CN111635979A - 一种低成本转炉用发热剂及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低成本转炉用发热剂及生产方法，属于钢铁冶金领域，包括工业硅粉和AD粉，工业硅粉所占重量百分百为60～80％，AD粉所占重量百分百为20～40％，其余为粘结剂和添加剂，其中工业硅粉为光伏产业所产生的回收利用较差的废弃物，AD粉为炼铝生产过程所产生的废料，工业硅粉中的金属硅作为发热值高的物质，而AD粉原料增加发热值，也提供金属硅氧化时需要的部分氧源，上述原料经合理的配比压球后，不仅其发热效果优于现有同类发热剂，且发现了废弃物资源综合利用的方法，使用所述的低成本转炉用发热剂，与原硅质发热剂相比，在加入量相同的情况下，升温效果优于原发热剂，成本明显低于原硅质发热剂。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，特别涉及一种低成本转炉用发热剂及生产方法。
背景技术
随着我国钢铁业的快速发展，国内铁矿石资源日益紧张，铁矿石需大量进口且价格不断攀升，铁水的生产成本亦不断提高，因此在炼钢过程中降低铁水比、提高废钢比迫在眉睫。但提高废钢比会导致转炉热量不足，为解决这一问题，通常采用吹氧或加入发热剂升温钢水。采用吹氧对钢铁料消耗、合金消耗和钢水质量都不利，一般采用加入发热剂的方式来提高废钢比。通常的发热剂为硅铁、碳化硅、铝粉等，但生产成本高。
二十一世纪初至今，太阳能光伏发电在全球发展迅速，中国广泛推广使用太阳能并快速成为全球最大的光伏电池生产国。半导体工业用单晶硅和太阳能电池用多品硅，都需要将高纯的晶体硅切割成薄硅片。在切割过程中，会产生大量的工业硅粉，切割后的工业硅粉粒度小，经过烘干后，硅粉中金属硅的含量可达70～95％。国内对工业硅粉回收利用进行了大量的研究，还没有研究出具有较好经济效益和环保效益的回收技术。工业硅粉有效利用既可以提高废料的利用，又可以发展循环经济、绿色经济、和环保产业。
所述工业硅粉中的金属硅在转炉炼钢过程中可以与氧反应，其化反应方程式为：Si+O2＝SiO2+热量；
AD粉原料主要作用是进一步提高发热值，提高发热剂在钢液中的反应能力，另一方面提供部分氧的来源，4Al+3O2＝2Al2O3+热量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本转炉用发热剂及生产方法，上述原料经合理的配比压球后，不仅其发热效果优于现有同类发热剂，且发现了废弃物资源综合利用的方法，使用所述的低成本转炉用发热剂，与原硅质发热剂相比，在加入量相同的情况下，升温效果优于原发热剂，成本明显低于原硅质发热剂，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低成本转炉用发热剂，包括工业硅粉和AD粉，工业硅粉所占重量百分百为60～80％，AD粉所占重量百分百为20～40％，其余为粘结剂和添加剂。
进一步地，工业用硅粉粒径为≤3mm，AD粉粒径为≤5mm。
进一步地，工业硅粉中金属硅的含量为80～95％。
进一步地，AD粉中Al的含量为20～45％。
进一步地，粘结剂占所述低成本转炉用发热剂重量百分百0～6％，粘结剂为水泥、淀粉、水玻璃中的一种或至少两种的组合。
进一步地，添加剂占总发热剂重量百分百0～10％，添加剂为铝粉、碳化硅、碳粉中的一种或至少两种的组合。
本发明提出的另一种技术，一种低成本转炉用发热剂的生产方法，包括以下步骤：
S1：工业硅粉制备：晶体硅放置到粉碎机进行粉碎，通过不断的碰撞粉碎晶体硅至粉状，取出粉末的晶体硅通过熔融法产生的交流或直流电弧等离子体产生的高温的高温气体，其晶体硅粉体喷射到高温气体内，进行气化冷却收集硅粉；
S2：工业硅粉筛选：硅粉通过筛粉机进行筛分，筛选出粒度在3mm以下的工业硅粉；
S3：AD粉制备：将废铝和工业铝灰自然风干并进行球磨处理，粉末；将所述除氮后的铝灰渣粉末加入铝粉，进行混合，并将混合的粉末进行加压处理制取AD粉。
S4：AD粉制备筛选：AD粉通过筛粉机进行筛分，筛选出粒度在5mm以下的AD粉；
S5：混合：5mm以下的AD粉以及3mm以下的工业硅粉倒入混粉机混合内，以600r/min搅拌利用混粉机混合，得到混合粉；
S6：混合粉加温：将混合粉通过放入加热机内加温到40℃-55℃；得到热混合粉；
S7：粘结剂配置：按照所述的粘结剂为水泥、淀粉、水玻璃中的一种或至少两种的组合的配置方法进行粘结剂配制；
S8：添加粘结剂：热混合粉中内倒入粘结剂和添加剂，并通过搅拌机进行搅拌，搅拌速度为400-500r/min，搅拌时间为5-10min，采用高压对辊压球机压成球状体发热剂。
进一步地，针对步骤S8，工业硅粉和AD在粘结剂的混合下处于半黏贴的状态下倒入压球机内，利用高压产生的压力作用于压球机内压制成球状。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出的一种低成本转炉用发热剂及生产方法，工业硅粉65％、AD粉25％、粘结剂3％和碳化硅7％，转炉炼钢用发热剂所用主要原料均为工业生产中产生的对环境影响较大的产物，其中工业硅粉为光伏产业所产生的回收利用较差的废弃物，AD粉为炼铝生产过程所产生的废料，工业硅粉中的金属硅作为发热值高的物质，而AD粉原料增加发热值，也提供金属硅氧化时需要的部分氧源，上述原料经合理的配比压球后，不仅其发热效果优于现有同类发热剂，且发现了废弃物资源综合利用的方法，使用所述的低成本转炉用发热剂，与原硅质发热剂相比，在加入量相同的情况下，升温效果优于原发热剂，成本明显低于原硅质发热剂。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种低成本转炉用发热剂，包括工业硅粉和AD粉，工业硅粉所占重量百分百为60～80％，AD粉所占重量百分百为20～40％，其余为粘结剂和添加剂；
工业用硅粉粒径为≤3mm，工业硅粉中金属硅的含量为80～95％；
AD粉粒径为≤5mm，AD粉中Al的含量为20～45％；
粘结剂占所述低成本转炉用发热剂重量百分百0～6％，粘结剂为水泥、淀粉、水玻璃中的一种或至少两种的组合；
添加剂占总发热剂重量百分百0～10％，添加剂为铝粉、碳化硅、碳粉中的一种或至少两种的组合。
请参阅图1，为了更好的展现发热剂的生产的流程，本实施例现提出一种低成本转炉用发热剂的生产方法，包括以下步骤：
步骤一：工业硅粉制备：晶体硅放置到粉碎机进行粉碎，通过不断的碰撞粉碎晶体硅至粉状，取出粉末的晶体硅通过熔融法产生的交流或直流电弧等离子体产生的高温的高温气体，高温高热和高活性气氛让反应快速，在通过快速的冷却，粒子在不同需求形成不同气氛，其晶体硅粉体喷射到高温气体内，进行气化冷却收集硅粉；
步骤二：工业硅粉筛选：硅粉通过筛粉机进行筛分，筛选出粒度在3mm以下的工业硅粉；
步骤三：AD粉制备：将废铝和工业铝灰自然风干并进行球磨处理，粉末；将所述除氮后的铝灰渣粉末加入铝粉，进行混合，并将混合的粉末进行加压处理制取AD粉。
步骤四：AD粉制备筛选：AD粉通过筛粉机进行筛分，筛选出粒度在5mm以下的AD粉；
步骤五：混合：5mm以下的AD粉以及3mm以下的工业硅粉倒入混粉机混合内，以600r/min搅拌利用混粉机混合，得到混合粉；
步骤六：混合粉加温：将混合粉通过放入加热机内加温到40℃-55℃；得到热混合粉；
步骤七：粘结剂配置：按照所述的粘结剂为水泥、淀粉、水玻璃中的一种或至少两种的组合的配置方法进行粘结剂配制；
步骤八：添加粘结剂：热混合粉中内倒入粘结剂，并通过搅拌机进行搅拌，搅拌速度为400-500r/min，搅拌时间为5-10min，采用高压对辊压球机压成球状体发热剂，工业硅粉和AD在粘结剂的混合下处于半黏贴的状态下倒入压球机内，利用高压产生的压力作用于压球机内压制成球状。
实施例一：
一种低成本转炉炼钢用发热剂，包括工业硅粉、AD粉、粘结剂、添加剂。其重量百分比为：工业硅粉65％；AD粉25％；粘结剂3％；碳化硅7％。
实施例二：
一种低成本转炉炼钢用发热剂，包括工业硅粉、AD粉、粘结剂、添加剂。其重量百分比为：工业硅粉75％；AD粉15％；粘结剂2％；碳化硅8％。
实施例三：
一种低成本转炉炼钢用发热剂包括工业硅粉、AD粉、粘结剂、添加剂。其重量百分比为：工业硅粉80％；AD粉17％；粘结剂3％。
实施例四：
一种低成本转炉炼钢用发热剂，包括工业硅粉、AD粉、粘结剂、添加剂。其重量百分比为：工业硅粉60％；AD粉20％；粘结剂2％；碳化硅18％。
将上述实施例中的原材料配比好后，经充分搅拌混匀后，采用高压压球机压成球。
将上述实施例制得的发热剂在国内某120吨转炉进行试验，每组实施例现场试验20炉，同时与其日前使用的硅铁发热剂做对比，效果如下表1所示
表1不同实施例情况下发热剂使用效果对比表：
| 发热剂 | 加入量(kg/t) | 升温值(℃) | 成本元/t |
| 硅铁 | 3 | 35 | 20.4 |
| 实施例一 | 3 | 34 | 9.8 |
| 实施例二 | 3 | 40 | 10.2 |
| 实施例三 | 3 | 41 | 10.4 |
| 实施例四 | 3 | 38 | 10.5 |
上述试验在相同钢种和铁水条件下得到的数据。
由以上实施例可知，使用所述的低成本转炉用发热剂，与原硅质发热剂相比，在加入量相同的情况下，升温效果优于原发热剂，成本明显低于原硅质发热剂。
综上所述：本低成本转炉用发热剂及生产方法，工业硅粉65％、AD粉25％、粘结剂3％和碳化硅7％，转炉炼钢用发热剂所用主要原料均为工业生产中产生的对环境影响较大的产物，其中工业硅粉为光伏产业所产生的回收利用较差的废弃物，AD粉为炼铝生产过程所产生的废料，工业硅粉中的金属硅作为发热值高的物质，而AD粉原料增加发热值，也提供金属硅氧化时需要的部分氧源，上述原料经合理的配比压球后，不仅其发热效果优于现有同类发热剂，且发现了废弃物资源综合利用的方法，使用所述的低成本转炉用发热剂，与原硅质发热剂相比，在加入量相同的情况下，升温效果优于原发热剂，成本明显低于原硅质发热剂。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种低成本转炉用发热剂，其特征在于，包括工业硅粉和AD粉，工业硅粉所占重量百分百为60～80％，AD粉所占重量百分百为20～40％，其余为粘结剂和添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种低成本转炉用发热剂，其特征在于，工业用硅粉粒径为≤3mm，AD粉粒径为≤5mm。
3.根据权利要求1所述的一种低成本转炉用发热剂，其特征在于，工业硅粉中金属硅的含量为80～95％。
4.根据权利要求1所述的一种低成本转炉用发热剂，其特征在于，AD粉中Al的含量为20～45％。
5.根据权利要求1所述的一种低成本转炉用发热剂，其特征在于，粘结剂占所述低成本转炉用发热剂重量百分百0～6％，粘结剂为水泥、淀粉、水玻璃中的一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求1所述的一种低成本转炉用发热剂，其特征在于，添加剂占总重量百分百0～10％，添加剂为铝粉、碳化硅、碳粉中的一种或至少两种的组合。
7.一种根据权利要求1-6所述的低成本转炉用发热剂的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：工业硅粉制备：晶体硅放置到粉碎机进行粉碎，通过不断的碰撞粉碎晶体硅至粉状，取出粉末的晶体硅通过熔融法产生的交流或直流电弧等离子体产生的高温的高温气体，其晶体硅粉体喷射到高温气体内，进行气化冷却收集硅粉；
S2：工业硅粉筛选：硅粉通过筛粉机进行筛分，筛选出粒度在3mm以下的工业硅粉；
S3：AD粉制备：将废铝和工业铝灰自然风干并进行球磨处理，粉末；将所述除氮后的铝灰渣粉末加入铝粉，进行混合，并将混合的粉末进行加压处理制取AD粉。
S4：AD粉制备筛选：AD粉通过筛粉机进行筛分，筛选出粒度在5mm以下的AD粉；
S5：混合：5mm以下的AD粉以及3mm以下的工业硅粉倒入混粉机混合内，以600r/min搅拌利用混粉机混合，得到混合粉；
S6：混合粉加温：将混合粉通过放入加热机内加温到40℃-55℃；得到热混合粉；
S7：粘结剂配置：按照所述的粘结剂为水泥、淀粉、水玻璃中的一种或至少两种的组合的配置方法进行粘结剂配制；
S8：添加粘结剂：热混合粉中内倒入粘结剂和添加剂，并通过搅拌机进行搅拌，搅拌速度为400-500r/min，搅拌时间为5-10min，采用高压对辊压球机压成球状体发热剂。
8.根据权利要求7所述的一种低成本转炉用发热剂的生产方法，其特征在于，针对步骤S8，工业硅粉和AD在粘结剂的混合下处于半黏贴的状态下倒入压球机内，利用高压产生的压力作用于压球机内压制成球状。
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