CN108220529A - 一种以烧结机头电除尘灰为基体的铁水脱硅剂 - Google Patents

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车玉满
郭天永
孙鹏
姚硕
严平沅
王婷
胡攀
王润博
于文涛
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Abstract

本发明公开一种以烧结机头电除尘灰为基体的铁水脱硅剂，铁水脱硅剂成分如下：40～55％的干燥烧结机头电除尘灰，5～10％的石灰CaCO3，40～50％的铁氧化物；所述铁水脱硅剂的二元碱度CaO/SiO2为0.6～1.2，碱金属氯化物质量百分含量5～10％；所述的干燥烧结机头电除尘灰中CaO、Fe、KCl和NaCl四种物质总含量不小于60％，其中碱金属氯化物的含量不小于10％。高炉出铁前，按照每吨铁15～40kg的比例，向铁水罐和渣铁沟中加入脱硅剂。

Description

一种以烧结机头电除尘灰为基体的铁水脱硅剂
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种以烧结机头电除尘灰为基体的铁水脱硅剂。
背景技术
钢铁冶金烧结机头电除尘灰是铁矿石烧结过程中通过电除尘器收集的烟气与粉尘，其产生量约占烧结矿产量的2％-4％。年产钢铁1000万吨规模的联合企业产生的烧结机头电除尘灰高达约30万吨/年。铁矿石原料中常含钾、钠、氟等杂质元素，产生的烧结烟尘中钾、钠含量较高。烧结灰直接回高炉循环利用会导致钾、钠等元素在其中逐步富集。可能导致高炉炉壁腐蚀，影响高炉使用寿命和顺行。近几年来，有的钢企为解决上述问题，对钾、钠含量较高电场除尘灰则采取外排处置。这种方式一方面造成铁资源浪费,另一方面易造成二次污染。因此，研究开发烧结机头除尘灰综合利用新技术，是烧结工序节能减排的重要内容之一。
磷是钢中的有害元素，因此要进行脱除。在传统技术中钢中的磷含量一般控制在0.010％以下，一些纯净钢和特殊钢中的磷含量一般控制在0.005％以下。为实现这一目标大多数钢铁厂采用铁水预处理的方式将铁水中的磷脱除。但是铁水脱磷是氧化过程，在向铁液吹氧或供氧过程中，硅先于磷氧化，因此，脱磷之前要先脱硅，只有铁水中硅降到一定水平以后，磷才能大幅度地氧化。
脱硅剂以提供氧源的材料为主剂，以调整炉渣碱度、改善炉渣流动性的熔剂为副剂。脱硅剂主剂主要分为氧化剂，氧化剂有固体氧化剂和气体氧化剂。固体氧化剂主要有：铁矿石、球团矿、烧结矿、轧钢铁皮、炼钢除尘粉尘。气体氧化剂主要是氧气。除主剂外还加入少量副剂，常用的副剂主要有石灰、萤石、CaO+CaF2、Na2CO3以及转炉钢渣等。
近年来，钢铁行业进入“冰冻期”，为达到预期的脱硅效果同时降低脱硅成本，人们不断改进脱硅方法：
中国专利申请号201210405912.8(一种铁水脱硅剂及其制造和使用方法)公布了一种铁水脱硅剂及其制造和使用方法，其成分为4％～10％的萤石粉、0～10％的粘结剂、其余成分为高炉瓦斯灰、干熄焦除尘灰、转炉尘、氧化铁皮、铁红固废资源中的两种或两种以上物质。其总成分中固定碳与铁氧化物中的碳氧原子摩尔比满足C/O＝1.1～1.2。然后按化学成分进行配料，再将固体物料放入混料机中进行配料，混合均匀后加入水或粘结剂进行压球。待球团干燥后，向空置铁水罐中放入铁水总质量1％～3％的脱硅剂，高炉出铁时，直接将铁水倒入铁水罐中进行脱硅。其选择价格低廉的钢铁厂粉尘为原料，有利于降低脱硅成本，但由于脱硅剂配料中含有一定量的萤石，将会对内衬和有不同程度的侵蚀和环境污染。
中国专利申请号201410639010.X(一种铁水脱硅剂、投撒装置及铁水脱硅预处理的方法)公布了一种铁水脱硅剂、投撒装置及铁水脱硅预处理的方法。脱硅剂的成分包括氧化铁皮、石灰粉、萤石粉，脱硅剂粒度为2～5mm。铁水脱硅预处理的方法是利用投撒装置将铁水脱硅剂投撒到铁水中来完成脱硅。
上述专利存在不足在于，尽管上述两种方法都是选择生产过程中的副产品作为脱硅剂，有利于降低脱硅成本，但由于脱硅剂配料中含有一定量的萤石，将会对铁水罐内衬和有不同程度的侵蚀和环境污染。
中国专利申请号201110077884.7(一种铁水脱硅工艺)公布了一种铁水工艺方法，向铁水中喷入一定量的CO2气体或CaCO3微粉。利用CO2气体或CaCO3微粉所产生的细小弥散的CO2气泡作为铁水脱硅主剂进行铁水预处理脱硅。该方法既不需要负杂的大型设备，也不会消耗大量的固态脱硅剂，节能环保，同时不消耗钢液中的其它元素，为后续转炉炼钢的平稳进行提供了保障。但是，因为该工艺所采用氧化能力低的CO2气体作为主剂，造成脱硅效率较低。
中国专利申请号200610028377.3(含铬铁水脱硅工艺)公开了一种利用氧气为载体喷吹脱硅剂的铁水预处理脱硅方法，本发明具有脱硅效率高，且可对含铬铁水脱硅，同时又使含铬铁水中的铬和碳氧化量少的优点。
发明内容
为克服上述专利和文献中存在不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种以烧结机头电除尘灰为原料制备的铁水预处理脱硅剂，利用钢铁厂自有的高KCl-NaCl含量烧结机头电除尘灰为主要原料配加部分含铁氧化物及含石灰物质生产高附加值的高效脱硅产品，形成钢铁厂固体废弃物的再循环利用。
本发明脱硅效率高，同时避免传统脱硅剂中F污染环境和降低脱硅成本的脱硅剂，本发明用烧结机头电除尘灰中高含量的低熔点KCl和NaCl代替传统脱硅剂中的助熔剂CaF2，烧结电除尘灰中碱金属氯化物最高达到30％～50％，KCl和NaCl的熔点分别为790℃和801℃，而CaF2熔点为1400℃，利用烧结机头电除尘灰代替CaF2后，脱硅剂熔点显著降低，同时充分回收利用烧结机头电除尘灰中的铁氧化物和CaO。本发明不仅可以实现对钢铁厂固体废弃物烧结机头除尘灰的回收利用，而且能够促进铁水预处理过程中脱硅反应的进行，所炼多组元终渣熔点低，流动性好，完全避免了萤石的使用，在满足后续脱磷工艺对铁水中硅含量的要求下，实现变废为宝，减少污染，有效降低脱硅成本。
本发明目的是通过下面的技术方案实现的：
一种以烧结机头电除尘灰为基体的铁水脱硅剂，其特征在于：以质量百分比计，铁水脱硅剂成分如下：40～55％的干燥烧结机头电除尘灰，5～10％的石灰CaCO3，40～50％的铁氧化物；所述铁水脱硅剂的二元碱度CaO/SiO2为0.6～1.2，碱金属氯化物质量百分含量5～10％；所述的干燥烧结机头电除尘灰中CaO、Fe、KCl和NaCl四种物质总质量百分含量不小于60％，其中碱金属氯化物的质量百分含量不小于10％。
所述的铁氧化物是烧结矿、转炉尘、高铁赤泥、电炉尘和氧化铁皮中的一种或几种。
所述的铁水脱硅剂将上述成分经过烘干处理后均匀混合制得。
一种以烧结机头电除尘灰为基体的铁水脱硅剂的使用方法，其特征在于：高炉出铁前，按照每吨铁15～40kg的比例，向铁水罐和/或渣铁沟中加入以烧结机头灰为主的脱硅剂，高炉出铁时利用铁水的冲击搅拌作用进行铁水预处理脱硅，在高炉出完铁后，铁水预处理脱硅完毕。
与现有技术相比，本发明的有益效果：1)脱硅反应时间充分。本发明所述脱硅方法是利用高炉出铁时完成脱硅反应，不影响生产节奏，由于现在大高炉出铁时间长，相应的脱硅反应时间充足，可以达到较高的脱硅效率；2)投资少，操作性强。本发明利用高炉出铁时铁水冲击的势能搅拌铁水罐内的脱硅剂完成脱硅反应，无需额外投资设备；3)本分明可以实现钢铁厂工业废料循环利用，减少了烧结机头灰的堆积和对环境的污染，同时达到了较高的脱硅效果，降低了脱硅成本，具有良好的经济和社会效益；4)石灰石在铁水温度下会发生分解反应(CaCO3—CaO+CO2)，可以加强铁水搅拌和增加CaO的活性，从而提高脱硅效率；5)脱硅剂中的碱金属氯化物可以作为助熔剂，提高CaO熔化速度，成渣快，降低炉渣粘度，抑制了脱硅过程中泡沫渣的产生，增加脱硅效率；6)本发明脱磷剂为无F脱磷剂，避免了铁水预处理脱磷过程中F对耐火材料的侵蚀和F对环境的污染。7)高炉在脱硅的同时，具有一定的的脱P和S效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例进行说明：
实例1
烧结机头电除尘灰成分见表1。
表1烧结机头电除尘灰成分(wt％)
脱硅剂配料方案见表2。
表2本发明脱硅剂配料方案(wt％)
在高炉出铁沟和炼钢工区择铁后的铁水罐内加入高炉出铁量3％的脱硅剂，然后按正常作业将装有脱硅剂的铁水罐调配到高炉出铁场，待高炉出铁时装入铁水，至高炉出完铁后脱硅处理完毕。脱硅前后铁水成分如表3示。
表3铁水脱硅前后铁水成分变化(wt％)
实例2
烧结机头电除尘灰成分见表4。
表4烧结机头电除尘灰成分(wt％)
脱硅剂配料方案见表5。
表5本发明脱硅剂配料方案(wt％)
在高炉出铁沟和炼钢工区择铁后的铁水罐内加入高炉出铁量3％的脱硅剂，然后按正常作业将装有脱硅剂的铁水罐调配到高炉出铁场，待高炉出铁时装入铁水，至高炉出完铁后脱硅处理完毕。脱硅前后铁水成分如表6示。
表6铁水脱硅前后铁水成分变化(wt％)
实例3
烧结机头电除尘灰成分见表7。
表7烧结机头电除尘灰成分(wt％)
脱硅剂配料方案见表8。
表8本发明脱硅剂配料方案(wt％)
在高炉出铁沟和炼钢工区择铁后的铁水罐内加入高炉出铁量2％的脱硅剂，然后按正常作业将装有脱硅剂的铁水罐调配到高炉出铁场，待高炉出铁时装入铁水，至高炉出完铁后脱硅处理完毕。脱硅前后铁水成分如表9示。
表9铁水脱硅前后铁水成分变化(wt％)
实例4
烧结机头电除尘灰成分见表10。
表10烧结机头电除尘灰成分(wt％)
脱硅剂配料方案见表11。
表11本发明脱硅剂配料方案(wt％)
在高炉出铁沟和炼钢工区择铁后的铁水罐内加入高炉出铁量3％的脱硅剂，然后按正常作业将装有脱硅剂的铁水罐调配到高炉出铁场，待高炉出铁时装入铁水，至高炉出完铁后脱硅处理完毕。脱硅前后铁水成分如表12示。
表12铁水脱硅前后铁水成分变化(wt％)

Claims (4)

1.一种以烧结机头电除尘灰为基体的铁水脱硅剂，其特征在于：以质量百分比计，铁水脱硅剂成分如下：40～55％的干燥烧结机头电除尘灰，5～10％的石灰CaCO3，40～50％的铁氧化物；所述铁水脱硅剂的二元碱度CaO/SiO2为0.6～1.2，碱金属氯化物质量百分含量5～10％；所述的干燥烧结机头电除尘灰中CaO、Fe、KCl和NaCl四种物质总质量百分含量不小于60％，其中碱金属氯化物的质量百分含量不小于10％。
2.根据权利要求1所述的以烧结机头电除尘灰为基体的铁水脱硅剂，其特征在于：所述的铁氧化物是烧结矿、转炉尘、高铁赤泥、电炉尘和氧化铁皮中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的以烧结机头电除尘灰为基体的铁水脱硅剂，其特征在于：所述的铁水脱硅剂将上述成分经过烘干处理后均匀混合制得。
4.一种根据权利要求1或2或3所述的以烧结机头电除尘灰为基体的铁水脱硅剂的使用方法，其特征在于：高炉出铁前，按照每吨铁15～40kg的比例，向铁水罐和/或渣铁沟中加入脱硅剂。
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