CN113528743B - 一种基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂、制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂，属于转炉冶炼技术领域，以质量分数计，所述转炉调渣剂通过以下原料制得：用后中间包涂抹料：50％～70％，焦炭末：5％～15％，蓝铜矿：1％～5％，水：5～10％，轻烧镁粉：10％～25％；所述转炉调渣剂粒度为5～15mm。该调渣剂以用后中间包涂抹料为原料，降低溅渣护炉成本的同时还能实现用后中间包涂抹料废弃物的再利用，具有很高的经济效益和社会效益。本发明还提供了一种基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂的制备方法及应用。
Description
技术领域
本发明属于转炉冶炼技术领域，涉及一种基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂、制备方法及应用。
背景技术
中间包涂抹料用于中间包内衬工作层，具有良好的耐高温和抗渣侵蚀作用，主要成分为MgO。每浇次结束后，翻包后，中间包涂抹料一般作为工业垃圾处理，产生量约为每浇次6吨，以年产钢量800万吨钢铁企业为例，用后中间包涂抹料的产生量约为2.5万吨/年。若能对该类固体废弃物进行再利用，则具有很高的经济效益和社会效益。
炼钢工艺过程中进行溅渣护炉操作是提高炉龄的必要手段，该技术最先是在美国共和钢公司的大湖分厂，由普莱克斯气体有限公司开发的。基本原理是在转炉出钢后,通过Mg质调质剂，调整终渣成分，并通过喷枪向渣中吹氮气，使炉渣溅起并附着在炉衬上,形成对炉衬的保护层，减轻炼钢过程对炉衬的机械冲刷和化学侵蚀,从而达到保护炉衬、提高炉龄的目的。我国从l994年开始转炉溅渣护炉试验，采用和发展的速度很快，鞍钢、首钢、宝钢、武钢、太钢等一些转炉厂采用溅渣护护技术，炉龄大幅度提高，取得了明显效果。然而在转炉的溅渣护炉操作中，需要大量Mg质调质剂调整终渣成分，提高了溅渣护炉成本。
发明内容
为了解决溅渣护炉成本的技术问题，本发明提供了一种基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂，该调渣剂以用后中间包涂抹料为原料，降低溅渣护炉成本的同时还能实现用后中间包涂抹料废弃物的再利用，具有很高的经济效益和社会效益。
本发明还提供了一种基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂的制备方法及应用。
本发明通过以下技术方案实现：
一种基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂，以质量分数计，所述转炉调渣剂通过以下原料制得：
用后中间包涂抹料：50％～70％，焦炭末：5％～15％，蓝铜矿：1％～5％，水：5～10％，轻烧镁粉：10％～25％；
所述转炉调渣剂粒度为5～15mm。
其中，以质量分数计，所述用后中间包涂抹料的化学成分包括：CaO:5％～15％，SiO2:0～10％，MgO:50％～85％，其余为不可避免杂质。
进一步的，所述焦炭末中碳的质量百分数为85％～95％。
进一步的，所述蓝铜矿的主要成分为Cu3(CO3)2(OH)2，其中，Cu3(CO3)2(OH)2的质量百分数为50％～60％。
一种基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂的制备方法，包括：
中间包翻包后，将用后中间包涂抹料分拣，并破碎，粒度1～3mm；
将用后中间涂抹料颗粒、焦炭末、蓝铜矿、水和轻烧镁粉按上述原料配比混合均匀，混匀后压制成块状物料，块状物料粒度为5～15mm。
一种基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂在溅渣护炉工艺中的应用，包括：
转炉出钢结束，炉渣留在所述转炉中；
向所述转炉中的炉渣加入所述转炉调渣剂；
底吹CO2后进行溅渣护炉操作。
进一步的，所述转炉调渣剂相对于炉渣的加入量为200～500kg/t炉渣。
进一步的，所述底吹CO2的流量为10～30Nm3/h，底吹时间为2～4min。
进一步的，所述转炉为顶底复吹转炉，所述转炉容量为200～300t。
进一步的，所述溅渣护炉操作中，以15000～19000m3/h的流量顶吹氮气，顶吹时间为2～4min。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明一种基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂，对用后中间包涂抹料进行了再利用，达到固废循环利用的目的，同时替代了传统溅渣护炉过程中的调渣剂的使用，降低了溅渣护炉工艺成本，提高了溅渣护炉效果，具有很高的经济效益和社会效益。
附图说明
为了更清楚地说明本申请中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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它的附图。
图1是本发明一种基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂的制备方法流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
中间包涂抹料用于中间包内衬工作层，具有良好的耐高温和抗渣侵蚀作用，主要成分为MgO。在炼钢工艺中，每年都会产生大量中间包涂抹料。若能对该类固体废弃物进行再利用，则具有很高的经济效益和社会效益，而在转炉的溅渣护炉操作中，需要大量Mg质调质剂调整终渣成分，无形中提高了溅渣护炉成本。
基于此，本发明提供一种基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂，以用后中间包涂抹料为原料，替代了传统溅渣护炉过程中的调渣剂的使用，降低溅渣护炉成本的同时，实现了固废循环再利用。
具体的，一种基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂，以质量分数计，所述转炉调渣剂通过以下原料制得：
用后中间包涂抹料：50％～70％，焦炭末：5％～15％，蓝铜矿：1％～5％，水：5～10％，轻烧镁粉：10％～25％；
所述转炉调渣剂粒度为5～15mm。
其中，以质量分数计，所述用后中间包涂抹料的化学成分包括：CaO:5％～15％，SiO2:0～10％，MgO:50％～85％，其余为不可避免杂质。
进一步的，所述焦炭末中碳的质量百分数为85％～95％。
进一步的，所述蓝铜矿的主要成分为Cu3(CO3)2(OH)2，其中，Cu3(CO3)2(OH)2的质量百分数为50％～60％。蓝铜矿受热易分解，温度在200℃以上分解产生CO2，Cu3(CO3)2(OH)2＝3CuO+2CO2↑+H2O。
本发明转炉调渣剂成分中，中间包涂抹料为调渣剂提供MgO，焦炭末用于调节炉渣氧化性，蓝铜矿预热快速分解，爆裂为小颗粒，加速镁质物料在渣中快速溶解，目的是为了快速形成均匀稳定的高粘度渣，轻烧镁粉一方面增加MgO含量，另一方面作为粘结剂使用。
制得的转炉调渣剂的主要组成为MgO、CaCO3和C，MgO可以提高炉渣的粘度至饱和或过饱和；CaCO3高温分解，一方面释放的CO2可使Mg质转炉调渣剂快速破裂，加快与终渣反应，另一方面提高了炉渣碱度；C与炉渣中的FeO反应，可降低熔渣氧化性，抑制炉衬砖表面的氧化脱碳，减轻高温渣对炉衬砖的侵蚀冲刷。
为了快速调整炉渣的粘度和氧化性，将转炉调渣剂粒度控制在5～15mm，粒度过大，反应界面小，反应速度慢，粒度过小，加入过程中容易被除尘风机吸入除尘系统。
一种基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂在溅渣护炉工艺中的应用，如图1所示，包括：
S1.转炉出钢结束，炉渣留在所述转炉中；
S2.向所述转炉中的炉渣加入所述转炉调渣剂；
S3.底吹CO2后进行溅渣护炉操作。具体为：降低氧枪枪位至1.5～2.0m,通过氧枪喷吹N2，使稠化后的炉渣在气体的作用下飞溅并粘在炉衬表面，形成炉衬保护层。进一步的，所述底吹CO2的流量为10～30Nm3/h，底吹时间为2～4min。CO2吹气时间过短，还原反应不完全，吹气时间过长，影响生产节奏。
综上所述,本发明在炼钢工艺中对用后中间包涂抹料进行了再利用，达到固废循环利用的目的，替代了传统溅渣护炉过程中的调渣剂的使用。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请一种基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂、制备方法及应用进行详细说明。
实施例1
将用后中间包涂抹料70％，蓝铜矿1％，焦炭12％，轻烧镁粉14％，水3％，混合均匀造块；转炉吨位为300t，转炉冶炼出钢后，炉渣留在炉内，炉渣MgO含量7％，FeO含量21％；向所述转炉中的炉渣加入Mg质转炉调渣剂1t，调节终渣粘度和氧化性；底吹CO2气体3min，流量25Nm3/h。吹气后进行溅渣护炉操作，以19000m3/h的流量顶吹氮气2min；结束后，倾转炉体，倒掉炉内剩余炉渣混合物。
本发明在炼钢工艺中对用后中间包涂抹料进行了再利用，达到固废循环利用的目的，替代了传统溅渣护炉过程中的调渣剂的使用。调质后炉渣MgO含量达到9.2％，FeO含量达到17％，节省调渣剂1t。
实施例2
将用后中间包涂抹料65％，蓝铜矿1.2％，焦炭15％，轻烧镁粉12％，水5％，混合均匀造块；转炉吨位为210t，转炉冶炼出钢后，炉渣留在炉内，炉渣MgO含量6.0％，FeO含量23％；向所述转炉中的炉渣加入Mg质转炉调渣剂1.2t，调节终渣粘度和氧化性；底吹CO2气体3min，流量22Nm3/h。吹气后进行溅渣护炉操作，以15000m3/h的流量顶吹氮气2min；结束后，倾转炉体，倒掉炉内剩余炉渣混合物。
本发明在炼钢工艺中对用后中间包涂抹料进行了再利用，达到固废循环利用的目的，替代了传统溅渣护炉过程中的调渣剂的使用。本次操作炉渣MgO含量达到9.5％，FeO含量达到18％，节省调渣剂1.2t。
对比例1
转炉吨位为300t，转炉冶炼出钢后，炉渣留在炉内，炉渣MgO含量6.2％，FeO含量22％；向所述转炉中的炉渣加入外购调渣剂1.5t，本次操作炉渣MgO含量达到9.0％，FeO含量达到20.1％。采用外购调渣剂，成本高，调质后炉渣FeO偏高，炉衬侵蚀速率增加。
对比例2
将用后中间包涂抹料82％，蓝铜矿1％，轻烧镁粉14％，水3％，混合均匀造块；转炉吨位为300t，转炉冶炼出钢后，炉渣留在炉内，炉渣MgO含量7％，FeO含量21％；向所述转炉中的炉渣加入Mg质转炉调渣剂1t。进行溅渣护炉操作，以19000m3/h的流量顶吹氮气2min；结束后，倾转炉体，倒掉炉内剩余炉渣混合物。本次操作炉渣MgO含量达到9.0％，FeO含量达到21.2％，由于原料中未添加焦炭，调质后炉渣FeO偏高，炉衬侵蚀速率增加。
对比例3
将用后中间包涂抹料66.2％，焦炭15％，轻烧镁粉12％，水5％，混合均匀造块；转炉吨位为210t，转炉冶炼出钢后，炉渣留在炉内，炉渣MgO含量6.0％，FeO含量23％；向所述转炉中的炉渣加入Mg质转炉调渣剂1.2t，调节终渣粘度和氧化性；底吹CO2气体3min，流量22Nm3/h。吹气后进行溅渣护炉操作，以15000m3/h的流量顶吹氮气2min，溅渣过程炉渣稠化时间约为2分钟，溅渣效果差。本次操作由于原料中未添加蓝铜矿，调渣剂加入炉渣后不能迅速爆裂成渣，因此炉渣稠化时间较长，溅渣护炉效果差。
对比例4
将用后中间包涂抹料59.2％，焦炭15％，蓝铜矿7％，轻烧镁粉12％，水5％，混合均匀造块；转炉吨位为210t，转炉冶炼出钢后，炉渣留在炉内，炉渣MgO含量6.0％，FeO含量23％；向所述转炉中的炉渣加入Mg质转炉调渣剂1.2t，调节终渣粘度和氧化性；底吹CO2气体3min，流量22Nm3/h。吹气后进行溅渣护炉操作，以15000m3/h的流量顶吹氮气2min，溅渣过程炉渣稠化时间约为2分钟，溅渣效果差。本次操作炉渣MgO含量达到8.0％，FeO含量达到18.2％，由于原料中添加蓝铜矿过量，调渣剂终渣MgO偏低，因此炉渣稠化时间较长，溅渣护炉效果差。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂，其特征在于，以质量分数计，所述转炉调渣剂通过以下原料制得：
用后中间包涂抹料：50％～70％，焦炭末：5％～15％，蓝铜矿：1％～5％，水：5～10％，轻烧镁粉：10％～25％；
所述转炉调渣剂粒度为5～15mm；
以质量分数计，所述用后中间包涂抹料的化学成分包括：CaO:5％～15％，SiO2:0～10％，MgO:50％～85％，其余为不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的一种基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂，其特征在于，所述焦炭末中碳的质量百分数为85％～95％。
3.根据权利要求1所述的一种基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂，其特征在于，所述蓝铜矿的主要成分为Cu3(CO3)2(OH)2，其中，Cu3(CO3)2(OH)2的质量百分数为50％～60％。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂的制备方法，其特征在于，包括：
中间包翻包后，将用后中间包涂抹料分拣，并破碎，粒度1～3mm；
将用后中间包涂抹料颗粒、焦炭末、蓝铜矿、水和轻烧镁粉按权利要求1中的原料配比混合均匀，混匀后压制成块状物料，块状物料粒度为5～15mm。
5.如权利要求1-3中任一项所述的转炉调渣剂在溅渣护炉工艺中的应用，其特征在于，包括：
转炉出钢结束，炉渣留在所述转炉中；
向所述转炉中的炉渣加入所述转炉调渣剂；
底吹CO2后进行溅渣护炉操作。
6.根据权利要求5所述的一种基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂在溅渣护炉工艺中的应用，其特征在于，所述转炉调渣剂相对于炉渣的加入量为200～500kg/t炉渣。
7.根据权利要求5所述的一种基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂在溅渣护炉工艺中的应用，其特征在于，所述底吹CO2的流量为10～30Nm3/h，底吹时间为2～4min。
8.根据权利要求5所述的一种基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂在溅渣护炉工艺中的应用，其特征在于，所述转炉为顶底复吹转炉，所述转炉容量为200～300t。
9.根据权利要求5所述的一种基于用后中间包涂抹料的转炉调渣剂在溅渣护炉工艺中的应用，其特征在于，所述溅渣护炉操作中，以15000～19000m3/h的流量顶吹氮气，顶吹时间为2～4min。
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