CN108642224B - 一种利用高炉渣和铁水改质转炉渣的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用高炉渣和铁水改质转炉渣的方法，步骤为：1)将含有铁水的高温液态高炉渣倒入电炉内；2)以铁水中还原剂碳、硅含量与转炉渣氧化物含量及终渣氧化物含量作为依据，加入铁水中含碳总质量关系式MC＞K×(α×M1+β×M2+λ×M3+ε×M4)；3)按高温液态转炉渣与高温液态高炉渣的质量比为1：(3～6)，步骤1)进行的同时向电炉内部添加高温液态转炉渣；4)采用电炉石墨电极加热形式提供热量，同时回收高温烟气；5)加热时间为10～30min，FeO含量降低到一定范围以下时，终渣和铁水分别从电炉渣口和铁口流出。本发明利用高炉渣中的SiO2来改善转炉渣中游离CaO和降低其碱度，同时利用铁水中碳、硅还原转炉渣中氧化物，把其降低到建材使用标准含量以下。

Description

一种利用高炉渣和铁水改质转炉渣的方法
技术领域
本发明属于钢渣综合处理技术领域，尤其涉及一种利用高炉渣和铁水改质转炉渣的方法。
背景技术
高炉渣是钢铁冶炼过程中的主要副产品，每冶炼1t生铁大约产生300～350kg的高炉渣，高炉渣出渣温度约1450℃，每吨渣含有相当于60kg标准煤的热量。目前我国常见的处理高炉渣的方法基本为水冲渣法。水冲渣法的技术核心还是对高炉熔渣进行喷水水淬，冷却、粒化成水渣，作为水泥的原料，不存在对环境造成污染。
转炉渣是一种转炉炼钢的过程中产生的工业固体废物。每生产1吨钢要副产0.1～0.13吨钢渣，温度1350℃～1450℃左右。其中还含有10～30％全铁(TFe)和大量有益元素钙、镁和硅等。目前，大部分的钢铁企业普遍采用简单磁选，剩余的尾渣除了少部分卖给水泥厂以外，大部分被堆弃，造成环境污染、土地占用和资源浪费。
与高炉渣相比，转炉渣中含有的RO相、尖晶石相、各种含铁的化合物、橄榄石相、金属铁属于耐磨相，并且钢渣的碱度较高，渣中游离氧化钙和氧化镁较多，加上钢渣中间的胶凝物质的晶粒致密，反应活性低，反应时间长，影响了转炉渣制品的稳定性，限制了转炉渣的使用范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用高炉渣和铁水改质转炉渣的方法，结合两种炉渣的特点，使两种炉渣在高温下熔融结合，利用高炉渣中的SiO2来改善转炉渣中游离CaO和降低其碱度，同时利用铁水中碳、硅还原转炉渣中氧化物，把其降低到建材使用标准含量以下，最终上层为可水冲的炉渣，下层为含高P铁水，其作为高P钢的原料，减少磷铁使用量。减少钢渣污染、增加企业经济效益。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种利用高炉渣和铁水改质转炉渣的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将含有铁水的高温液态高炉渣倒入电炉内；
(2)以铁水中还原剂碳、硅含量与转炉渣氧化物含量及终渣氧化物含量作为依据，加入铁水中含碳总质量关系式MC＞K×(α×M1+β×M2+λ×M3+ε×M4)；其中MC为加入的含碳总量(kg)；K为含碳量过剩系数，其范围为1.5～2；α为碳还原Fe2O3相关系数，其范围为0.20～0.25；M1为转炉渣中Fe2O3的质量(kg)；β为碳还原FeO相关系数，其范围为0.162～0.172；M2为转炉渣中FeO的质量(kg)；λ为碳还原P2O5相关系数，其范围为0.413～0.433；M3为转炉渣中P2O5的质量(kg)；ε为碳还原MnO相关系数，其范围为0.164～0.174；M4为转炉渣中MnO的质量(kg)；
(3)按高温液态转炉渣与高温液态高炉渣的质量比为1：(3～6)，步骤1)进行的同时向电炉内部添加高温液态转炉渣；
(4)采用电炉石墨电极加热形式提供热量，同时回收高温烟气；
(5)加热时间范围为10～30min，FeO含量降低到一定范围以下时，终渣和铁水分别从电炉渣口和铁口流出。
进一步的，所述终渣中氧化亚铁含量为小于2.0％。
进一步的，所述高温液态转炉渣的温度为1350℃～1450℃。
进一步的，所述终渣的温度为1450℃～1550℃。
进一步的，所述铁水中磷含量大于0.5％。
本发明的有益效果是，结合两种炉渣的特点，使两种炉渣在高温下熔融结合，利用高炉渣中的SiO2来改善转炉渣中游离CaO和降低其碱度，同时利用铁水中碳、硅还原转炉渣中氧化物，把其降低到建材使用标准含量以下，最终上层为可水冲的炉渣，下层为含高磷铁水，其作为高磷钢的原料，减少磷铁使用量。减少钢渣污染、增加企业经济效益，为钢铁企业节能减排绿色发展提供支撑。
具体实施方式
实施例1
本实施例选用B钢厂高炉渣、铁水、转炉渣作原料，高炉渣成分如表1所示，转炉渣成分如表2所示，铁水化学成分如表3表示。具体实施步骤如下：
表1高炉渣化学成分/％
名称 CaO SiO<sub>2</sub> MgO Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> FeO S
高炉渣 42.87 36.87 6.33 9.82 0.4 0.97
表2转炉渣化学成分/％
名称 CaO SiO<sub>2</sub> MgO Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> FeO Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> MnO P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> S
转炉渣 46.05 13.67 6.98 2.15 0.72 23.14 1.51 1.29 0.049
表3铁水化学成分/％
名称 C Si Mn P S
铁水 4.65 0.45 0.11 0.11 0.03
将含有1.2吨铁水和6吨的高炉渣倒入电炉内；同时向电炉内部添加1吨1350℃的高温液态转炉渣；采用电炉石墨电极加热形式为转炉渣改质冶炼过程提供热量，同时回收高温烟气；改质冶炼时间范围为10min，FeO含量降低为0.71％，最终电炉内上层为炉渣，其温度为1450℃，下层为优质的含磷铁水，终渣和铁水分别从电炉渣口和铁口流出。终渣成分见表10，铁水成分见表11。
实施例2
本实施例选用B钢厂高炉渣、铁水、转炉渣作原料，高炉渣成分如表4所示，转炉渣成分如表5所示，铁水化学成分如表6表示。具体实施步骤如下：
表4高炉渣化学成分/％
名称 CaO SiO<sub>2</sub> MgO Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> FeO S
高炉渣 41.87 37.87 6.53 9.72 0.45 0.95
表5转炉渣化学成分/％
名称 CaO SiO<sub>2</sub> MgO Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> FeO Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> MnO P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> S
转炉渣 45.05 14.67 7.98 2.16 10.72 13.14 1.55 1.59 0.05
表6铁水化学成分/％
名称 C Si Mn P S
铁水 4.75 0.55 0.12 0.15 0.04
将含有1.5吨铁水和3吨的高炉渣倒入电炉内；同时向电炉内部添加1吨1450℃的高温液态转炉渣；采用电炉石墨电极加热形式为转炉渣改质冶炼过程提供热量，同时回收高温烟气；改质冶炼时间范围为30min，FeO含量降低为0.53％，最终电炉内上层为炉渣，其温度为1550℃，下层为优质的含磷铁水，终渣和铁水分别从电炉渣口和铁口流出。终渣成分见表10，铁水成分见表11。
实施例3
本实施例选用B钢厂高炉渣、铁水、转炉渣作原料，高炉渣成分如表7所示，转炉渣成分如表8所示，铁水化学成分如表9表示。具体实施步骤如下：
表7高炉渣化学成分/％
名称 CaO SiO<sub>2</sub> MgO Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> FeO S
高炉渣 41.17 37.66 6.33 9.01 0.44 0.89
表8转炉渣化学成分/％
名称 CaO SiO<sub>2</sub> MgO Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> FeO Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> MnO P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> S
转炉渣 45.32 14.45 7.66 2.90 6.72 19.14 1.35 1.89 0.03
表9铁水化学成分/％
名称 C Si Mn P S
铁水 4.88 0.65 0.15 0.17 0.03
将含有2.1吨铁水和5吨的高炉渣倒入电炉内；同时向电炉内部添加1吨1400℃的高温液态转炉渣；采用电炉石墨电极加热形式为转炉渣改质冶炼过程提供热量，同时回收高温烟气；改质冶炼时间范围为20min，FeO含量降低为0.55％，最终电炉内上层为炉渣，其温度为1500℃，下层为优质的含磷铁水，终渣和铁水分别从电炉渣口和铁口流出。终渣成分见表10，铁水成分见表11。
表10熔态转炉渣改质后终渣成分/％
实施例1 实施例2 实施例3
CaO 41.2 41.5 40.5
SiO2 32.5 30.7 30.9
MgO 9.67 7.17 10.88
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 9.7 9.65 8.59
FeO 0.71 0.53 0.55
R 1.26 1.35 1.31
表11铁水主要成分/％
实施例1 实施例2 实施例3
C 1.29 1.11 1.21
Si 0.06 0.08 0.11
Mn 0.084 0.14 1.086
S 0.21 0.25 0.23
P 0.58 0.71 0.99

Claims (5)

1.一种利用高炉渣和铁水改质转炉渣的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将含有铁水的高温液态高炉渣倒入电炉内；
(2)以铁水中还原剂碳、硅含量与转炉渣氧化物含量及终渣氧化物含量作为依据，加入铁水中含碳总质量关系式MC＞K×(α×M1+β×M2+λ×M3+ε×M4)；其中MC为加入的含碳总量(kg)；K为含碳量过剩系数，其范围为1.5～2；α为碳还原Fe2O3相关系数，其范围为0.20～0.25；M1为转炉渣中Fe2O3的质量(kg)；β为碳还原FeO相关系数，其范围为0.162～0.172；M2为转炉渣中FeO的质量(kg)；λ为碳还原P2O5相关系数，其范围为0.413～0.433；M3为转炉渣中P2O5的质量(kg)；ε为碳还原MnO相关系数，其范围为0.164～0.174；M4为转炉渣中MnO的质量(kg)；
(3)按高温液态转炉渣与高温液态高炉渣的质量比为1：(3～6)，步骤1)进行的同时向电炉内部添加高温液态转炉渣；
(4)采用电炉石墨电极加热形式提供热量，同时回收高温烟气；
(5)加热时间范围为10～30min，FeO含量降低到一定范围以下时，终渣和铁水分别从电炉渣口和铁口流出。
2.根据权利要求1所述的一种利用高炉渣和铁水改质转炉渣的方法，其特征在于，终渣中FeO含量为小于2.0％。
3.根据权利要求1所述的一种利用高炉渣和铁水改质转炉渣的方法，其特征在于，高温液态转炉渣的温度为1350℃～1450℃。
4.根据权利要求1所述的一种利用高炉渣和铁水改质转炉渣的方法，其特征在于，终渣的温度为1450℃～1550℃。
5.根据权利要求1所述的一种利用高炉渣和铁水改质转炉渣的方法，其特征在于，所述步骤(5)铁水中磷含量大于0.5％。
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