CN110093478A - 一种钢液精炼造渣脱硫用精炼渣的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢液精炼造渣脱硫用精炼渣的生产方法，包括以下步骤：选用碳酸钙矿物粉和氧化铝粉作为原材料，将所述原材料进行混合搅拌；在混合搅拌过程中向所述原材料中添加粘结剂以形成压球物料，采用压球机将所述压球物料压制成球；将制得的球体进行烘烤后得到所述精炼渣。本发明的优点是：（1）生产工艺简单，生产过程中能耗低，对环境无污染；（2）通过压球机压制成球，产品球强度高，可进高位料仓使用，较简单混合型精炼渣相比，产品成分均匀、粉尘含量低、强度高，可有效改善使用现场操作环境；（3）产品粒度范围为5‑15mm，粒度适中，便于在钢渣表面快速熔化。

Description

一种钢液精炼造渣脱硫用精炼渣的生产方法

技术领域

本发明涉及炼钢炉外精炼技术领域，具体涉及一种钢液精炼造渣脱硫用精炼渣的生产方法。

背景技术

目前在炼钢以及精炼过程中，随着人们对钢质纯净化的追求，以及生产高附加值产品的技术需求，冶金预熔渣被越来越多的采用，来脱除钢中的多余的硫以及非金属夹杂物。在钢包精炼过程中向钢包中加入特殊配比的渣料，在电弧加热下熔化成液态渣，达到精炼钢液、绝热保温等目的的渣料，统称为精炼渣。其主要作用有：

脱除钢水中的硫和氧。精炼渣一般碱度较高，氧化铁含量较低，因此具有较高的硫容量和氧容量，可以通过扩散方式对钢水进行脱氧和脱硫作用；

保护包衬，提高热效率。合成渣料熔化成渣后形成部分泡沫渣，可对电弧进行埋弧加热操作，减轻了电弧对包衬、包盖耐火材料的侵蚀；

捕捉钢中夹杂物，净化钢液。LF钢包炉通过底部吹氩搅拌，促使钢中夹杂物聚集上浮，与合成渣接触被吸收，可以精炼超纯净钢液；

隔绝空气，防止钢液吸收气体。电弧加热过程电极周围空气中的水分子、氮气极易电离而进入钢液使气体含量增加，通过渣层覆盖钢液，可以有效地防止吸入气体。

常见精炼渣根据生产工艺不同可分为两种类型：一种是简单混合型，另一种是预熔型。简单混合型是将精炼渣所需的各种原料（石灰、矾土、萤石等）破碎后按一定比例机械混合而成。其具有原料来源广泛、价格低廉、生产工艺简单等特点，但仅简单混合型精炼渣熔化温度高（一般为1440℃左右）成渣缓慢，同时熔化高熔点精炼渣需要消耗大量的电能和冶金材料，高温钢水长时间侵蚀炉衬使炉龄降低。同时这种渣由于组分比重的差异易产生成份偏析，性能不稳定，且放置时间长易水化，影响精炼效果。而精炼预熔渣是将组成精炼渣的各种原料（石灰、矾土、萤石等）破碎后按一定比例机械混合后，用化渣炉去除杂质、水淬粉碎后而成。其作为一种预熔型精炼渣，具有成份均匀、性能稳定，成渣速度快、吸热小、粉尘少等特点，但预熔型精炼渣一般采用平炉或电炉的方式将物料全部熔化后再通过冷却、破碎的方式生产，其生产能耗高、废气排放量大，投入到炼钢炉中使用又要进行二次熔化，不仅造成了能源的巨大浪费，也不符合当今社会可持续发展的要求。且生产过程中环境恶劣、对环境污染高，随着国家环保要求的日益提高，预熔型精炼渣的生产工艺已满足不了环保的要求，多数生产企业面临关停的窘境。预熔型合成渣的主要原料铝矾土，其成份为Al₂O₃和SiO₂，SiO₂对于炼钢来说，是有害夹杂，会与钢水中的酸熔铝发生反应，在钢水中生成二次夹杂物，严重影响钢种品质以及后续的浇铸顺行，因此炼钢过程中各工序都严格控制SiO₂的含量。若要降低预熔型合成渣的杂质含量，势必使用高品位铝矾土，然而高品位铝矾土资源本来就匮乏，炼制低硅的预熔型合成渣日渐困难。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供了一种钢液精炼造渣脱硫用精炼渣的生产方法，该生产方法通过选用高纯度的碳酸钙矿物和氧化铝作为原材料，采用机械混合的方式混合均匀，添加粘接剂后通过压球机压球的方式将以上物料压制成球，最后进行烘烤得到粒度范围为5-15mm的精炼渣。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种钢液精炼造渣脱硫用精炼渣的生产方法，其特征在于所述生产方法包括以下步骤：选用碳酸钙矿物粉和氧化铝粉作为原材料，将所述原材料进行混合搅拌；在混合搅拌过程中向所述原材料中添加粘结剂以形成压球物料，采用压球机将所述压球物料压制成球；将制得的球体进行烘烤后得到所述精炼渣。

所述碳酸钙矿物粉中的CaCO₃含量不低于95%，所述氧化铝粉中的Al₂O₃含量不低于95%。

所述精炼渣的各组分质量百分比为：Al₂O₃ 18-50%、CaCO₃ 50-80%、不可避免杂质不大于10%，所述不可避免杂质包括SiO₂、MgO、Fe₂O₃、S以及P。

所述精炼渣的各组分质量百分比的优选范围为：Al₂O₃ 25-30%、CaCO₃ 60-70%、不可避免杂质不大于6%。

所述碳酸钙矿物粉和所述氧化铝粉的粒度范围为0-5mm。

所述碳酸钙矿物粉和所述氧化铝粉的优选粒度范围为0-1mm。

所述粘结剂为淀粉、液碱、冶金专用胶、801胶水、片碱中的两种或两种以上组合，混合搅拌的时间为8-10分钟。

所述粘结剂的添加量不超过所述压球物料总质量的6%。

在烘烤所述球体前还包括以下步骤：将压制成球后的球体经5mm振动筛过筛，筛除其中的细粉，使得到的所述精炼渣的粒度范围为5-15mm。

烘烤所述球体的具体方法为：将压制得到的所述球体装入烘烤小车内，运送至隧道窑内进行烘烤，烘烤温度为100-130℃，烘烤时间为10-12小时，使所述精炼渣中水分的质量百分比不超过0.5%。

本发明的优点是：（1）生产工艺简单，生产过程中能耗低，对环境无污染。较传统预熔型精炼渣相比，减少了二次熔化的能源浪费，吨产品降低能源消耗约294万大卡热量，减少了碳排放；（2）产品使用原材料粒度为0-1mm的细粉，搅拌充分、成份均匀，搅拌过程中添加了部分粘结剂，通过压球机压制成球，产品球强度高，可进高位料仓使用，较简单混合型精炼渣相比，产品成分均匀、粉尘含量低、强度高，可有效改善使用现场操作环境；（3）产品粒度5-15mm，粒度适中，便于在钢渣表面快速熔化，试验证明，其熔化速度较预熔型精炼渣相比，基本相差无几；（4）产品使用高纯度碳酸钙矿物，使用过程中可有效利用高温钢水的热力学条件和动力学条件快速分解，生成泡沫渣，便于快速造渣以及埋弧操作，提高热效率、减少电弧对炉衬以及耐材的侵蚀。

附图说明

图1为本发明中精炼渣的生产工艺流程示意图

图2为本发明中的CaO-Al₂O₃二元相图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

实施例：如图1-2所示，本实施例具体涉及一种钢液精炼造渣脱硫用精炼渣的生产方法，该生产方法通过选用高纯度的碳酸钙矿物和氧化铝作为原材料，采用机械混合的方式混合均匀，添加粘接剂后通过压球机压球的方式将以上物料压制成球，最后进行烘烤得到粒度范围为5-15mm的精炼渣。

本实施例中钢液精炼造渣脱硫用的精炼渣的各组分及其质量百分比如下：Al₂O₃18-50%、CaCO₃ 50-80%、不可避免杂质不大于10%，其中，不可避免杂质包括SiO₂、MgO、Fe₂O₃、S以及P；优选的，精炼渣的各组分及其质量百分比为：Al₂O₃ 25-30%、CaCO₃ 60-70%、不可避免杂质不大于6%。

如图1所示，本实施例中的一种钢液精炼造渣用精炼渣的生产方法包括以下步骤：

（1）选用高纯度的碳酸钙矿物和氧化铝作为原材料，对原材料进行预处理，将碳酸钙矿物和氧化铝中存在的块状体分别经磨粉机磨粉，形成碳酸钙矿物粉和氧化铝粉以备用，并确保无结块受潮现象；

本实施例中的碳酸钙矿物粉和氧化铝粉的粒度范围严格控制在0-5mm，以确保生产出来的精炼渣成分均匀，便于在钢渣表面快速熔化；优选的，碳酸钙矿物粉和氧化铝粉的粒度范围为0-1mm；

此外，本实施例中的碳酸钙矿物粉中的CaCO₃含量不低于95%，并且氧化铝粉中的Al₂O₃含量不低于95%，以确保原材料的纯净度。

（2）根据设定的精炼渣的组分配比关系，采用电子秤计量分别按照质量百分比配置碳酸钙矿物粉和氧化铝粉。

（3）开启搅拌机，将原材料加入搅拌机中，在搅拌过程中均匀加入粘结剂，搅拌机混合搅拌的时间控制在8-10分钟，以确保原材料与粘结剂充分混合均匀，形成压球物料；

本实施例中的粘结剂为淀粉、液碱、冶金专用胶、801胶水、片碱中的两种或两种以上组合，并且粘结剂的添加量不超过形成的压球物料总质量的6%，以严格控制其他杂质的混入。

（4）开启压球机，将压球物料压制成球，本实施例中采用的压球机为能够将粉状物料压制成球型的窝状压球机，并且制得的球体的粒度小于15mm；然后将制得的球体经5mm振动筛过筛，筛除粒度在5mm以下的细粉，以得到粒度范围在5-15mm的半成品球体。

（5）将获得的半成品球体装入烘烤小车内，并运送至隧道窑进行烘烤，控制烘烤温度为100-130℃、烘烤时间为10-12小时，从而得到上述组分含量的精炼渣，并且得到的精炼渣中水分含量不超过0.5%。

为进一步验证各组分之间的配比关系对精炼渣的性能的影响，本实施例提供了如下七组样品，各组样品的物料配比关系如表1所示：

表1：

按照上述生产方法制备得到7份精炼渣，这7份精炼渣的各组分配比关系如下表2所示：

表2：

将制备得到的各组精炼渣在精炼炉中使用，其与现有的混合型精炼渣、预熔型精炼渣的试验数据对比如下表3所示：

表3：

从上表3的结果可以看到，当精炼渣的组分配比控制在本实施例的组分配比范围内时，精炼渣在使用时的脱硫效率、吨渣脱硫率均高于混合型精炼渣、预熔型精炼渣；特别地，当精炼渣中的Al₂O₃含量为25-30%、CaCO₃含量为60-70%、不可避免杂质不大于6%时，其脱硫效率、吨渣脱硫率最优，最高脱硫效率达到83.33%，吨渣脱硫率达到26.58%。

除了本实施例提供的科学的组分配比因素外，本实施例中的精炼渣的脱硫效率、吨渣脱硫率高的原因还包括以下几点：①本实施例使用高纯的原料粉能充分混合均匀后压制成球，其较混合型精炼渣成分均匀，成渣后与铁水接触脱硫充分。传统的混合型精炼渣其成分不均匀，脱硫效率得不到保证；②本实施例中使用高纯的碳酸钙矿物，投入到精炼炉后可充分利用精炼炉的热力学条件，受热后迅速膨胀破裂，形成高活性的氧化钙，可充分与钢水中的硫发生反应，故其脱硫效率高。而预熔型精炼渣的生产，其原料经过高温熔化，再经冷却制得，虽然其成分均匀，但其中的氧化钙均已过烧，无活性，故其脱硫效率低于本实施例的精炼渣；③碳酸盐受热膨胀破裂，形成的精炼渣与钢水的接触面积增大，有利于提高产品的脱硫效率。

从上表3的结果可以看到，精炼渣的组分配比不在本实施例的组分配比范围内时，精炼渣在使用时的脱硫效率及吨钢脱硫率降低，其原因主要为：本实施例中精炼渣使用的原料之一碳酸钙矿物加入精炼炉后迅速分解：CaCO₃(高温)=CaO+CO₂↑，其形成CaO-Al₂O₃二元渣系，根据CaO-Al₂O₃二元相图设定（如图2所示），当Al₂O₃、CaCO₃含量在本实施例的组分配比范围内时，形成的渣系位于CaO-Al₂O₃二元相图中的C₃A-CA之间，此时渣的熔点最低，流动性好，利于脱硫反应的进行。而当偏离本实施例的组分配比范围时，其形成的渣熔点高，流动性差，不利于脱硫反应的进行。

本实施例的有益效果是：（1）生产工艺简单，生产过程中能耗低，对环境无污染。较传统预熔型精炼渣相比，减少了二次熔化的能源浪费，吨产品降低能源消耗约294万大卡热量，减少了碳排放；（2）产品使用原材料粒度为0-1mm的细粉，搅拌充分、成份均匀，搅拌过程中添加了部分粘结剂，通过压球机压制成球，产品球强度高，可进高位料仓使用，较简单混合型精炼渣相比，产品成分均匀、粉尘含量低、强度高，可有效改善使用现场操作环境；（3）产品粒度5-15mm，粒度适中，便于在钢渣表面快速熔化，试验证明，其熔化速度较预熔型精炼渣相比，基本相差无几；（4）产品使用高纯度碳酸钙矿物，使用过程中可有效利用高温钢水的热力学条件和动力学条件快速分解，生成泡沫渣，便于快速造渣以及埋弧操作，提高热效率、减少电弧对炉衬以及耐材的侵蚀；（5）使用本产品可在精炼炉内形成极低SiO2含量（比使用传统的预熔渣低一个数量级）铝酸钙渣，对钢厂生产低硅钢和超纯净钢起到不可估量的正面影响。

Claims (10)

1.一种钢液精炼造渣脱硫用精炼渣的生产方法，其特征在于所述生产方法包括以下步骤：选用碳酸钙矿物粉和氧化铝粉作为原材料，将所述原材料进行混合搅拌；在混合搅拌过程中向所述原材料中添加粘结剂以形成压球物料，采用压球机将所述压球物料压制成球；将制得的球体进行烘烤后得到所述精炼渣。

2.根据权利要求1所述的一种钢液精炼造渣脱硫用精炼渣的生产方法，其特征在于所述碳酸钙矿物粉中的CaCO₃含量不低于95%，所述氧化铝粉中的Al₂O₃含量不低于95%。

3.根据权利要求1所述的一种钢液精炼造渣脱硫用精炼渣的生产方法，其特征在于所述精炼渣的各组分质量百分比为：Al₂O₃ 18-50%、CaCO₃ 50-80%、不可避免杂质不大于10%，所述不可避免杂质包括SiO₂、MgO、Fe₂O₃、S以及P。

4.根据权利要求3所述的一种钢液精炼造渣脱硫用精炼渣的生产方法，其特征在于所述精炼渣的各组分质量百分比的优选范围为：Al₂O₃ 25-30%、CaCO₃ 60-70%、不可避免杂质不大于6%。

5.根据权利要求1所述的一种钢液精炼造渣脱硫用精炼渣的生产方法，其特征在于所述碳酸钙矿物粉和所述氧化铝粉的粒度范围为0-5mm。

6.根据权利要求5所述的一种钢液精炼造渣脱硫用精炼渣的生产方法，其特征在于所述碳酸钙矿物粉和所述氧化铝粉的优选粒度范围为0-1mm。

7.根据权利要求1所述的一种钢液精炼造渣脱硫用精炼渣的生产方法，其特征在于所述粘结剂为淀粉、液碱、冶金专用胶、801胶水、片碱中的两种或两种以上组合，混合搅拌的时间为8-10分钟。

8.根据权利要求1所述的一种钢液精炼造渣脱硫用精炼渣的生产方法，其特征在于所述粘结剂的添加量不超过所述压球物料总质量的6%。

9.根据权利要求1所述的一种钢液精炼造渣脱硫用精炼渣的生产方法，其特征在于在烘烤所述球体前还包括以下步骤：将压制成球后的球体经5mm振动筛过筛，筛除其中的细粉，使得到的所述精炼渣的粒度范围为5-15mm。

10.根据权利要求1所述的一种钢液精炼造渣脱硫用精炼渣的生产方法，其特征在于烘烤所述球体的具体方法为：将压制得到的所述球体装入烘烤小车内，运送至隧道窑内进行烘烤，烘烤温度为100-130℃，烘烤时间为10-12小时，使所述精炼渣中水分的质量百分比不超过0.5%。