CN111187903A - 一种脱硅化渣及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钢铁冶金工程领域，具体地，本发明公开了一种脱硅化渣及其制备方法和应用，所述脱硅化渣包括氧化铁皮20wt％～70wt％和赤泥80wt％～30wt％。经配料混匀后，压制成球或挤压成粒状及条状，并在烘干炉内烘干即得脱硅化渣。本发明可以作为钢铁冶金炉料，应用于铁水预处理、转炉以及精炼冶炼的脱硅化渣产品进行相应添加。

Description

一种脱硅化渣及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于冶金工程领域，具体地，涉及一种脱硅化渣及其制备方法和应用，主要应用于黑色冶炼及生产。
背景技术
氧化铁皮是钢铁厂在钢坯加热、轧制过程，由于高温氧化产生的固体废物。它占钢材比重的2％～5％之间，氧化铁皮的主要成分是Fe2O3、Fe3O4、FeO。
一般来说，氧化铁皮可以作为化工原料生产氧化铁红、氧化铁黄、三氯化铁、硫酸亚铁等。钢铁厂一般将氧化铁皮作为烧结矿的辅料原料，从而提高烧结矿透气性和烧结矿品位，此外，氧化铁皮还可以用来制造海绵铁、还原铁粉等。在国内钢铁行业，氧化铁皮主要是作为烧结原料配比添加，而且已形成规模化工业生产。
赤泥是制铝工业提取氧化铝时产生的污染性废渣，每年我国赤泥生成量近3000万吨，赤泥中含有氧化铁、氧化铝等多种复杂物相，可应用于钢铁冶金炉料，将赤泥用于黑色冶金，实现赤泥回收高效利用是冶金工作者的研究重点。
对钢铁冶金而言，铁矿石原料中贫矿比例逐年增加，铁矿石中硅、磷、硫含量日益提高，高硅、高磷、高硫铁水进入转炉前，铁水预处理的三脱(脱硅、脱硫、脱磷)工艺成为制约钢铁生产的主要瓶颈。而在高品质钢生产后期，精炼脱硫、脱磷亦成为冶金工作者的研究重点。铁水硅、磷含量的日益提高，促使脱硅、脱磷、脱硫工艺的研究日益兴起。
申请号为CN201410436121.0的中国专利申请公开了一种用于生产炼钢化渣剂的方法。是将钢渣水洗球磨尾泥用作炼钢造渣剂的回收再利用方法，用于炼钢过程中的化渣剂。
申请号为CN200610040838.9的中国专利申请公开了一种用氧化铁皮与无烟煤粉混合料利用电炉直接炼钢的方法。是以氧化铁皮与无烟煤粉混合后直接在电炉冶炼的工艺方法。
申请号为CN201410176170.5的中国专利申请公开了一种高铁赤泥用作炼钢造渣剂的回收再利用方法，是将赤泥与石灰以1:0.6～0.8的质量比例混合，用于炼钢过程中的造渣剂。
申请号为CN201611142386.5的中国专利申请公开了一种以高铁赤泥为基体的铁水脱硅剂及其使用方法。组分按质量百分比组成为高铁赤泥70％～90％、镁渣10％～25％；所述高铁赤泥成分：Fe2O3 35～55％，Al2O3 10～20％，Na2O 5～15％，其余成分为SiO2、TiO2、CaO及杂质；所述镁渣中氧化钙含量≥55％、氧化镁含量≥6％和二氧化硅含量≤35％。
综上所述，上述专利均为针对赤泥或者针对氧化铁皮进行再利用，对于将氧化铁皮和赤泥按照相应配比进行混匀后应用并未涉及。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脱硅化渣，利用氧化铁皮和赤泥进行相应配比组合，利用氧化铁皮全铁品位高、赤泥含有多种复合物相的互补优势，将其应用在铁水预处理、转炉、电炉、精炼炉的冶炼工艺中，用以提高冶炼化渣及脱磷效果。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种脱硅化渣，所述脱硅化渣包括氧化铁皮20wt％～70wt％和赤泥80wt％～30wt％。
本发明中，所述氧化铁皮是钢铁厂在钢坯加热、轧制过程中，高温氧化产生的固体废物，含有Fe2O3、Fe3O4、FeO，主要成分是Fe2O3。
本发明中，所述赤泥是制铝工业提取氧化铝时产生的污染性废渣，含有氧化铁、氧化铝。
本发明所采用的氧化铁皮和赤泥均为现有的产品。氧化铁皮是钢铁厂在钢坯加热、轧制过程，由于高温氧化产生的固体废物。它占钢材比重的2％～5％之间，氧化铁皮的主要成分是Fe2O3、Fe3O4、FeO。赤泥是制铝工业提取氧化铝时产生的污染性废渣，每年我国赤泥生成量近3000万吨，赤泥中含有氧化铁、氧化铝等多种复杂物相。
本发明还提供了上述脱硅化渣的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
以氧化铁皮和赤泥为原料，经混匀成型烘干后压制成球或挤压成粒状及条状，制成脱硅化渣，所述脱硅化渣成分组成按重量百分比计包括：Fe2O3：20.0～75.0％，Al2O3：2.0％～25.0％，Na2O：0.5～10％，CaO：2.0～10％，SiO2：2～10％，S+P≤2.0％，其余为对钢铁冶炼无害的成分。钢铁冶炼无害的成分为本领域的公知。
优选地，所述脱硅化渣的形状为条状、粒状或压球状。
本发明还提供了上述脱硅化渣在铁水预处理、转炉冶炼以及精炼冶炼中作为钢铁冶金炉料的应用。
优选地，脱硅化渣在铁水预处理、转炉冶炼以及精炼冶炼中作为钢铁冶金炉料的应用时，脱硅化渣的添加量为每吨钢0.5～15.0kg。
本发明所述及的赤泥，可以是贝尔法或者烧结法所产生的赤泥。
本发明的脱硅化渣产品，主要是以氧化铁皮和赤泥为原料，混匀并经烘干后制成。烘干温度应该保证在220℃以上，烘干时间应以保证产品在烘干后的水分小于2.5％为最低要求。
本发明还提供了所述脱硅化渣产品在铁水预处理、转炉中的应用。
本发明还提供了一种铁水预处理(转炉)脱硅、化渣方法，包括在铁水预处理(转炉)初期加入上述任一所述脱硅化渣产品，对于100吨转炉而言，添加量优选为每吨钢0.5～15.0kg。
本发明提供的脱硅化渣产品是在铁水预处理、转炉的冶炼初期加入。
本发明所述的脱硅化渣产品用于转炉前期冶炼时作为钢铁辅料添加。
本发明是针对现有的氧化铁皮和赤泥为原料，按照一定比例混匀烘干去水后进行综合应用。利用氧化铁皮全铁品位高，赤泥的高碱度、高氧化性、复合物相、低熔点等优势，直接将其作为钢铁冶金炉料。
本发明可以替代化渣的电石、萤石，成渣化渣快、加快冶炼节奏，降低石灰添加量，工艺简单，易操作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的脱硅化渣产品，工艺方法简单易行，成渣、化渣速度快，冶炼总渣量减少；
(2)本发明可以明显降低石灰使用量，加快生产节奏。应用本发明的脱硅化渣产品，转炉初期加入后，石灰消耗可以降低5.0％以上。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1
一种脱硅化渣，所述脱硅化渣包括氧化铁皮20wt％和赤泥80wt％。
一种脱硅化渣的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
以氧化铁皮和赤泥为原料，经混匀压球制条烘干后制成条状脱硅化渣，所述脱硅化渣成分组成按重量百分比计包括：Fe2O3：20.0～75.0％，Al2O3：2.0％～25.0％，Na2O：0.5～10％，CaO：2.0～10％，SiO2：2～10％，S+P≤2.0％，其余为对钢铁冶炼无害的成分。
实施例2
一种脱硅化渣，所述脱硅化渣包括氧化铁皮70wt％和赤泥30wt％。
一种脱硅化渣的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
以氧化铁皮和赤泥为原料，经混匀压球制粒烘干后制成粒状脱硅化渣，所述脱硅化渣成分组成按重量百分比计包括：Fe2O3：20.0～75.0％，Al2O3：2.0％～25.0％，Na2O：0.5～10％，CaO：2.0～10％，SiO2：2～10％，S+P≤2.0％，其余为对钢铁冶炼无害的成分。
实施例3
一种脱硅化渣，所述脱硅化渣包括氧化铁皮50wt％和赤泥50wt％。
一种脱硅化渣的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
以氧化铁皮和赤泥为原料，经混匀压球后烘干制成压球状脱硅化渣，所述脱硅化渣成分组成按重量百分比计包括：Fe2O3：20.0～75.0％，Al2O3：2.0％～25.0％，Na2O：0.5～10％，CaO：2.0～10％，SiO2：2～10％，S+P≤2.0％，其余为对钢铁冶炼无害的成分。
实施例4
KR铁水预处理脱硅
100t铁水罐，铁水量为103.20t，来料铁水温度为1450℃，铁水Si含量为0.55％。
所述的本发明脱硅化渣产品成分为Fe2O3：71.50％，Al2O3：8.50％，Na2O：3.20％，CaO：5.60％，SiO2：3.20％，(S+P):1.3％。
铁水罐进KR后，添加本发明脱硅化渣产品500kg，石灰50kg，下料速度应控制在150kg/分之间，炉料加入后搅拌，强搅时间8分钟以上。与同等来料铁水条件下添加700kg石灰进行脱硫脱磷的结果对比显示，脱硅率提高13.58％。吨铁石灰消耗量同比降低3.8kg。
实施例5
100t转炉，铁水量为90.20t，废钢料8.90t，来料铁水温度为1370℃，铁水P含量为0.139％，铁水S含量为0.026％。
所述的本发明脱硅化渣产品成分为Fe2O3：68.60％，Al2O3：12.10％，Na2O：2.50％，CaO：2.30％，SiO2：5.60％，(S+P):1.0％。
转炉吹氧开始，添加石灰1.950t，白云石0.45t，含铁污泥球1.10t，同期添加本发明所述的脱硅化渣产品470kg，吹氧2～3分钟后，第二次添加本发明所述的脱硅化渣产品80kg。与同等来料铁水条件下不添加脱硅化渣产品的对比结果显示，转炉脱磷率提高13.62％，转炉总渣量下降10.5％。吨钢石灰消耗量同比降低1.65kg。
本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。
本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
本说明书中公开得任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都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 (7)

1.一种脱硅化渣，其特征在于，所述脱硅化渣包括氧化铁皮20wt％～70wt％和赤泥80wt％～30wt％。
2.根据权利要求1所述的脱硅化渣，其特征在于，所述氧化铁皮是钢铁厂在钢坯加热、轧制过程中，高温氧化产生的固体废物，含有Fe2O3、Fe3O4和FeO。
3.根据权利要求1所述的脱硅化渣，其特征在于，所述赤泥是制铝工业提取氧化铝时产生的污染性废渣，含有氧化铁和氧化铝。
4.权利要求1-3任一项所述脱硅化渣的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
以氧化铁皮和赤泥为原料，经混匀成型烘干后压制或挤压，制成脱硅化渣，所述脱硅化渣成分组成按重量百分比计包括：Fe2O3：20.0～75.0％，Al2O3：2.0％～25.0％，Na2O：0.5～10％，CaO：2.0～10％，SiO2：2～10％，S+P≤2.0％，其余为对钢铁冶炼无害的成分。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述脱硅化渣的形状为条状、粒状或压球状。
6.权利要求1-3任一项所述脱硅化渣在铁水预处理、转炉冶炼以及精炼冶炼中作为钢铁冶金炉料的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，脱硅化渣在铁水预处理、转炉冶炼以及精炼冶炼中作为钢铁冶金炉料的应用时，脱硅化渣的添加量为每吨钢0.5～15.0kg。
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