CN109338039A - 一种炼钢转炉用造渣剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种炼钢转炉用造渣剂及其制备方法,按重量百分比计包括以下原料:粒径为0.149~5mm的石英砂40~45%、粒径为0.149~5mm的锰矿粉40~45%、粒径为0.074~0.149mm的除尘灰35~40%、粒径<0.044mm的金属硅粉3~5%、粒径<0.044mm的水泥5~8%;外加粒径<0.044mm的结合剂0.8~1%;所述炼钢转炉用造渣剂按重量百分比计含有:MnO≥2%、TFe≥20%、SiO2 45~50%、P≤0.15%、S≤0.15%、水分≤4.5%。本发明通过对炼钢转炉中废弃物除尘灰进行再利用,加入造渣原料将其制备成冷固球团返回转炉使用,回收了铁资源、降低了钢铁原料的消耗,还能实现快速造渣、提升了脱磷效率、净化了钢水,减少了污染、降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域,尤其是一种炼钢转炉用造渣剂及其制备方法。
背景技术
随着国家对环境污染治理力度的加大,炼钢转炉一次除尘由传统的湿法除尘转向干法除尘,干法静电除尘工艺得到了大力的发展,通过蒸发冷却器得到转炉干灰一次灰和通过静电除尘器得到转炉干灰二次灰替代了转炉污泥,成为了炼钢转炉除钢渣以外最多的转炉废弃物副产品,以一个400万吨的钢铁企业为例,每年产转炉除尘灰约10万吨,其中,三分之一为一次灰,其余为二次灰。转炉干法除尘灰中含有TFe>50%,活性氧化钙15%~20%,回收的经济效益和社会效益越来越显著。
为了提升造渣的收得率,减少劳动强度,现目前国内钢厂用造渣剂较为普遍的形态为冷固球团,该球团为散状,通过汽运倒货进入储料仓,后经皮带运输至称量仓,能通过系统精确进行配料,以达到精细化炼钢的目的。
冷固球团虽然有相应优势,但是比起传统的烘烤工艺,仍存在相应的弊端,一是由于采用冷固球团工艺压球,初球水分通常保持在8~9%,需要将其自然晾晒至4.5%的水分,这就要投入大量的场地以及时间;二是采用传统工艺压球,虽然保持了初始强度,但是后期强度较低,装载机铲运过程产生二次破碎,且运输至高位料仓,掉落摔打过程中产生二次破碎,产生的粉面被风机抽走,造成用户成本的升高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种炼钢转炉用造渣剂,将炼钢转炉除尘灰作为原材料进行再利用。
为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是:一种炼钢转炉用造渣剂,按重量百分比计包括以下原料:
粒径为0.149~5mm的石英砂40~45%、
粒径为0.149~5mm的锰矿粉40~45%、
粒径为0.074~0.149mm的除尘灰35~40%、
粒径<0.044mm的金属硅粉3~5%、
粒径<0.044mm的水泥5~8%;
外加粒径<0.044mm的结合剂0.8~1%;
所述炼钢转炉用造渣剂按重量百分比计含有:MnO≥2%、TFe≥20%、SiO2 45~50%、P≤0.15%、S≤0.15%、水分≤4.5%。
进一步的是:按重量百分比计,所述石英砂含有SiO2≥90%,水分≤5%,P≤0.15%,S≤0.15%;所述锰矿粉含有MnO≥23%,水分≤10%,P≤0.15%,S≤0.15%;所述除尘灰含有TFe≥60%,水分≤10%,P≤0.15%,S≤0.15%;所述金属硅粉含有单质硅≥90%,水分≤10%,P≤0.15%,S≤0.15%;所述水泥为硅酸盐水泥,含有水分≤1%,P≤0.15%,S≤0.15%;所述结合剂为纤维素加淀粉类物质,含有水分≤1%,P≤0.15%,S≤0.15%。
进一步的是:按重量百分比计,所述原料自含水分为7~8%。
进一步的是:所述炼钢转炉用造渣剂的尺寸为30~45mm。
本发明还公开了上述炼钢转炉用造渣剂的制备方法,包括以下步骤:
a、将石英砂、锰矿粉、除尘灰、水泥、金属硅粉和结合剂按重量配比混合,加水搅拌均匀后压制成型;
b、成型后经布料、自然晾晒后制得炼钢转炉用造渣剂。
进一步的是:步骤a中,加水量为石英砂、锰矿粉、除尘灰和结合剂总重量的2~3%。
进一步的是:步骤a中,搅拌时间为3~4min。
进一步的是:步骤b中,将混合后的原料压制成规格为35~45mm的球团。
进一步的是:步骤b中,布料采用三维矩阵布料,横向、纵向布料可控,通过升降皮带控制最后球团堆垛高。
进一步的是:步骤b中,自然晾晒时间为2~3天。
本发明的有益效果是:本发明通过对炼钢转炉中废弃物除尘灰进行再利用,加入造渣原料将其制备成冷固球团返回转炉使用,回收了铁资源、降低了钢铁原料的消耗,还能实现快速造渣、提升了脱磷效率、净化了钢水,减少了污染、降低了生产成本。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面结合实施例对本发明进行进一步的说明。
本发明所述的一种炼钢转炉用造渣剂,由下列重量配比的原料制备:
粒径为0.149~5mm的石英砂40~45%、
粒径为0.149~5mm的锰矿粉40~45%、
粒径为0.074~0.149mm的除尘灰35~40%、
粒径<0.044mm的金属硅粉3~5%、
粒径<0.044mm的水泥5~8%;
外加粒径<0.044mm的结合剂,结合剂占上述原料总重量的0.8~1%。
制备本发明所述炼钢转炉用造渣剂的步骤为:
a、将石英砂、锰矿粉、除尘灰、水泥、金属硅粉和结合剂按重量配比混合,送入搅拌机内进行搅拌,搅拌混合2min后,按石英砂、锰矿粉、除尘灰和结合剂总重量的2~3%的量加水搅拌,总的搅拌时间控制在3~4min即能混合均匀;将混合均匀的原料通过皮带传送入成型机中压制成规格为35~45mm的造渣剂初球。
b、将压制成型的造渣剂初球通过三维矩阵布料系统进行布料,横向、纵向布料可控,通过升降皮带控制最后球团堆垛高,堆垛高度视生产节奏而定,生产节奏紧张可适当调高堆垛高度,反之则调低,晾晒时间保持48小时以上,以保证球团养护时间充足;造渣剂经自然晾晒2~3天干燥后,自然堆放冷却至常温,其所含水分≤4.5%,强度测试通过仪器检测,强度要求≥1200N,取样检测理化指标合格入库备用。
制备本发明所述炼钢转炉用造渣剂的原料中,除尘灰为炼钢转炉中的转炉废弃物副产品,除尘灰含有TFe≥60%,水分≤10%,P≤0.15%,S≤0.15%。
其他原料中,石英砂含有SiO2≥90%,水分≤5%,P≤0.15%,S≤0.15%,石英砂在国内的矿山上都能采掘到,通过水洗工艺处理的石英砂中SiO2能保持在90%以上,同时P、S含量极低,SiO2在转炉中起到一个造渣的作用,同时能有效控制渣的碱度;
锰矿粉含有MnO≥23%,水分≤10%,P≤0.15%,S≤0.15%,锰矿一般在云南一带居多,通常含有22%以上的MnO、一定量的铁和SiO2,P、S含量较低,MnO在转炉中能有效的促进石灰溶解,加快成渣,减少助溶剂用量和炉衬侵蚀;
金属硅粉含有单质硅≥90%,水分≤10%,P≤0.15%,S≤0.15%,金属硅粉为太阳能行业单晶硅片水洗切割产生,通常金属硅含量达90%以上,P、S含量极低,其能和碱反应产生大量的热量,是优质的发热原材料;
水泥采用硅酸盐水泥,其成分中水分≤1%,P≤0.15%,S≤0.15%,主要成分为SiO2和CaO,P、S含量较少,在转炉中使用均为有效成分,同时其能帮助球团在自然晾晒过程中大幅提升强度;
结合剂为纤维素加淀粉类物质,含有水分≤1%,P≤0.15%,S≤0.15%,结合剂为球团提供初始强度,防止二次破碎。
按照上述原料和步骤制备所得本发明所述的炼钢转炉用造渣剂,其理化指标如表1所示:
表1合格理化指标
由于炼钢转炉用造渣剂在使用过程中水分过高有发生爆炸的危险,因此本发明炼钢转炉用造渣剂需控制水分≤4.5%。
以攀钢西昌钢钒炼钢转炉为例,炼钢转炉除尘灰理化指标检测为:TFe 58~62%、SiO2 4~6%、CaO 10~14%、P 0.08~0.13%、S 0.05~0.09%、H2O 0.5~1%;粒度为0.149-0.074mm左右。从以上理化指标分析可知:炼钢转炉除尘灰TFe含量较高,有利于铁的回收,并可以增加炼钢转炉用造渣剂的比重,利于使用;CaO含量较高,会对炼钢转炉用造渣剂成型造成影响,因此原料混合搅拌时需要充分的时间完成CaO与水的反应,避免后期冷压块出现散裂的情况;除尘灰粒度较细,不利于产品成型,因此需要配加颗粒较大的石英砂以及锰矿颗粒作为骨料支撑。
实施例
实施例中所采用的石英砂、锰矿粉以及炼钢转炉除尘灰、金属硅粉、硅酸盐水泥的理化指标检测情况如表2所示:
表2原料化学成分检测情况
实施例中结合剂的技术指标:白色粉末,粒度-200目,采取功能验收方式,初球强度>140N。
实施例1
先将43重量份的石英砂、9重量份的锰矿粉、37重量份的炼钢转炉除尘灰、4重量份的金属硅粉、7重量份的硅酸盐水泥和上述原料总重量0.9%的结合剂称量后,将称量好的石英砂、锰矿粉、炼钢转炉除尘灰、金属硅粉、硅酸盐水泥和结合剂分别送入HN-500型混料搅拌机内进行混合搅拌,经混合搅拌时间2min后,再按原料含水量加水3%,搅拌2min。将混匀的物料送入XMQ-10型中压成型机中进行压制,压制成35~45mm的块状产品。通过三维矩阵布料系统堆放在自然晾晒场地内,初始强度平均为148N,经金属硅粉反应放热以及自然晾晒养护48小时后,检测球团后期强度平均为1530N,水分平均4.1%,取样检测造渣剂的理化指标(检测结果见表3),检测合格后再运至炼钢厂转炉料仓进行使用。转炉冶炼过程中使用本实施例所制得炼钢转炉用造渣剂作为造渣材料,进行炼钢转炉114炉,加入量为7.13~12Kg/吨钢,平均9.57kg/吨钢,来渣时间平均3.5min,脱磷效率平均为88.7%,终渣碱度平均为4.11
表3实施例1所得炼钢转炉用造渣剂理化检测指标
项目 | MnO/% | TFe/% | SiO<sub>2</sub>/% | P/% | S/% | H<sub>2</sub>O/% | 初球强度/N | 24h后期强度/N | 粒度/mm |
实施例1产品 | 2.1 | 22.6 | 49.31 | 0.036 | 0.044 | 4.1 | 148 | 1530 | 35~45 |
实施例2
先将40重量份的石英砂、10重量份的锰矿粉、40重量份的炼钢转炉除尘灰、5重量份的金属硅粉、5重量份的硅酸盐水泥和上述原料总重量1%的结合剂称量后,将称量好的石英砂、锰矿粉、炼钢转炉除尘灰、金属硅粉、硅酸盐水泥和结合剂分别送入HN-500型混料搅拌机内进行混合搅拌,经混合搅拌时间2min后,再按原料含水量加水3%,搅拌2min。将混匀的物料送入XMQ-10型中压成型机中进行压制,压制成35~45mm的块状产品。通过三维矩阵布料系统堆放在自然晾晒场地内,检测球团初始平均强度为163N,自然晾晒60小时后,检测球团后期平均强度为1396N,产品球团平均水分3.87%,取样检测造渣剂的理化指标(检测结果见表4),检测合格后再运至炼钢厂转炉料仓进行使用。转炉冶炼过程中使用本实施例炼钢转炉用造渣剂作为造渣材料,进行炼钢转炉76炉,加入量为8.2~11.6Kg/吨钢,平均9.9kg/吨钢,来渣时间平均3.7min,脱磷效率平均为91.8%,终渣碱度平均为4.45
表4实施例2所得炼钢转炉用造渣剂理化检测指标
项目 | MnO/% | TFe/% | SiO<sub>2</sub>/% | P/% | S/% | H<sub>2</sub>O/% | 初球强度/N | 24h后期强度/N | 粒度/mm |
实施例2产品 | 2.41 | 25 | 46.57 | 0.038 | 0.048 | 3.87 | 163 | 1396 | 35~45 |
根据上述内容以及实施例1和实施例2可知:本发明炼钢转炉用造渣剂制备工艺采用金属硅粉充当发热剂,在堆放过程中缓慢发热,减少球团水分,采用硅酸盐水泥提供后期强度,在自然晾晒2~3天后的球团水分及强度均达到用户使用需求,摒弃了传统的烘烤工艺;同时也解决了传统冷固球团生产过程中出现的后期球团水分高、强度低,占地大,二次破碎粉面率高的问题。
本发明生产的炼钢转炉用造渣剂在炼钢转炉中应用能够有效控制转炉终渣碱度,缩短来渣时间,提高脱磷效率,并且能够有效地利用炼钢转炉除尘灰,最大限度地回收除尘灰中的铁,降低生产成本,减少污染。由此可以看出本发明炼钢转炉用造渣剂是一种实现高效、节能、绿色炼钢的优质原辅料,应用前景广阔。
Claims (10)
1.一种转炉炼钢用造渣剂,其特征在于:按重量百分比计包括以下原料:
粒径为0.149~5mm的石英砂40~45%、
粒径为0.149~5mm的锰矿粉40~45%、
粒径为0.074~0.149mm的除尘灰35~40%、
粒径<0.044mm的金属硅粉3~5%、
粒径<0.044mm的水泥5~8%;
外加粒径<0.044mm的结合剂0.8~1%;
所述转炉炼钢用造渣剂按重量百分比计含有:MnO≥2%、TFe≥20%、SiO2 45~50%、P≤0.15%、S≤0.15%、水分≤4.5%。
2.如权利要求1所述的一种转炉炼钢用造渣剂,其特征在于:按重量百分比计,所述石英砂含有SiO2≥90%,水分≤5%,P≤0.15%,S≤0.15%;所述锰矿粉含有MnO≥23%,水分≤10%,P≤0.15%,S≤0.15%;所述除尘灰含有TFe≥60%,水分≤10%,P≤0.15%,S≤0.15%;所述金属硅粉含有单质硅≥90%,水分≤10%,P≤0.15%,S≤0.15%;所述水泥为硅酸盐水泥,含有水分≤1%,P≤0.15%,S≤0.15%;所述结合剂为纤维素加淀粉类物质,含有水分≤1%,P≤0.15%,S≤0.15%。
3.如权利要求1所述的一种转炉炼钢用造渣剂,其特征在于:按重量百分比计,所述原料自含水分为7~8%。
4.如权利要求1所述的一种转炉炼钢用造渣剂,其特征在于:所述转炉炼钢用造渣剂的尺寸为30~45mm。
5.权利要求1至4任意一项所述转炉炼钢用造渣剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
a、将石英砂、锰矿粉、除尘灰、水泥、金属硅粉和结合剂按重量配比混合,加水搅拌均匀后压制成型;
b、成型后经布料、自然晾晒后制得转炉炼钢用造渣剂。
6.如权利要求5所述的转炉炼钢用造渣剂的制备方法,其特征在于:步骤a中,加水量为石英砂、锰矿粉、除尘灰和结合剂总重量的2~3%。
7.如权利要求5所述的转炉炼钢用造渣剂的制备方法,其特征在于:步骤a中,搅拌时间为3~4min。
8.如权利要求5所述的转炉炼钢用造渣剂的制备方法,其特征在于:步骤b中,将混合后的原料压制成规格为35~45mm的球团。
9.如权利要求5所述的转炉炼钢用造渣剂的制备方法,其特征在于:步骤b中,布料采用三维矩阵布料,横向、纵向布料可控,通过升降皮带控制最后球团堆垛高。
10.如权利要求5所述的转炉炼钢用造渣剂的制备方法,其特征在于:步骤b中,自然晾晒时间为2~3天。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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