CN111926148A - 一种炼钢用化渣剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种炼钢用化渣剂及其制备方法。所述化渣剂包括按重量份计的下列原料压制成球制备：浮选电解质粉40—90份，电解质颗粒10—50份，粘结剂2份；其中，所述电解质颗粒为铝电解槽中电解副产物电解质液冷却后得到的电解质块通过破碎机破碎、筛分，获得的0‑5mm粒径的颗粒。本发明利用电解铝厂浮选电解质粉制备炼钢用化渣剂，取代传统的化渣剂，一方面解决了电解铝厂浮选电解质粉过剩的问题，另一方面解决了化渣剂化渣持续能力弱、成渣慢、脱硫效果差和化渣剂成本高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种炼钢用化渣剂及其制备方法。
背景技术
钢铁精炼过程中前期造渣时需加入一定数量的萤石作为化渣助熔剂，这是国内外钢厂常规操作工艺。但萤石严重侵蚀精炼炉的耐火炉衬，导致精炼炉寿命降低和环境污染、增加钢铁料消耗量，而且近年来受萤石资源短缺的影响，萤石价格有一定的增长，增加了炼钢企业的生产成本。所以减少渣量是降低洁净钢生产成本的重要措施，渣量的减少、炼钢过程铁耗降低达到降低冶炼成本的目的。所以寻找成本低廉、成渣快、化渣能力强的钢铁精炼用化渣剂是钢铁冶炼行业一个重要的主题。
电解铝厂的阳极碳渣属于固体危险废弃物，炭渣作为铝电解生产的伴生物，随着电解生产的不断进行，炭渣也时刻不停的产生着。为了防止炭渣对电解反应造成不良影响，普遍的做法是将炭渣打捞出来，国内铝厂对于阳极碳渣的处理技术是采用浮选工艺回收碳和浮选电解质粉。工艺是将阳极碳渣粉磨至一定粒度，加水调浆后加入捕收剂，使碳与浮选电解质粉充分分离，从而得到以电解质和以碳为主的两种产品。其中的电解质可重新返回到铝电解槽内使用。通过浮选工艺生产浮选电解质粉，这种产品的主要成分是冰晶石，它是铝电解过程中没有参与电解并吸收电解液中电解质的碳粒阳极，阳极碳渣的主要成分是以冰晶石为主的钠铝氟化物、三氧化二铝和碳，主要化学成分包括：F：32.26%、Al：12.91%、Na：16.34%、Ca：1.08%、Fe：0.52%、Si：1.70%、Mg：0.82%、C：19.68%。另外，随着电解生产的不断进行，电解槽中也不断会产生电解副产物——电解质液体，需不断从电解槽中取出，处理后代替电解槽内冰晶石使用。目前全国电解铝厂生产出来的再生电解质粉数量越来越多，而且没有适当的销路，因为电解铝厂属于高耗能高污染的低端产业，加上行业长期产能过剩，国家不可能无限制批准建设新的电解铝厂，现有电解铝厂大修重新启动时需要的电解质粉的数量相对来说比较少，无法消耗越来越多的浮选电解质粉。
发明内容
本发明提供一种炼钢用化渣剂及其制备方法，利用电解铝厂浮选电解质粉制备炼钢用化渣剂，取代传统的化渣剂，一方面解决了电解铝厂浮选电解质粉过剩的问题，另一方面解决了化渣剂化渣持续能力弱、成渣慢、脱硫效果差和化渣剂成本高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明一方面，提供一种炼钢用化渣剂，所述化渣剂包括按重量份计的下列原料压制成球制备：浮选电解质粉40—90份，电解质颗粒10—50份，粘结剂2份；其中，所述电解质颗粒为铝电解槽中电解副产物电解质液冷却后得到的电解质块通过破碎机破碎、筛分，获得的0-5mm粒径的颗粒。
进一步地，所述化渣剂包括按重量份计的下列原料压制成球制备：浮选电解质粉40—70份，电解质颗粒10—30份，粘结剂2份，氧化铝10—40份。
进一步地，所述化渣剂包括按重量份计的下列原料压制成球制备：浮选电解质粉50—80份，电解质颗粒10—40份，粘结剂2份，石灰石5—15份。
进一步地，所述粘结剂采用玉米淀粉粘合剂、水玻璃或者冶金用无硫粘合剂。
本发明另一方面，提供一种炼钢用化渣剂的制备方法，包括如下步骤：
1）浮选电解质粉的制备，通过浮选工艺将炭渣制备成一定粒径的浮选电解质粉；
2）电解质颗粒的制备：电解质颗粒为铝电解槽中电解副产物电解质液冷却后得到的电解质块通过破碎机破碎、筛分，获得的0-5mm粒径的颗粒；
3）配料：将预设比例的浮选电解质粉和电解质颗粒放入搅拌机内搅拌混匀；
4）料浆的制备：将预设比例粘结剂和10重量份水加入到混合均匀的浮选电解质粉和电解质颗粒中，搅拌均匀，混合成料浆；
5）压制：将4）获得的料浆，通过高压压球机压制成球；
6）烘干：将5）获得的产物烘干至水分低于1%，即可制得炼钢用化渣剂。
进一步地，所述3）中还加入氧化铝，并与浮选电解质粉和电解质颗粒混合均匀。
进一步地，所述3）中还加入石灰石，并与浮选电解质粉和电解质颗粒混合均匀。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
（1）降低原料成本：化渣持续能力强，相比于萤石，用量可减少20%-40%，但价格并不会因此高出20%-40%，会给企业带来明显的成本降低。
（2）化渣脱硫效果优异：成渣快，脱硫效果更好。熔点低，能更好地降低渣系熔点，降低炉渣粘度，增加炉渣流动性，缩短脱硫时间。
（3）增加钢的洁净度：低含量的二氧化硅增加了钢的洁净度，能提高炉渣脱硫能力和对氧化镁的溶解度。
（4）减少污染物排放：相比于使用萤石作为钢厂化渣剂可减少含氟废物的排放约14%-21%。
（5）降低操作人员劳动强度：因使用量显著降低，降低操作人员的劳动强度，体现了企业以人为本的文化理念。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1-4
一种炼钢用化渣剂的制备方法，包括如下步骤：
1）浮选电解质粉的制备，通过浮选工艺将炭渣制备成一定粒径的浮选电解质粉；
2）电解质颗粒的制备：电解质颗粒为铝电解槽中电解副产物电解质液冷却后得到的电解质块通过破碎机破碎、筛分，获得的0-5mm粒径的颗粒；
3）配料：将预设比例的浮选电解质粉和电解质颗粒放入搅拌机内搅拌混匀；
4）料浆的制备：将预设比例粘结剂和10重量份水加入到混合均匀的浮选电解质粉和电解质颗粒中，搅拌均匀，混合成料浆；
5）压制：将4）获得的料浆，通过高压压球机压制成球；
6）烘干：将5）获得的产物烘干至水分低于1%，即可制得炼钢用化渣剂。
其中实施例1-4的配料如下表：
表1 实施例1-4物料配比（单位/重量）
按上述实施例1-4所制备的化渣剂主要化学成分含量为：F：47-52%，Al：13-17%，Na：21-26%，Ca：≤8%，余量为杂质。理化参数为：密度约1g/cm3，熔点约695℃。其中氟含量低于萤石中的氟含量，减少了含氟废物的排放。
实施例5-8
一种炼钢用化渣剂的制备方法，包括如下步骤：
1）浮选电解质粉的制备，通过浮选工艺将炭渣制备成一定粒径的浮选电解质粉；
2）电解质颗粒的制备：电解质颗粒为铝电解槽中电解副产物电解质液冷却后得到的电解质块通过破碎机破碎、筛分，获得的0-5mm粒径的颗粒；
3）配料：将预设比例的浮选电解质粉、电解质颗粒和氧化铝颗粒放入搅拌机内搅拌混匀；
4）料浆的制备：将预设比例粘结剂和10重量份水加入到混合均匀的浮选电解质粉和电解质颗粒中，搅拌均匀，混合成料浆；
5）压制：将4）获得的料浆，通过高压压球机压制成球；
6）烘干：将5）获得的产物烘干至水分低于1%，即可制得炼钢用化渣剂。
其中实施例5-8的配料如下表：
表2 实施例5-8物料配比（单位/重量）
按上述实施例5-8所制备的化渣剂主要化学成分含量为：F：33-40%，Al：20-30%，Na：15-23%，Ca：≤4%，余量为杂质。理化参数为：密度约1g/cm3，熔点约695℃。其中氟含量低于萤石中的氟含量，减少了含氟废物的排放。
实施例9-12
一种炼钢用化渣剂的制备方法，包括如下步骤：
1）浮选电解质粉的制备，通过浮选工艺将炭渣制备成一定粒径的浮选电解质粉；
2）电解质颗粒的制备：电解质颗粒为铝电解槽中电解副产物电解质液冷却后得到的电解质块通过破碎机破碎、筛分，获得的0-5mm粒径的颗粒；
3）配料：将预设比例的浮选电解质粉、电解质颗粒和石灰石颗粒放入搅拌机内搅拌混匀；
4）料浆的制备：将预设比例粘结剂和10重量份水加入到混合均匀的浮选电解质粉和电解质颗粒中，搅拌均匀，混合成料浆；
5）压制：将4）获得的料浆，通过高压压球机压制成球；
6）烘干：将5）获得的产物烘干至水分低于1%，即可制得炼钢用化渣剂。
表3 实施例9-12物料配比（单位/重量）
按上述实施例9-12所制备的化渣剂主要化学成分含量为：F：47-52%，Al：13-17%，Na：21-26%，Ca：≤8%，余量为杂质。理化参数为：密度约1g/cm3，熔点约695℃。其中氟含量低于萤石中的氟含量，减少了含氟废物的排放。
随机选取实施例3、实施例7和实施例10所得到的化渣剂和萤石进行熔渣熔点试验、钢水脱硫试验，具体为：
测试例1：
（1）熔渣熔点试验
将实施例3制备的化渣剂与石灰粉按质量比1:20混合均匀后制成试样，在熔渣物性测试仪上对试样的熔点进行测试，测得熔融温度为1395℃。
将萤石与石灰粉按质量比1:20混合均匀后制成试样，在熔渣物性测试仪上对试样的熔点进行测试，测得熔融温度为1456℃。
实施例3制备的化渣剂与萤石相比，熔融温度低于萤石，主要因为本发明所制备的化渣剂熔点低，能更好地降低渣系熔点，降低炉渣粘度，增加炉渣流动性，可以有助于化渣助熔。
（2）钢水脱硫试验
将实施例3制备的化渣剂进行钢水脱硫试验，试验采用静态脱硫法，试验中铁样质量为500g、石灰粉20g、化渣剂5g，取10、20、30、35、40 min的脱硫值试验，铁水在各个时刻的铁水硫含量为0.015%、0.013%、0.012%、0.011%。
将萤石进行钢水脱硫试验，试验采用静态脱硫法，试验中铁样质量为500g、石灰粉20g、化渣剂5g，取10、20、30、35、40 min的脱硫值试验，铁水在各个时刻的铁水硫含量为0.021%、0.019%、0.015%、0.013%。
试验中实施例3制备的化渣剂脱硫能力强于萤石，主要因为实施例3制备的化渣剂熔点低，使得熔渣熔点及黏度低，过热度高的熔渣传质系数较高，因此，有利于脱硫反应的顺利进行，缩短脱硫时间。达到相同的化渣效果时，能减少化渣剂的使用量。
测试例2
（1）熔渣熔点试验
将实施例7制备的化渣剂与石灰粉按质量比1:20混合均匀后制成试样，在熔渣物性测试仪上对试样的熔点进行测试，测得熔融温度为1432℃。
将萤石与石灰粉按质量比1:20混合均匀后制成试样，在熔渣物性测试仪上对试样的熔点进行测试，测得熔融温度为1456℃。
实施例7制备的化渣剂与萤石相比，熔融温度低于萤石，主要因为本发明所制备的化渣剂熔点低，能更好地降低渣系熔点，降低炉渣粘度，增加炉渣流动性，可以有助于化渣助熔。
（2）钢水脱硫试验
将实施例7制备的化渣剂进行钢水脱硫试验，试验采用静态脱硫法，试验中铁样质量为500g、石灰粉20g、化渣剂5g，取10、20、30、35、40 min的脱硫值试验，铁水在各个时刻的铁水硫含量为0.013%、0.011%、0.009%、0.007%。
将萤石进行钢水脱硫试验，试验采用静态脱硫法，试验中铁样质量为500g、石灰粉20g、化渣剂5g，取10、20、30、35、40 min的脱硫值试验，铁水在各个时刻的铁水硫含量为0.021%、0.019%、0.015%、0.013%。
试验中实施例7制备的化渣剂脱硫能力强于萤石，主要因为实施例7制备的化渣剂熔点低，使得熔渣熔点及黏度低，过热度高的熔渣传质系数较高，因此，有利于脱硫反应的顺利进行，缩短脱硫时间。达到相同的化渣效果时，能减少化渣剂的使用量。
测试例3
（1）熔渣熔点试验
将实施例10制备的化渣剂与石灰粉按质量比1:20混合均匀后制成试样，在熔渣物性测试仪上对试样的熔点进行测试，测得熔融温度为1405℃。
将萤石与石灰粉按质量比1:20混合均匀后制成试样，在熔渣物性测试仪上对试样的熔点进行测试，测得熔融温度为1456℃。
实施例10制备的化渣剂与萤石相比，熔融温度低于萤石，主要因为本发明所制备的化渣剂熔点低，能更好地降低渣系熔点，降低炉渣粘度，增加炉渣流动性，可以有助于化渣助熔。
（2）钢水脱硫试验
将实施例10制备的化渣剂进行钢水脱硫试验，试验采用静态脱硫法，试验中铁样质量为500g、石灰粉20g、化渣剂5g，取10、20、30、35、40 min的脱硫值试验，铁水在各个时刻的铁水硫含量为0.019%、0.016%、0.013%、0.012%。
将萤石进行钢水脱硫试验，试验采用静态脱硫法，试验中铁样质量为500g、石灰粉20g、化渣剂5g，取10、20、30、35、40 min的脱硫值试验，铁水在各个时刻的铁水硫含量为0.021%、0.019%、0.015%、0.013%。
试验中实施例10制备的化渣剂脱硫能力强于萤石，主要因为实施例10制备的化渣剂熔点低，使得熔渣熔点及黏度低，过热度高的熔渣传质系数较高，因此，有利于脱硫反应的顺利进行，缩短脱硫时间。达到相同的化渣效果时，能减少化渣剂的使用量。
因此，本发明所制备的化渣剂具备如下特点：（1）降低原料成本：化渣持续能力强，相比于萤石，用量可减少20%-40%，但价格并不会因此高出20%-40%，会给企业带来明显的成本降低。（2）化渣脱硫效果优异：成渣快，脱硫效果更好。熔点低，能更好地降低渣系熔点，降低炉渣粘度，增加炉渣流动性，缩短脱硫时间。（3）增加钢的洁净度：低含量的二氧化硅增加了钢的洁净度，能提高炉渣脱硫能力和对氧化镁的溶解度。（4）减少污染物排放：相比于使用萤石作为钢厂化渣剂可减少含氟废物的排放约14%-21%。（5）降低操作人员劳动强度：因使用量显著降低，降低操作人员的劳动强度，体现了企业以人为本的文化理念。
Claims (7)
1.一种炼钢用化渣剂，其特征在于，所述化渣剂包括按重量份计的下列原料压制成球制备：浮选电解质粉40—90份，电解质颗粒10—50份，粘结剂2份；其中，所述电解质颗粒为铝电解槽中电解副产物电解质液冷却后得到的电解质块通过破碎机破碎、筛分，获得的0-5mm粒径的颗粒。
2.根据权利要求1所述化渣剂，其特征在于，所述化渣剂包括按重量份计的下列原料压制成球制备：浮选电解质粉40—70份，电解质颗粒10—30份，粘结剂2份，氧化铝10—40份。
3.根据权利要求1所述化渣剂，其特征在于，所述化渣剂包括按重量份计的下列原料压制成球制备：浮选电解质粉50—80份，电解质颗粒10—40份，粘结剂2份，石灰石5—15份。
4.根据权利要求1-3任意一项所述化渣剂，其特征在于：所述粘结剂采用玉米淀粉粘合剂、水玻璃或者冶金用无硫粘合剂。
5.一种权利要求1所述炼钢用化渣剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）浮选电解质粉的制备，通过浮选工艺将炭渣制备成一定粒径的浮选电解质粉；
2）电解质颗粒的制备：电解质颗粒为铝电解槽中电解副产物电解质液冷却后得到的电解质块通过破碎机破碎、筛分，获得的0-5mm粒径的颗粒；
3）配料：将预设比例的浮选电解质粉和电解质颗粒放入搅拌机内搅拌混匀；
4）料浆的制备：将预设比例粘结剂和10重量份水加入到混合均匀的浮选电解质粉和电解质颗粒中，搅拌均匀，混合成料浆；
5）压制：将4）获得的料浆，通过高压压球机压制成球；
6）烘干：将5）获得的产物烘干至水分低于1%，即可制得炼钢用化渣剂。
6.根据权利要求5所述化渣剂的制备方法，其特征在于：所述3）中还加入氧化铝，并与浮选电解质粉和电解质颗粒混合均匀。
7.根据权利要求5所述化渣剂的制备方法，其特征在于：所述3）中还加入石灰石，并与浮选电解质粉和电解质颗粒混合均匀。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201113 |
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