CN111334627B - 一种冶金含氟化渣剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种冶金含氟化渣剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于冶金工程领域，具体地，本发明公开了一种冶金含氟化渣剂及其制备方法和应用。本发明的冶金含氟化渣剂按照成分组成的重量百分比计为：NaF：15％～70％，AlF3：3.0％～35％，Al2O3：3.5％～35％，MgF：0～10％，CaF：0～5％，LiF：0～5％，KF：0～5％，Fe2O3：＜3.0％，S+P≤2.5％，其它为不可避免杂质，以电解铝生产过程产生的以冰晶石成分为主的电解质固废料为主要原料，配加部分氧化铝，将其搅拌充分混匀后，以粉状、制粒或是条状、压块、压球形式存在。本发明的冶金含氟化渣剂，工艺方法简单易行，成渣、化渣速度快，明显提升生产节奏，本发明可以完全替代萤石或电石。

Description

一种冶金含氟化渣剂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，涉及一种冶金含氟化渣剂及其制备方法和应用，主要应用于钢铁冶炼生产。
背景技术
我国是世界上最大的电解铝生产国，每年电解铝的产量在千万吨级别以上，而电解铝生产过程中，同时还会产生大量的固废产物：电解质，其主要成份就是冰晶石，一般情况下，电解铝厂将电解质取出后作为工业固废料堆放，这样不仅造成大量资源浪费，而且形成严重的环境污染。如何将这种固废料实现综合利用，一直是有色冶金行业的研究重点。
萤石作为一种矿物，其主要成分是氟化钙(CaF2)，广泛用于航天、航空、医药、电子、电力、机械和原子能等领域。随着科技和国民经济的不断发展，萤石已成为现代工业中重要的矿物原料，许多发达国家已经将它作为战略物资进行储备。中国萤石资源居世界首位，但近年来随着矿石资源的大量开采，优质萤石资源越来越少，萤石价格日益攀升。作为钢铁冶金领域重要的化渣炉料，萤石的应用量可观。
如何通过打通各行业技术壁垒，实现各行业间固废的循环再利用，将有色行业产生的固废应用在钢铁冶金，从而把固废料变废为宝，在循环再利用方面实现环保、经济效益、社会效益有机结合。
申请号为201410036893.5的中国专利申请，公开了一种以铝工业赤泥为基体的转炉脱磷剂及其制备方法。其成分组成满足：50～70％的干燥赤泥；5～15％的石灰；15～30％的铁精粉或铁皮球；2～10％的轻烧白云石；0.5％的粘合剂；其质量百分比的CaO+Na2O+Fe2O3三者总含量不低于55％。
申请号为201410176170.5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。
综上所述，上述专利均是对赤泥进行回收利用，有关电解铝电解质的固废应用并未见到报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在冶金含氟化渣剂，本发明的冶金含氟化渣剂，工艺方法简单易行，成渣、化渣速度快，明显提升生产节奏，本发明可以完全替代萤石或电石。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种冶金含氟化渣剂，所述冶金含氟化渣剂成分组成按重量百分比计为：NaF：15％～70％，AlF3：3.0％～35％，Al2O3：3.5％～35％，MgF：0～10％，CaF：0～5％，LiF：0～5％，KF：0～5％，Fe2O3：＜3.0％，S+P≤2.5％，其余为不可避免杂质。
一种冶金含氟化渣剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
按照上述冶金含氟化渣剂的成分的重量百分比，将原料搅拌充分混匀后，制成粉状、粒状、条状、压块状、压球状，烘干即得冶金含氟化渣剂。
优选地，所述原料包括电解铝所得电解质固废料和氧化铝。所述电解铝所得电解质固废料的主要成分为冰晶石。
优选地，所述烘干的温度为120～350℃。
本发明还提供了上述冶金含氟化渣剂在高炉、转炉、精炼炉的冶金工序(比如冶炼初期)作为化渣剂或调渣剂的应用。
优选地，在高炉、转炉、精炼炉的冶金工序作为化渣剂或调渣剂的应用时，冶金含氟化渣剂的添加量为0.1～15.0kg/吨铁。
本发明是利用电解铝生产过程产生的以冰晶石成分为主的电解质固废料为主要原料，配加部分氧化铝使各成分满足上述重量百分比，然后将其搅拌充分混匀后，以粉状、制粒或是条状、压块、压球形式存在。水分标准应满足冶金工艺要求，将其应用在冶金化渣工艺流程中。例如：高炉、转炉、精炼炉、KR脱硫剂中萤石的替代剂等等，加入后以提高化渣效果，加快冶炼节奏为目的。本发明立足于将电解铝行业产生的电解质应用于钢铁行业，通过配加一定组分，进行处理后，替代萤石，不仅仅可以实现萤石资源的高效配置，也将一部分固废产品实现资源化再利用，达到资源的环保循环经济，利国利民。
本发明的冶金含氟化渣剂，所述烘干工艺可以使用本领域公知的方式或装置进行处理，可选择但不作为限制地，可以脱水后在120～350℃进行烘干，烘干后的水分应不高于2.5％。
本发明可以替代萤石、电石，提高冶金工艺的化渣效率、减少渣量，提高生产节奏。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的冶金含氟化渣剂，工艺方法简单易行，成渣、化渣速度快，使用量少；本发明可以完全替代萤石，应用于高炉、转炉、精炼炉、KR脱硫剂中萤石的替代剂等。
具体实施方式
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。
下面以具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供的冶金含氟化渣剂是在转炉、精炼炉等冶炼过程中加入，可以与同期加入的石灰、白云石、烧结矿、含铁污泥球中的一种或多种炉料同时添加。在吹氧结束前4分钟，一般不建议继续添加。
对于120吨转炉而言，冶金含氟化渣剂作为钢铁辅料的添加比例为吨钢0.5～3.0kg。
对于120吨精炼炉而言，冶金含氟化渣剂作为钢铁辅料的添加比例为吨钢0.5～10.0kg。
本发明所述的冶金含氟化渣剂主要用于转炉、精炼炉等冶炼过程中作为钢铁辅料添加。
实施例1
120t转炉，铁水量为107.53t，废钢料9.55t，来料铁水温度为1350℃，铁水S含量为0.18％。铁水P含量0.150％。
冶金含氟化渣剂成分的重量百分比为：NaF：53.50％，AlF3：12.5％，Al2O3：15.8％，MgF：2.99％，CaF：1.38％，KF：0.65％，Fe2O3：0.86％，(S+P):1.7％，其余为不可避免杂质。
一种冶金含氟化渣剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
按照上述冶金含氟化渣剂的成分的重量百分比，将原料搅拌充分混匀后，制成粉状，120℃烘干即得冶金含氟化渣剂。
所述原料包括电解铝所得电解质固废料和氧化铝。所述电解铝所得电解质固废料的主要成分为冰晶石。
转炉吹氧开始，添加石灰2.85t，白云石1.19t，含铁污泥球1.20t，冶金含氟化渣剂100kg，吹氧2～3分钟后，第二次添加冶金含氟化渣剂50kg。与同等来料铁水条件下不添加冶金含氟化渣剂的对比结果显示，转炉脱磷率提高16.80％，转炉终点渣总量下降5.29％。吨钢石灰消耗量同比降低1.25kg。
实施例2
120t LF精炼炉，钢水量为110.23t，钢水进站温度为1580℃，钢水S含量为0.11％。
冶金含氟化渣剂成分为：NaF：43％，AlF3：24.3％，Al2O3：22.0％，MgF：1.50％，CaF：0.9％，Fe2O3：0.38％，(S+P):1.0％，其余为不可避免杂质。
一种冶金含氟化渣剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
按照上述冶金含氟化渣剂的成分的重量百分比，将原料搅拌充分混匀后，制成块状，350℃烘干即得冶金含氟化渣剂。
所述原料包括电解铝所得电解质固废料和氧化铝。所述电解铝所得电解质固废料的主要成分为冰晶石。
转炉出钢钢水进站LF，在加料造渣过程，添加石灰4.2kg/t钢、预熔渣或调渣剂(造渣脱氧剂)2.6Kg/t钢，同时加入冶金含氟化渣剂1.0kg/t钢，用较大功率送电约5分钟后继续精炼，直至钢水合格出站。与同等来料条件下不添加冶金含氟化渣剂的对比结果显示，化渣速度提高25％以上，冶金含氟化渣剂添加量较萤石添加量减少20％以上。
实施例3
120t转炉，铁水量为107.55t，废钢料9.45t，来料铁水温度为1350℃，铁水S含量为0.18％。铁水P含量0.150％。
冶金含氟化渣剂成分的重量百分比为：NaF：35.50％，AlF3：24.5％，Al2O3：23.8％，MgF：1.99％，CaF：2.38％，KF：2.65％，LiF：1.65％，Fe2O3：0.86％，(S+P):0.80％，其余为不可避免杂质。
一种冶金含氟化渣剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
按照上述冶金含氟化渣剂的成分的重量百分比，将原料搅拌充分混匀后，制成粒状，220℃烘干即得冶金含氟化渣剂。
所述原料包括电解铝所得电解质固废料和氧化铝。所述电解铝所得电解质固废料的主要成分为冰晶石。
转炉吹氧开始，添加石灰2.85t，白云石1.19t，含铁污泥球1.20t，冶金含氟化渣剂200kg，吹氧2～3分钟后，第二次添加冶金含氟化渣剂100kg。与同等来料铁水条件下不添加冶金含氟化渣剂的对比结果显示，转炉脱磷率提高16.80％，转炉终点渣总量下降6.29％。吨钢石灰消耗量同比降低1.25kg。
实施例4
120t LF精炼炉，钢水量为110.80t，钢水进站温度为1580℃，钢水S含量为0.11％。
冶金含氟化渣剂成分为：NaF：69％，AlF3：3.3％，Al2O3：4.0％，Fe2O3：0.9％，(S+P):0.5％，其余为不可避免杂质。
一种冶金含氟化渣剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
按照上述冶金含氟化渣剂的成分的重量百分比，将原料搅拌充分混匀后，制成球状，300℃烘干即得冶金含氟化渣剂。
所述原料包括电解铝所得电解质固废料和氧化铝。所述电解铝所得电解质固废料的主要成分为冰晶石。
转炉出钢钢水进站LF，在加料造渣过程，添加石灰4.2kg/t钢、预熔渣或调渣剂(造渣脱氧剂)3.6Kg/t钢，同时加入冶金含氟化渣剂15.0kg/t钢，用较大功率送电约5分钟后继续精炼，直至钢水合格出站。与同等来料条件下不添加冶金含氟化渣剂的对比结果显示，化渣速度提高30％以上，冶金含氟化渣剂添加量较萤石添加量减少25％以上。
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。
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 (6)

1.一种冶金含氟化渣剂，其特征在于，所述冶金含氟化渣剂成分组成按重量百分比计为：NaF：15％～70％，AlF3：3.0％～35％，Al2O3：3.5％～35％，MgF：1.5～10％，CaF：0.9～5％，LiF：1.65～5％，KF：0.65～5％，Fe2O3：＜3.0％，S+P≤2.5％，其余为不可避免杂质。
2.权利要求1所述冶金含氟化渣剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
按照权利要求1所述冶金含氟化渣剂的成分的重量百分比，将原料搅拌充分混匀后，制成粉状、粒状、条状、压块状、压球状，烘干即得冶金含氟化渣剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，所述原料包括电解铝所得电解质固废料和氧化铝。
4.根据权利要求2所述的制备方法，所述烘干的温度为120～350℃。
5.权利要求1所述冶金含氟化渣剂在高炉、转炉或精炼炉的冶金工序作为化渣剂或调渣剂的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，在高炉、转炉或精炼炉的冶金工序作为化渣剂或调渣剂的应用时，冶金含氟化渣剂的添加量为0.1～15.0kg/吨铁或吨钢。
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