CN113862414B

CN113862414B - 基于电炉除尘灰的高炉铁水脱碳方法

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Publication number: CN113862414B
Application number: CN202010614302.3A
Authority: CN
Inventors: 张永杰; 陈立军; 孙国伟; 陈国军; 王明月
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2023-04-11
Anticipated expiration: 2040-06-30
Also published as: CN113862414A

Abstract

本发明涉及一种基于电炉除尘灰的高炉铁水脱碳方法，其步骤依次包括：准备脱碳剂基料，脱碳剂基料的原料包括电炉除尘灰；将脱碳剂基料与无机粘结剂混合作为混合料，再与水混合后制成小块并烘干得到块状脱碳剂，所述无机粘结剂占混合料重量的5~8%；将块状脱碳剂装填至排空的鱼雷罐车内底部，块状脱碳剂的用量为灌装至鱼雷罐车的铁水重量的3~6%，鱼雷罐车余热对块状脱碳剂进行预热；将铁水倒灌至鱼雷罐车内，铁水温度为1330~1500℃，铁水与块状脱碳剂接触并氧化反应进行脱碳处理。本发明操作简便、易于实现，从根源上解决石墨粉尘污染问题，在确保脱碳效果的同时能有效利用废弃物资源，投资少、成本低。

Description

基于电炉除尘灰的高炉铁水脱碳方法

技术领域

本发明涉及炼钢过程中铁水脱碳技术，特别涉及一种基于电炉除尘灰的高炉铁水脱碳方法。

背景技术

在当前钢铁生产工艺基本趋于成熟和稳定的基础上，不断改进装备之间的“界面”技术是优化生产指标的有效措施，其中，高炉与转炉（混铁炉）间的铁钢界面尤为重要，即炼铁厂高炉出来的铁水（温度约为1500℃）灌装到鱼雷罐车中，然后经鱼雷罐车将铁水运输到炼钢厂的混铁炉或转炉铁水包中，这一过程中，由于散热损失导致铁水温度急剧下降至1320℃左右，100℃以上的温降导致碳在铁水中的溶解度大幅下降，导致大量碳粉析出，产生大量高温烟尘，甚至可见大量片状石墨，经检测分析，烟尘主要成分为碳和铁，含量超过70%~80%。有研究表明，铁水温度每降低100℃，碳的饱和溶解度平均下降0.24%，即1吨铁水析出碳约2.4kg，由此日周转千吨铁水的铁钢界面将产生数十吨含碳粉尘。这不仅浪费大量碳、铁资源，还影响了大气质量、对设备和人体均造成较大伤害，例如片状石墨粉尘掉落在行车轨面时车辆易发生打滑，又如部分碳与铁形成Fe₃C析出时对生产现场的带磁场电器设备影响极大，严重影响到电器的散热、绝缘性能和使用寿命。另外，石墨粉尘光滑易粘附，接触人体皮肤易引起皮肤瘙痒、红肿等症状。

目前解决这一问题的方法有几种：一是，采用抽风除尘方法来净化空气；二是，改进鱼雷罐车的外部保温结构来降低罐内铁水热损失，从而减少运输过程中的铁水温降；三是，鱼雷罐车采用加盖方式，减少铁水热损失。第一种方法受工艺操作制约，除尘烟罩与其它设备运行相冲突，设备布置困难，维修运行费用高，烟尘补集效果不佳，并且治标不治本。后两种方法取得一定的成效，但仍然避免不了大量石墨粉尘的产生，因为高炉出来的碳饱和铁水必然会在温降过程中发生碳析出。

因此，有必要在现有技术的基础上，从根源解决问题，即通过降低铁水中的碳含量来降低石墨粉尘污染。为此，某钢铁企业在对铁水样品进行降碳试验时，采用滇滩矿、巴西粉、预混粉、烧结返矿等铁精矿粉作为脱碳剂，将脱碳剂装入25kg的编织袋，在高炉出铁水时，人工从高炉炉前小坝后的铁沟中加入矿粉。虽然该试验方法能实现铁水降碳，但仍存在如下问题：一是，铁精矿粉作为脱碳剂，成本比较高；二是，向铁水中直接加入室温下的滇滩矿粉后会造成铁水降温20℃左右，所造成的热损失较大，加剧了含碳粉尘的产生；三是，现场使用铁精矿粉时，是在高炉出铁水时以人工方式直接向铁水沟加入由编织袋包装的滇滩矿粉，易导致铁水喷溅、物料损失，并且存在安全隐患。

另外，电炉除尘灰是电炉炼钢时经捕集器、烟道、最后经袋式除尘器处理捕集的电炉烟尘，约占电弧炉炼钢产出炉料装入量的1~2%。一般来说，电炉除尘灰中TFe全铁含量为43.17~46.82%，FeO重量百分比为15.00~17.00%，Fe₂O₃重量百分比为45.00~48.00%。电炉除尘灰中还存在大量对高炉生产危害较大的元素，例如锌、钾、钠氧化物会造成高炉炉壁结瘤，恶化高炉炉况，影响高炉顺行和炉龄，又如铅在高炉炉缸内聚集将会影响高炉使用寿命，存在安全隐患。因此，电炉除尘灰不能直接加入高炉使用，是一种难以回收利用的冶金工业固体废弃物。国内对于电炉除尘灰的处理，大多是采用填埋或弃置的方法，既对环境造成污染，又浪费金属资源，也有采取浸出、湿法和火法等工艺对电炉除尘灰进行提铁、提锌处理，但存在操作难度大、倒运过程中二次污染和异地建厂投资较高等问题，而且火法、湿法及其结合的处理工艺投资大、成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电炉除尘灰的高炉铁水脱碳方法，采用电炉除尘灰作为脱碳剂基料的主要原料制得脱碳剂，在高炉铁水进入到鱼雷罐车的过程中，将脱碳剂施加于铁水中，使脱碳剂中的铁氧化物和高炉铁水中的碳进行氧化反应从而实现铁水脱碳。

本发明是这样实现的：

一种基于电炉除尘灰的高炉铁水脱碳方法，其步骤包括：

步骤一，准备脱碳剂基料，脱碳剂基料的原料包括电炉除尘灰；

步骤二，将脱碳剂基料与无机粘结剂混合作为混合料，再与水混合后制成小块并烘干得到块状脱碳剂，所述无机粘结剂占混合料重量的5~8%；

步骤三，将块状脱碳剂装填至排空的鱼雷罐车内底部，块状脱碳剂的用量为灌装至鱼雷罐车的铁水重量的3~6%，鱼雷罐车余热对块状脱碳剂进行预热；

步骤四，将铁水倒灌至鱼雷罐车内，铁水温度为1330~1500℃，铁水与块状脱碳剂接触并氧化反应进行脱碳处理。

所述步骤一中，所述电炉除尘灰经焙烧制成脱碳剂基料，焙烧条件为：空气中焙烧、温度为800~1000℃，时间为1~3小时。

所述步骤一中，所述脱碳剂基料的原料还包括铁精矿粉，将电炉除尘灰和铁精矿粉共混，电炉除尘灰的重量百分比为1~99%，其余为铁精矿粉，所述铁精矿粉中的TFe含量为50~67%。

所述步骤一中，所述脱碳剂基料的原料还包括轧钢氧化铁皮，将电炉除尘灰和轧钢氧化铁皮共混，电炉除尘灰的重量百分比为1~99%，其余为轧钢氧化铁皮。

所述步骤一中，所述脱碳剂基料的原料还包括铁精矿粉和轧钢氧化铁皮，将电炉除尘灰、铁精矿粉和轧钢氧化铁皮共混，其相应的重量百分比为50~70%、10~30%、10~30%。

所述电炉除尘灰共混前先作焙烧处理，焙烧条件为：空气中焙烧、温度为800~1000℃，时间为1~3小时。

所述步骤二中，将混合料与水充分混合制浆、压制成小块，或将混合料与水充分混合后直接造球得到球形小块。

所述步骤二中，所述块状脱碳剂的块体尺寸为0.3~5cm，

所述步骤四中，当块状脱碳剂与铁水混合脱碳时，铁水温度为1400~1500℃。

所述步骤二中，将部分的脱碳剂基料制成粉状脱碳剂；所述步骤三中，在连接高炉铁水口和鱼雷罐车的铁水沟内预先铺设粉状脱碳剂；所述步骤四中，铁水流经铁水沟时与粉状脱碳剂接触并氧化反应进行预脱碳处理。

本发明基于电炉除尘灰的高炉铁水脱碳方法，首先，通过向高炉出来的铁水中加入电炉除尘灰为脱碳剂或电炉除尘灰为基料的脱碳剂，在铁水温度1330~1500℃的高温下脱碳剂与铁水中的碳发生氧化还原反应，有效地将铁水中的碳氧化脱除，实现对高炉出铁的预处理脱碳，从根源上解决钢铁企业铁水倒装环节石墨粉尘的污染问题，采用这样的脱碳剂对高炉铁水脱碳作用明显，有效减少了铁水析碳量，缓解炼钢过程中石墨粉尘污染问题，并且充分利用了废弃物资源，回收了电炉除尘灰中的铁，提高了电炉除尘灰的利用价值。特别是，电炉除尘灰的Fe₂O₃含量达到约45%以上，由于Fe₂O₃在高温下具有较强的氧化性，可将铁水中所含的C氧化成CO或CO₂脱去，同时电炉除尘灰中的铁元素也得到了高效回收。而且，经有氧焙烧的电炉除尘灰，其碳含量基本为0，且所含Fe₂O₃可达到约64%以上，进一步改善了电炉除尘灰的脱碳效率，再通过与铁精矿粉或轧钢氧化铁皮共混，能综合地提高混合料中铁氧化物的占比，也提高了脱碳剂的氧化脱碳效率。

其次，在脱碳剂的施加方式上，可将部分脱碳剂基料制成粉状脱碳剂并预先铺陈在连接高炉和鱼雷罐车之间的铁水流通槽道（铁水沟）内，对流经的铁水进行预脱碳，由于铁水呈流动状态依次流过铁水沟，能与粉状脱碳剂充分接触并反应脱碳。同时，将脱碳剂基料制成小块的块状脱碳剂并放置在已排空铁水的鱼雷罐车内，在鱼雷罐车由炼钢厂返回炼铁厂的过程中，鱼雷罐车的余热对块状脱碳剂进行预加热，使得块状脱碳剂由常温升高至800~1000℃，减少了块状脱碳剂与高温铁水（一般在1480℃）接触时发生的热损失，避免温降过大加剧析碳现象，而且高炉铁水灌倒入鱼雷罐车内冲击块状脱碳剂，使块状脱碳剂和铁水实现充分混合和接触，将铁水中的碳脱除，无需搅拌操作。另外，通过对电炉除尘灰进行压块处理制成块状脱碳剂，有利于减少铁水喷溅和物质损失，有效地提高了利用率。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：操作简便、易于实现，从根源上解决石墨粉尘污染问题，在确保脱碳效果的同时能有效利用废弃物资源，投资少、成本低。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明基于电炉除尘灰的高炉铁水脱碳方法是在鱼雷罐车内预先加入以电炉除尘灰为主要原料的脱碳剂，在高炉出来的铁水灌装入鱼雷罐车内的过程中，使高炉铁水和脱碳剂发生氧化反应进行脱碳处理，从根源上减少碳粉尘的产生。具体包括如下步骤：

步骤一，准备脱碳剂基料，脱碳剂基料的原料以电炉除尘灰为主，电炉除尘灰可以单独直接使用，也可以与铁精矿粉和/或轧钢氧化铁皮共混得到脱碳剂基料后进行使用。

所述电炉除尘灰的TFe全铁含量为43.17~46.82%，电炉除尘灰的化学组分按重量百分比为：Fe₂O₃：45.00~48.00%、FeO：15.00~17.00%、S：0.320~0.510%、SiO₂：2.50~4.50%、Al₂O₃：0.50~0.90%、CaO：9.00~11.00%、MgO：3.00~4.00%、MnO：1.0~2.0%、P₂O₅：0.250~0.350%、C：1.50-1.80%、ZnO：6.00~8.00%，其余杂质：3.50~5.50%。

由此可见，电炉除尘灰含有一定量的碳，在将其作为脱碳剂基料用于脱碳前可通过焙烧去掉碳，优选地，焙烧条件为：在空气中焙烧、焙烧温度为800~1000℃，焙烧时间为1~3小时，经焙烧后的电炉除尘灰，其碳含量接近为0，基本上全部二价铁转变成三价铁，能提供更好的氧化性。

在选择脱碳剂基料的原料时，选用了难以回收利用的电炉除尘灰，电炉除尘灰经焙烧或未经焙烧作为脱碳剂基料，或者电炉除尘灰经焙烧或未经焙烧与铁精矿粉、轧钢氧化铁皮至少其中之一按比例共混组成脱碳剂基料。具体地，组成脱碳剂基料的方式包括但不限于以下几种：1）将电炉除尘灰直接作为脱碳剂基料；2）将电炉除尘灰焙烧制成脱碳剂基料；3）将电炉除尘灰直接与铁精矿粉混合制成脱碳剂基料；4）电炉除尘灰直接与轧钢氧化铁皮混合制成脱碳剂基料；5）将电炉除尘灰直接与铁精矿粉及轧钢氧化铁皮混合制成脱碳剂基料；6）将电炉除尘灰焙烧后再与铁精矿粉混合制成脱碳剂基料；7）将电炉除尘灰焙烧后再与轧钢氧化铁皮混合制成脱碳剂基料；8）将电炉除尘灰焙烧后、再与铁精矿粉及轧钢氧化铁皮混合制成脱碳剂基料。

当电炉除尘灰与铁精矿粉共混组成脱碳剂基料时，电炉除尘灰的重量百分比为1~99%，其余为铁精矿粉，所述铁精矿粉中的TFe全铁含量为50~67%，例如：电炉除尘灰的重量百分比可以是99%、80%、75%或50%，其余为铁精矿粉。当电炉除尘灰与轧钢氧化铁皮共混组成脱碳剂基料时，电炉除尘灰的重量百分比为1~99%，其余为轧钢氧化铁皮，优选地，电炉除尘灰的重量百分比为50~99%，例如：电炉除尘灰的重量百分比可以是99%、80%、75%或50%，其余为铁精矿粉。当电炉除尘灰与铁精矿粉、轧钢氧化铁皮共混组成脱碳剂基料时，其相应的重量百分比为50~70%、10~30%、10~30%。

步骤二，将脱碳剂基料制成小块块状，其目的是，增大脱碳剂投加到高炉铁水中时的颗粒尺寸，防止发生高温喷溅带来的损失和安全问题。虽然，粉状脱碳剂也可直接与高炉出来的铁水混合，但如若投加方式不当则很容易产生喷溅，而且造成一定的物质损失，而块状脱碳剂则可减少喷溅产生。所述块状的具体形状不限，可为规则的圆柱形、矩形体、椭球形、球形或不规则的立体形状，块体的尺寸可为0.3~5cm。具体地，将脱碳剂基料与无机粘结剂混合作为混合料，再与适量水充分混合制浆、压制成小块并烘干后得到块状脱碳剂，或者将混合料与适量水充分混合后直接造球、烘干后得到小块球形的块状脱碳剂，其中，所述无机粘结剂占混合料重量的5~8%，优选地，无机粘结剂为膨润土、烘干条件为：烘干温度为110~120℃，烘干时间为3~5小时。

另外，还可将部分的脱碳剂基料制成粉状脱碳剂，用于铺设在铁水沟内对铁水进行预脱碳处理。其中，电炉除尘灰、铁精矿粉为粉料可直接作为粉状脱碳剂使用，而轧钢氧化铁皮不易制成粉料，如轧钢氧化铁皮粒度不大或为薄片型，也可直接铺设于铁水沟内。

步骤三，将块状脱碳剂装填至排空的鱼雷罐车内底部，借助鱼雷罐车余热对块状脱碳剂进行预热，块状脱碳剂的用量为灌装至鱼雷罐车的铁水重量的3~6%。另外，还可在连接高炉铁水口和鱼雷罐车的铁水沟内预先铺设粉状脱碳剂。

首先，最主要的脱碳剂的施加方式为：在铁水从鱼雷罐车中倒灌到炼钢厂转炉或铁水包中后，将块状脱碳剂装填至鱼雷罐车底部，在鱼雷罐车从炼钢厂返回炼铁厂的过程中对块状脱碳剂进行预热，块状脱碳剂的用量为准备灌入鱼雷罐车的铁水重量的3~6%。如脱碳剂用量过多，不仅导致铁水热损失过大、温降过快、加剧析碳，还会造成脱碳剂在有限时间内反应不完全；如脱碳剂用量过少，则无法确保高炉铁水的降碳量符合预期。其次，在高炉铁水流经铁水沟进入鱼雷罐车前还可进行预脱碳，即在连接高炉铁水口和鱼雷罐车的铁水沟内预先铺设粉状脱碳剂，使铁水流经粉状脱碳剂并发生反应实现脱碳，这样的施加方式，既不会出现大量喷溅，对流经的高炉铁水起到了部分的脱碳效果，也减少了对全部脱碳剂基料进行压块烘干的工作量。

步骤四，将铁水从高炉铁水口经铁水沟倒灌至鱼雷罐车内，铁水与脱碳剂接触并氧化反应进行脱碳处理。具体地，铁水流经铁水沟时可与预先铺设的粉状脱碳剂接触并氧化反应，铁水进入到鱼雷罐车内时与块状脱碳剂接触并氧化反应。当块状脱碳剂与铁水接触反应脱碳时，铁水温度为1330~1500℃，尤其是铁水温度在1400~1500℃时能实现较好的脱碳效果，这是由于铁水温度若低于1400℃则会导致反应速度较慢，相应的反应时间变长，可能导致脱碳剂部分残留、反应不完全。

实施例1

使用电炉除尘灰作为脱碳剂基料，与高炉铁水混合实现脱碳。表1列出了实施例1中的电炉除尘灰样品的TFe全铁含量、化学组分及其重量百分比，如下所示：

电炉除尘灰的粒径为10~50微米，将一定量的电炉除尘灰与无机粘结剂混合作为混合料，再与水充分混合均匀制浆、压制成块状，在110~120℃下烘干，时间为3~5小时，得到圆柱形块状脱碳剂，其直径为1cm、高为1.5cm，其中，无机粘结剂为膨润土，膨润土占混合料重量的5%。

从钢铁厂取样，每个铁块样品（约重500g）中的成分略有差异，为了使检测结果更准确，每个样品检测三次，取三次平均值，且每次实验都对铁块样品中的含碳量进行重复检测，铁块样品中Si、Mn平均含量分别为0.28%和0.20%。本实施例研究了不同用量的脱碳剂对铁水脱碳效果的影响，具体的是，分别向铁水中投加基于铁水重量的3%、4%和5%的电炉除尘灰块状脱碳剂，保持铁水温度为1450℃。表2列出了实施例1的铁块样品碳含量检测的实验结果，如下所示：

由表2可见，随着脱碳剂的用量增加，铁水中的降碳量呈现逐渐升高趋势，具有显著对的脱碳效果。同时，与现有技术中采用3%的滇滩矿在同样实验温度下实现约0.30%的降碳量，本实施例中使用电炉除尘灰作为脱碳剂，并对脱碳剂进行压块处理，减少铁水喷溅造成的损失，提高了有效利用率，可保持与现有技术相当的脱碳效果。

实施例2

使用电炉除尘灰作为脱碳剂基料，与高炉铁水混合实现脱碳。本实施例中的电炉除尘灰的化学组分、压块规格和压块步骤均与实施例1中的电炉除尘灰相同，且铁块样品的规格和检测方法均与实施例1相同。本实施例研究了不同铁水温度条件下，电炉除尘灰脱碳剂对铁水脱碳效果的影响，具体的是，保持脱碳反应的铁水温度分别为1330℃、1390℃和1450℃，且在每组温度实验中，电炉除尘灰的用量为铁水重量的4%，表3列出了实施例2的铁块样品碳含量检测的实验结果，如下所示：

由表3可见，在脱碳剂用量恒定的情况下，降碳量与脱碳反应时的铁水温度关系不大，1330℃时的降碳量与1450℃时的降碳量接近。由此，温度对脱碳效果几乎没有影响，结合实施例1的实验结果，降碳量取决于脱碳剂用量。从考虑反应完全和节省成本综合考虑，以电炉除尘灰作为脱碳剂基料、脱碳剂用量为4%时，铁水的降碳量即可达到0.38%以上。

实施例3

脱碳剂基料包括电炉除尘灰和铁精矿粉，本实施例中的电炉除尘灰与实施例1中的电炉除尘灰相同。电炉除尘灰与铁精矿粉（巴西铁精矿粉）按照重量百分比为80：20混合，再与无机粘结剂混合作为混合料，然后与水充分混合均匀制浆、压制成块状，在110~120℃下烘干，时间为3~5小时，得到圆柱形块状脱碳剂，其直径为1cm、高为1.5cm，其中，无机粘结剂为膨润土，膨润土占混合料重量的5%。表4列出了实施例3的铁精矿粉的TFe含量、化学组分及其重量百分比，如下所示：

本实施例研究了不同用量的脱碳剂对铁水脱碳效果的影响，具体的是，分别向铁水中投加基于铁水重量的3%和4%的块状脱碳剂，保持铁水温度为1450℃。铁块样品的规格和检测方法均与实施例1相同。表5列出了实施例3的铁块样品碳含量检测的实验结果，如下所示：

由表3可见，以电炉除尘灰与铁精矿粉作为脱碳剂基料，同样可以取得理想的降碳效果，当脱碳剂用量为3%时，铁水的降碳量可达到0.33%。

实施例4

使用电炉除尘灰作为脱碳剂基料，本实施例中的电炉除尘灰与实施例1中的电炉除尘灰相同。先对电炉除尘灰进行有氧焙烧，具体的焙烧条件为：在空气中焙烧、焙烧温度为800~1000℃，焙烧时间为1~3小时，焙烧后电炉除尘灰中的Fe₂O₃含量约为64.4%。然后采用实施例1中相同的压块规格和压块步骤，得到块状脱碳剂。

本实施例研究了不同用量的脱碳剂对铁水脱碳效果的影响，具体的是，分别向铁水中投加基于铁水重量的3%、4%和5%的块状脱碳剂，保持铁水温度为1450℃。铁块样品的规格和检测方法均与实施例1相同。表6列出了实施例4的铁块样品碳含量检测的实验结果，如下所示：

由表6可见，以经过焙烧处理的电炉除尘灰作为脱碳剂基料，相较于实施例1的试验结果，取得了更好的降碳效果，当脱碳剂用量为3%时，铁水的降碳量可达到0.33%。由此，电炉除尘灰经有氧焙烧后其所含Fe₂O₃含量提高，能进一步改善脱碳剂的氧化脱碳效率。

实施例5

脱碳剂基料包括电炉除尘灰和轧钢氧化铁皮，本实施例中的电炉除尘灰与实施例1中的电炉除尘灰相同。电炉除尘灰与轧钢氧化铁皮按照重量百分比为80：20混合，再与无机粘结剂混合作为混合料，然后与水充分混合后通过圆盘造球机造球，干燥后得到直径为2cm的球形的块状脱碳剂，其中，无机粘结剂为膨润土，膨润土占混合料重量的5%。轧钢氧化铁皮是钢坯在加热或热轧状态进行加工时形成的附着在表面上的金属铁氧化物，轧钢氧化铁皮厚度约为5~15微米，其主要化学组分的重量百分比为：Fe₂O₃：36%、FeO：62%。

本实施例研究了不同用量的脱碳剂对铁水脱碳效果的影响，具体的是，分别向铁水中投加基于铁水重量的3%和4%的块状脱碳剂，保持铁水温度为1450℃。铁块样品的规格和检测方法均与实施例1相同。表7列出了实施例5的铁块样品碳含量检测的实验结果，如下所示：

由表7可见，以电炉除尘灰与轧钢氧化铁皮共混作为脱碳剂基料，可取得非常理想的降碳效果，当脱碳剂用量为3%时，铁水的降碳量可达到0.32%，而且电炉除尘灰和轧钢氧化铁皮中的铁均实现了高效回用。由此，将电炉除尘灰与轧钢氧化铁皮共混作为脱碳剂基料得到的脱碳剂，不仅能有效降低铁水倒装环节中产生的石墨粉尘，同时还能对轧钢氧化铁皮中的铁元素进行有效回收利用。

实施例6

脱碳剂基料包括电炉除尘灰和铁精矿粉，本实施例中的电炉除尘灰与实施例1中的电炉除尘灰相同。先对电炉除尘灰进行有氧焙烧，具体的焙烧条件为：在空气中焙烧、焙烧温度为800~1000℃，焙烧时间为1~3小时，焙烧后电炉除尘灰中的Fe₂O₃含量约为64.4%。采用与实施例3相同的铁精矿粉（巴西铁精矿粉），将焙烧后的电炉除尘灰与铁精矿粉按照重量百分比为80：20混合，再与无机粘结剂混合作为混合料，然后与水充分混合均匀制浆、压制成块状，在110~120℃下烘干，时间为3~5小时，得到圆柱形块状脱碳剂，其直径为1cm、高为1.5cm，其中，无机粘结剂为膨润土，膨润土占混合料重量的5%。

本实施例研究了不同用量的脱碳剂对铁水脱碳效果的影响，具体的是，分别向铁水中投加基于铁水重量的3%和4%的块状脱碳剂，保持铁水温度为1450℃。铁块样品的规格和检测方法均与实施例1相同。表8列出了实施例6的铁块样品碳含量检测的实验结果，如下所示：

由表8可见，本实施例中的电炉除尘灰经焙烧后与铁精矿粉共混作为脱碳剂基料得到的脱碳剂，与实施例3中的未经焙烧的电炉除尘灰与铁精矿粉共混作为脱碳剂基料得到的脱碳剂进行比较，在相同条件下，本实施例中脱碳剂的脱碳效率略高。

实施例7

脱碳剂基料包括电炉除尘灰和轧钢氧化铁皮，本实施例中的电炉除尘灰与实施例1中的电炉除尘灰相同。先对电炉除尘灰进行有氧焙烧，具体的焙烧条件为：在空气中焙烧、焙烧温度为800~1000℃，焙烧时间为1~3小时，焙烧后电炉除尘灰中的Fe₂O₃含量约为65.4%。采用与实施例5相同的轧钢氧化铁皮，将焙烧后的电炉除尘灰与轧钢氧化铁皮按照重量百分比为80：20混合，再与无机粘结剂混合作为混合料，然后与水充分混合后通过圆盘造球机造球，干燥后得到直径为2cm的球形的块状脱碳剂，其中，无机粘结剂为膨润土，膨润土占混合料重量的5%。

本实施例研究了不同用量的脱碳剂对铁水脱碳效果的影响，具体的是，分别向铁水中投加基于铁水重量的3%和4%的块状脱碳剂，保持铁水温度为1450℃。铁块样品的规格和检测方法均与实施例1相同。表9列出了实施例7的铁块样品碳含量检测的实验结果，如下所示：

由表9可见，本实施例中的电炉除尘灰经焙烧后与轧钢氧化铁皮共混作为脱碳剂基料得到的脱碳剂，与实施例5中的未经焙烧的电炉除尘灰与轧钢氧化铁皮共混作为脱碳剂基料得到的脱碳剂进行比较，在相同条件下，本实施例中脱碳剂的脱碳效率更高。再与实施例6中的经焙烧的电炉除尘灰与铁精矿粉共混作为脱碳剂基料的脱碳剂进行比较，在相同条件下，两者的脱碳效率相当。但是，电炉除尘灰与轧钢氧化铁皮共混作为脱碳剂基料得到的脱碳剂，不仅能使高含铁量的轧钢氧化铁皮实现高效回收利用，而且还能减少向铁水中引入杂质元素量。

实施例8

脱碳剂基料包括电炉除尘灰、铁精矿粉和轧钢氧化铁皮，本实施例中的电炉除尘灰与实施例1中的电炉除尘灰相同。采用与实施例3相同的铁精矿粉（巴西铁精矿粉）和与实施例5相同的轧钢氧化铁皮，将电炉除尘灰与铁精矿粉、轧钢氧化铁皮按照重量百分比为66：17：17混合，再与无机粘结剂混合作为混合料，然后与水充分混合均匀制浆、压制成块状，在110~120℃下烘干，时间为3~5小时，得到圆柱形块状脱碳剂，其直径为1cm、高为1.5cm，其中，无机粘结剂为膨润土，膨润土占混合料重量的5%。表10列出了实施例8的铁块样品碳含量检测的实验结果，如下所示：

由表10可见，本实施例中的电炉除尘灰与铁精矿粉、轧钢氧化铁皮共混作为脱碳剂基料得到的脱碳剂，与实施例3中的电炉除尘灰与铁精矿粉共混作为脱碳剂基料得到的脱碳剂进行比较，在相同条件下，两者的脱碳效率相当。但是，本实施例中能使含铁量较高的轧钢氧化铁皮得到高效回收利用，并减少向铁水中引入杂质元素量。

以上实施例1~8是在实验室中已验证了各个实施例的脱碳剂与高炉铁水反应，确证可降低高炉铁水中的碳含量，从根源上减少高炉铁水因温降产生的大量石墨粉尘，从而缓解钢铁企业的粉尘污染问题、减轻除尘设备的负载。

在炼钢厂铁水倒装环节现场使用时，在脱碳剂的施加方式上，其一，待铁水从鱼雷罐车中倒灌到炼钢厂的转炉或铁水包之后，将块状脱碳剂装填至鱼雷罐车底部，使鱼雷罐车从炼钢厂返回炼铁厂的过程中，借助鱼雷罐车的余热将脱碳剂进行预热，减少脱碳剂直接与高炉铁水混合造成的铁水热损失；其二，在高炉出铁水之前，向连接高炉出来的铁水口与鱼雷罐车的铁水沟内铺设粉状脱碳剂，使铁水流经粉状脱碳剂并相互反应实现预脱碳，粉状脱碳剂可以快速与铁水沟内的铁水反应，且不会产生喷溅。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于电炉除尘灰的高炉铁水脱碳方法，其特征在于：其步骤如下：

步骤四，将铁水倒灌至鱼雷罐车内，铁水温度为1330~1500℃，铁水与块状脱碳剂接触并氧化反应进行脱碳处理；

所述步骤一中，所述电炉除尘灰经焙烧制成脱碳剂基料，焙烧条件为：空气中焙烧、温度为800~1000℃，时间为1~3小时；

所述电炉除尘灰的化学组分按重量百分比为：Fe₂O₃：45.00~48.00%、FeO：15.00~17.00%、S：0.320~0.510%、SiO₂：2.50~4.50%、Al₂O₃：0.50~0.90%、CaO：9.00~11.00%、MgO：3.00~4.00%、MnO：1.0~2.0%、P₂O₅：0.250~0.350%、C：1.50-1.80%、ZnO：6.00~8.00%，其余杂质：3.50~5.50%。

2.根据权利要求1所述的基于电炉除尘灰的高炉铁水脱碳方法，其特征在于：所述步骤一中，所述脱碳剂基料的原料还包括铁精矿粉，将电炉除尘灰和铁精矿粉共混，电炉除尘灰的重量百分比为1~99%，其余为铁精矿粉，所述铁精矿粉中的TFe含量为50~67%。

3.根据权利要求1所述的基于电炉除尘灰的高炉铁水脱碳方法，其特征在于：所述步骤一中，所述脱碳剂基料的原料还包括轧钢氧化铁皮，将电炉除尘灰和轧钢氧化铁皮共混，电炉除尘灰的重量百分比为1~99%，其余为轧钢氧化铁皮。

4.根据权利要求1所述的基于电炉除尘灰的高炉铁水脱碳方法，其特征在于：所述步骤一中，所述脱碳剂基料的原料还包括铁精矿粉和轧钢氧化铁皮，将电炉除尘灰、铁精矿粉和轧钢氧化铁皮共混，其相应的重量百分比为50~70%、10~30%、10~30%。

5.根据权利要求1所述的基于电炉除尘灰的高炉铁水脱碳方法，其特征在于：所述步骤二中，将混合料与水充分混合制浆、压制成小块，或将混合料与水充分混合后直接造球得到球形小块。

6.根据权利要求1或5所述的基于电炉除尘灰的高炉铁水脱碳方法，其特征在于：所述步骤二中，所述块状脱碳剂的块体尺寸为0.3~5cm。

7.根据权利要求1所述的基于电炉除尘灰的高炉铁水脱碳方法，其特征在于：所述步骤四中，当块状脱碳剂与铁水混合脱碳时，铁水温度为1400~1500℃。

8.根据权利要求1所述的基于电炉除尘灰的高炉铁水脱碳方法，其特征在于：所述步骤二中，将部分的脱碳剂基料制成粉状脱碳剂；所述步骤三中，在连接高炉铁水口和鱼雷罐车的铁水沟内预先铺设粉状脱碳剂；所述步骤四中，铁水流经铁水沟时与粉状脱碳剂接触并氧化反应进行预脱碳处理。