CN112626296A - 一种优化低铝渣流动性能的方法 - Google Patents

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马利科
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Abstract

本发明公开了一种优化低铝渣流动性能的方法，该方法包括：1)计算炼铁时高炉低铝渣中的Al2O3含量；2)控制调节高炉生产所用入炉原料的成分及投入量；3)根据入炉原料的成分及投入量调节高炉低铝渣中镁铝比及二元碱度值；4)通过现场取样利用XRF检测分析炉渣成分，并进行归一化处理；5)根据炉渣成分，计算炉渣结晶过程中的黄长石析出量，以此验证调节高炉低铝渣中镁铝比及二元碱度值的合理性，最终优化了低铝渣流动性能；本发明通过控制炉渣二元碱度及镁铝比，促使渣中镁铝黄长石的占比逐渐增加，并在微观层面简化炉渣的网络结构从而降低炉渣黏度及熔化性温度，极大程度优化炉渣的流动性能。

Description

一种优化低铝渣流动性能的方法
技术领域
本发明公开涉及钢铁工业中高炉炼铁技术领域，尤其涉及一种优化低铝渣流动性能的方法。
背景技术
近年来，我国炼铁原料已由过去的全国产矿的生产模式逐步转变为现今的国产矿为主辅以及一定比例的外购矿石，由于外购矿成分中Al2O3比重要明显高于国产矿，使得高炉炼铁炉渣组分中的Al2O3明显提高，炉渣冶金性能因此受到影响，流动性变差，脱硫能力也发生恶化，高炉冶炼难以维持稳定顺行，并且优质生铁的产出量也持续走低。
在目前高炉炼铁的实际生产中，为缓解炉渣中Al2O3质量分数提升所带来的不利影响，主要应对措施主要有两种：降低炉渣碱度、保持炉渣中适宜的MgO/Al2O3。其中，由于矿石原料条件恶化使得炉渣中Al2O3的含量提升导致炉渣脱硫能力下降，若采用传统调整碱度的方法，会导致炉渣脱硫能力进一步恶化；因此保持适宜的MgO/Al2O3是改善炉渣冶金性能最有效的途径。由于MgO对入炉原料中烧结矿的低温还原分化性能的优化起到积极作用，使得目前我国绝大多数高炉炉渣的MgO/Al2O3远高于国际先进水平。但同时炉渣中较高的MgO/Al2O3增大了冶炼的渣量、能耗及镁资源的消耗量，同时也影响了烧结生产工艺及烧结矿的质量，对钢铁企业的降本增效及资源综合利用产生不利影响。
近年来，钢铁工业对降低高炉生产成本的日益重视，大比例使用高铝外购矿及降低渣比的新方法也应运而生。目前有关研究均存在明显不足，主要体现在此类研究方法的炉渣组分中Al2O3高于18％的高铝渣且渣中存在一定比例的TiO2，但即使目前外矿使用量逐年增加，中国东北、河北、山西、内蒙等地区某些钢铁公司的高炉渣Al2O3仍低于14％，且炉渣成分中几乎不含TiO2，但炉渣流动性及高炉生铁的优质率均因炉渣中Al2O3百分含量的提升出现一定程度的恶化，且炉渣中MgO/Al2O3值过高，因此很难满足大部分钢铁企业节能降耗降低生产成本的需求。
发明内容
鉴于此，本发明公开提供了一种优化低铝渣流动性能的方法，以解决高炉原料中进口矿入炉比例的增加所带来的高炉渣中Al2O3含量提升而恶化炉渣流动性能，影响高炉顺行的问题；
本发明提供的技术方案，具体为，一种优化低铝渣流动性能的方法，该方法包括：
1)计算炼铁时高炉低铝渣中的Al2O3含量；
2)控制调节高炉生产用入炉原料的成分及投入量；
3)根据入炉原料的成分及投入量调节高炉低铝渣中镁铝比及二元碱度值；
4)通过现场取样利用XRF检测分析炉渣成分，并进行归一化处理；
5)根据炉渣成分，计算炉渣结晶过程中的黄长石析出量，以此验证步骤3)中高炉低铝渣中镁铝比及二元碱度值的合理性，最终优化了低铝渣流动性能。
具体地，高炉冶炼过程中控制炉温不低于1450℃。
具体地，所述步骤1)中高炉低铝渣中Al2O3的质量百分含量需在11.34～12.07％的范围内。
具体的，所述高炉低铝渣中镁铝比控制为0.55～0.65，二元碱度控制为1.14～1.23。
具体地，所述高炉低铝渣镁铝比MgO/Al2O3值的计算式为；
Figure BDA0002840579530000021
式1中w(MgO)为低铝渣中MgO所占炉渣成分的百分含量，w(Al2O3)为低铝渣中Al2O3所占炉渣成分的百分含量；
所述低铝渣二元碱度R2值的计算式为；
Figure BDA0002840579530000022
式2中w(CaO)为低铝渣中CaO所占炉渣成分的百分含量，w(SiO2)为低铝渣中SiO2所占炉渣成分的百分含量。
具体地，所述步骤5)中采用Factsage热力学方法计算炉渣结晶过程中的黄长石析出量。
本发明通过控制炉渣二元碱度及镁铝比，促使渣中镁铝黄长石的占比逐渐增加，并在微观层面简化炉渣的网络结构从而降低了炉渣黏度及熔化性温度，极大程度优化炉渣的流动性能，并为目前钢铁企业普遍存在的MgO/Al2O3值较高引发的冶炼过程中渣量过大、镁资源浪费以及冶炼过程中如何判断炉渣的MgO/Al2O3值是否合理等问题提供有效的解决思路。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开实施例提供的传统冶炼工艺高炉渣的粘度-温度曲线图；
图2为本发明公开实施例提供的高炉渣粘度-温度曲线图；
图3本发明公开实施例提供的炉渣在冷却结晶过程中黄长石的析出量曲线图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的系统的例子。
为解决现有技术中，高炉原料中进口矿入炉比例的增加所带来的高炉低铝渣中Al2O3含量提升而恶化炉渣流动性能，影响高炉顺行的难题，本实施方案提供一种保证高炉炉况稳定且在炉渣脱硫能力不恶化的前提下，优化低铝渣流动性的方法。
一种优化低铝渣流动性能的方法，该方法包括：
1)按照现有的冶炼方式，从炉顶装入炉料，并开始冶炼；
2)高炉进入正常状态后，在高炉冶炼过程中控制炉温不低于1450℃，高炉渣中镁铝比控制在0.55～0.65，二元碱度控制在1.14～1.23，为了实现更好的优化目的，该方法中要求高炉渣中Al2O3的质量百分含量在11.34～12.07％范围内；
3)正常出铁；
为了再次验证上述比例的控制下，炉渣中成分的改善，采用以下分析方法进行验证；
4)现场取样利用XRF检测分析炉渣成分，并进行归一化处理；
5)根据炉渣成分，利用Factsage热力学软件计算炉渣结晶过程中的黄长石析出量。根据计算结果，发现采用上述镁铝比及二元碱度提高了炉渣矿相中黄长石所占比例；
其中，低铝渣MgO/Al2O3值得计算式为；
Figure BDA0002840579530000041
公式1中w(MgO)为低铝渣中MgO所占炉渣成分的百分含量，w(Al2O3)为低铝渣中Al2O3所占炉渣成分的百分含量；
低铝渣二元碱度R2值得计算式为；
Figure BDA0002840579530000042
式2中w(CaO)为低铝渣中CaO所占炉渣成分的百分含量，w(SiO2)为低铝渣中SiO2所占炉渣成分的百分含量；
经过上述验证方法也可以反向用来判定低铝渣成分中的MgO/Al2O3是否需要调节；避免炉渣中较高的MgO/Al2O3增大了冶炼的渣量、能耗及镁资源的消耗量；
本发明炉渣各组分的质量百分含量，均通过控制调节高炉生产所用入炉原料的成分及投入量来实现炉渣组分的改变；
本发明所述渣系结晶过程中固相黄长石含量根据炉渣成分，通过Factsage7.1热力学软件计算得出。
应用上述方法，经验证能够降低低铝渣的粘度，优化炉渣的流动性能，同时还能够保障炉渣的脱硫能力；抑制低铝渣中高熔点物相硅灰石及假硅灰石的形成，促进低铝渣中低熔点矿物黄长石的析出，简化了低铝渣的网络结构，降低了低铝渣的熔化性温度。
下面结合具体的实施例对本发明进行更近一步的解释说明，但是并不用于限制本发明的保护范围。
实施例1
一种优化低铝渣流动性能的方法，包括如下步骤：
1)按照传统冶炼方式，在2858m3高炉进行实际冶炼，从炉顶装入炉料，并开始冶炼；
2)高炉冶炼过程中控制高炉渣中镁铝比控制在0.55，二元碱度控制在1.23，高炉渣中Al2O3的质量百分含量为11.87％；
3)正常出铁；
4)现场取样利用XRF检测手段分析炉渣成分，并进行归一化处理；
5)根据炉渣成分，利用Factsage热力学软件计算炉渣结晶过程中的黄长石析出量。
实施例2
一种优化低铝渣流动性能的方法，包括如下步骤：
1)按照传统冶炼方式，在2858m3高炉进行实际冶炼，从炉顶装入炉料，并开始冶炼；
2)高炉冶炼过程中控制高炉渣中镁铝比控制在0.65，二元碱度控制在1.21，高炉渣中Al2O3的质量百分含量控制在12.01％；
3)正常出铁；
4)现场取样利用XRF检测手段分析炉渣成分，并进行归一化处理；
5)根据炉渣成分，利用Factsage热力学软件计算炉渣结晶过程中的黄长石析出量；
采用实施例1和实施例2记载的方法在2858m3高炉进行实际冶炼所得的数据同未经优化的传统冶炼方法进行对比，炉渣成分如表1所示，
表1传统冶炼工艺以及本发明实施例1和实施例2的高炉渣的主要化学成分
Figure BDA0002840579530000051
对获得的高炉渣进行粘度测定并从图2信息中得到炉渣熔化性温度，检测数据如表2；
表2不同温度下炉渣的粘度及炉渣的熔化性温度
Figure BDA0002840579530000052
Figure BDA0002840579530000061
根据表2、图1、图2及图3的测定结果可以看出，采用本发明方法的实施例1和实施例2所冶炼出炉渣的流动性能较传统工艺流动性均有明显的改善，降低了炉渣的熔化性温度、粘度；这对高炉稳定顺行及高炉的脱硫均起到积极作用，也从根本上解决了目前高炉冶炼中低铝高炉渣中MgO/Al2O3过高引发渣量过大及成本过高等问题，有效控制了吨铁冶炼成本，并为今后高炉冶炼中加大成本更低资源储备更丰富的高铝矿石的入炉量提供可能。因此，采用本发明方法指导高炉实际生产，既能获得流动性能极佳并具备良好的脱硫能力的高炉渣还可提高生铁的优质率，降低高炉冶炼的成本。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种优化低铝渣流动性能的方法，其特征在于，该方法包括：
1)计算炼铁时高炉低铝渣中的Al2O3含量；
2)控制调节高炉生产用入炉原料的成分及投入量；
3)根据入炉原料的成分及投入量调节高炉低铝渣中镁铝比及二元碱度值；
4)通过现场取样利用XRF检测分析炉渣成分，并进行归一化处理；
5)根据炉渣成分，计算炉渣结晶过程中的黄长石析出量，以此验证步骤3)中高炉低铝渣中镁铝比及二元碱度值的合理性，最终优化了低铝渣流动性能。
2.根据权利要求1所述的一种优化低铝渣流动性能的方法，其特征在于，高炉冶炼过程中控制炉温不低于1450℃。
3.根据权利要求1所述的一种优化低铝渣流动性能的方法，其特征在于，所述步骤1)中高炉低铝渣中Al2O3的质量百分含量需在11.34～12.07％的范围内。
4.根据权利要求1所述的一种优化低铝渣流动性能的方法，其特征在于，所述高炉低铝渣中镁铝比控制为0.55～0.65，二元碱度控制为1.14～1.23。
5.根据权利要求4所述的一种优化低铝渣流动性能的方法，其特征在于，
所述高炉低铝渣镁铝比MgO/Al2O3值的计算式为；
Figure FDA0002840579520000011
式1中w(MgO)为低铝渣中MgO所占炉渣成分的百分含量，w(Al2O3)为低铝渣中Al2O3所占炉渣成分的百分含量；
所述低铝渣二元碱度R2值的计算式为；
Figure FDA0002840579520000012
式2中w(CaO)为低铝渣中CaO所占炉渣成分的百分含量，w(SiO2)为低铝渣中SiO2所占炉渣成分的百分含量。
6.根据权利要求1所述的一种优化低铝渣流动性能的方法，其特征在于，所述步骤5)中采用Factsage热力学方法计算炉渣结晶过程中的黄长石析出量。
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