗压强度≥1120N/个。
对生产的脱磷造渣剂在300t脱磷转炉上进行使用，并等量替代原来使用的烧结矿，吨钢加入量最高为35kg。在同等铁水温度和铁水成分条件下，当脱磷造渣剂添加量为10kg/t钢时，与使用等量铁矿石相比，半钢钢水磷含量由0.037％降低到0.036％；添加量在20kg/t钢时，与使用等量铁矿石相比，半钢钢水磷含量由0.036％降低到0.033％；添加量在高于30kg/t钢时，与使用等量铁矿石相比，半钢钢水磷含量由0.035％降低到0.031％。使用这种脱磷造渣剂后，半钢终点磷含量与等量铁矿石相比，平均脱磷效果更为明显。
采用本发明实施例提供的脱磷造渣剂后，增加了初期渣中的FeO含量，加快化渣速度，提高白灰熔化率，改善冶炼过程中脱磷效果，大大提高脱磷速率。这种脱磷造渣剂使半钢终渣碱度由1.88提高到了2.09，化渣效果明显。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种新型钢水脱磷造渣剂的生产方法，其特征在于，所述脱磷造渣剂以转炉除尘灰、磷化副产品和粘结剂为原料；所述粘结剂为改性淀粉；所述转炉除尘灰质量百分比为72～81％，所述磷化副产品质量百分比为5～12％，改性淀粉粘结剂质量百分比为9～18％；
作为优选，所述脱磷造渣剂还可以添加除尘灰总质量20～50％的氧化铁皮；
所述脱磷造渣剂中：TFe含量≥50％，含水率≤2％，单球抗压强度≥1000N/个，其中，TFe表示所述脱磷造渣剂中铁元素的含量。
2.如权利要求1所述的一种新型钢水脱磷造渣剂的生产方法，其特征在于，所述的磷化剂产品是经脱硅处理后的磷化工废液制备氟化钠，所述的氟化钠的制备步骤为：在经脱硅处理后磷化工废液中，加入碳酸钠固体，碳酸钠的加入量控制在碳酸钠与Na2SiF6的物质的量比值为2.4～3.0，加热到80～105℃，保持搅拌1～3h，搅拌速率为250～460r/min，过滤，将滤液进行蒸发结晶即得到氟化钠产品；氟化钠的化学成分为：F：49～54％，Na：24～26％，Al：15～18％，Ca：2～3％，其它(C，Mg，Fe，Si，P)＜1％。
3.如权利要求1所述的一种新型钢水脱磷造渣剂的生产方法，其特征在于，所述的氟化钠制备后，与所述转炉除尘灰经过加湿和消化工序后，再与所述粘结剂一起经过混碾工序，然后高压成型并进行烘干，最后进入筛分工序得到所述脱磷造渣剂。
4.如权利要求1所述的一种新型钢水脱磷造渣剂的生产方法，其特征在于，权利要求书3所述加湿工序的加水重量为原料重量的8～10％。
5.如权利要求1所述的一种新型钢水脱磷造渣剂的生产方法，其特征在于，权利要求书3所述筛分工序选用的振动筛筛孔直径为15～25mm。
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