CN115323112B - 一种烧结返矿通过kr加料进行铁水预处理的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烧结返矿通过KR加料进行铁水预处理的工艺，属于冶金领域，S1、烧结返矿准备；S2、铁水到KR站测温取样；S3、铁水前扒渣；S4、铁水预搅拌；S5、加烧结返矿；S6、铁水后扒渣。本发明通过KR工序加烧结返矿预脱铁水[Si]、[Ti]提高烧结矿回收率，降低转炉生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种冶金方法，特别是一种烧结返矿回收利用的方法，具体为通过KR工序加烧结返矿预脱铁水[Si]、[Ti]提高烧结矿回收率，降低转炉生产成本的方法。
背景技术
烧结矿为高炉炼铁的主要原料，但是在运输、卸料等过程难免会发生破碎，为保证高炉的透气性，烧结矿在入炉前要进行一次筛分，筛选出粒度≤5mm的烧结返矿保证高炉的顺行，返矿比例大约为10～15％。由于颗粒度过小，大部分会被转炉炉气气流和除尘抽走，剩下的因为粒度小漂浮在渣面上进不到钢水内，因此在目前烧结生产工艺中，大多数企业都把粒度小于5mm返矿返回烧结车间作为烧结铺底料重新烧结处理(如CN201410545505.6《一种用于生产烧结矿的方法》)，出现了固体燃耗、二次烧结成本和人力、运输成本。
为降低生产成本，少数企业将20％-30％的烧结返矿作为转炉冷却剂(如CN201310623631.4《一种使用小粒级高碱度烧结矿的转炉炼钢方法》)或者含铁辅料在转炉工序内进行消化。目前，烧结返矿主要在兑铁前加入，或者吹炼前期和石灰、轻烧白云石等辅料混匀成团后一同加入(如CN201410581363.9《一种转炉除尘灰压球的制造方法》)，剩余少部分在吹炼中后期可作为调整终点温度的物料进行加入(如CN201610151799.3一种转炉冶炼高磷铁水的低成本造渣脱磷工艺)。但上述加入方式目的仅仅作为冷却剂降低钢水温，或者是为了消化过多的烧结返矿而被迫加入，冶炼中后期加烧结返矿不利于转炉终点温度及成分的控制。
而且，由于烧结返矿属于熟料，导致转炉渣子变稀，且其氧化能力很高，每吨烧结返矿可供氧220kg，转炉大量使用烧结返矿会因渣中氧化性高频繁发生炉口涌渣甚至喷溅等现象，不利于转炉的稳定控制。
此外，烧结返矿碱度一般为1.2-1.8之间，为保证终渣碱度≥2.8，转炉工序中加入烧结返矿，则要补充部分石灰，进而导致转炉渣量大，钢铁料消耗高，且转炉是一个氧化性气氛，烧结返矿中的氧化铁不会被完全还原为铁，导致烧结返矿回收率低。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种烧结返矿通过KR加料进行铁水预处理的工艺，通过KR工序加烧结返矿预脱铁水硅、钛，利用烧结返矿粒度小，比表面积大的优势，并且通过预留少量铁水渣，促进前烧结返矿快速成渣，作业过程KR搅拌头不同阶段采用不同转速，使得铁水与烧结返矿混匀更加充分，达到了预脱铁水[Si]、[Ti]，减少转炉入炉成分偏差，并且降低了生产成本。
本发明解决其技术问题的技术方案是一种烧结返矿通过KR加料进行铁水预处理的工艺，其特征在于：包括：
S1、烧结返矿准备：烧结返矿KR上料仓备料；
S2、铁水到KR站测温取样：根据铁水温度及[Si]含量确定烧结返矿加入量，并进行备料；
S3、铁水前扒渣：到站铁水渣厚≤10cm不扒渣，铁水到站渣厚＞10cm进行扒渣，扒渣效果保证铁水裸露面为40％-60％；
S4、铁水预搅拌：铁水包运输至搅拌工位进行铁水预搅拌，搅拌头转速30-50r/min，根据铁水渣量情况搅拌10-30s；
S5、加烧结返矿：烧结返矿分3～5批加入，批次加入间隔实际≥3min；
S6、铁水后扒渣：铁水扒渣处理，扒渣后铁水裸露面积≥80％。
进一步的，上述烧结返矿准备工序中，调整KR下料管角度，保证烧结返矿加入至铁水的涡流中心。
进一步的，上述铁水到KR站测温取样工序中，若铁水温度≤1260℃，烧结返矿加入量≤4kg/t。
进一步的，上述铁水到KR站测温取样工序中，若铁水温度＞1260℃，根据铁水[Si]确定烧结返矿加入量：若铁水[Si]≤0.3％，烧结返矿加入5-8kg/t；铁水[Si]在0.3％-0.4％之间，烧结返矿加入9-10kg/t；铁水[Si]≥0.4％，烧结返矿加入11-15kg/t。
进一步的，上述铁水预搅拌工序中，如铁水渣结壳可延长搅拌时间0.5-1min，保证下料管正下方无φ≥30cm的大块渣即可。
进一步的，上述S5、加烧结返矿工序中，每批加入量为等量。
进一步的，上述S5、加烧结返矿工序中，转速调整如下：
(1)预搅拌结束后转速提至50-80r/min，直至第一批烧结返矿完全加入；
(2)烧结返矿加入期间转速保持50-80r/min，烧结返矿批次间隔期间转速调整至60-90r/min；
(3)最后一批烧结矿加入后转速调整至80-110r/min，搅拌5-6min，如铁水液面仍存在较为明显的碳氧反应延长搅拌时间2-3min。
与现有技术相比较，本发明具有以下突出的有益效果：
1、本发明工艺可以低成本高效率消化烧结返矿，解决了烧结返矿回收再次烧结费用；
2、采用烧结返矿进行铁水预脱[Si]工艺后，降低入炉铁水温度及[Si]含量，减少转炉入炉[Si]成分偏差，同时减少石灰消耗；
3、减少入炉铁水[Ti]含量，降低渣中TiO2含量，降低了炉渣粘度，减少过程喷溅和溢烟；并且降低了成品残余元素[Ti]含量，改善产品性能；
4、提高烧结返矿的回收率，实现少渣冶炼，降低钢铁料消耗；
5、降低转炉氧气消耗，降低转炉生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明。
出于以下详细描述的目的，应该理解的是，除非明确相反地指出，否则本发明可以采取各种替代变型和步骤次序。此外，除了在任何操作实例中或在另外指示的地方以外，所有表示例如说明书和权利要求中使用的成分的量的数字在所有情况下均应理解为由术语“约”修饰。至少，并且不企图限制对权利要求书的范围的相等物的原理的应用，每个数字参数应至少按照报告的有效数字的数量并通过应用普通的舍入技术来理解。
尽管阐述本发明的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但具体实例中阐述的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值固有地含有某些由其相应测试测量值中所发现的标准差必然造成的误差。
还应理解的是，本文陈述的任何数值范围旨在包含所有其中纳入的子范围。例如，“1到10”的范围旨在包含所有介于(及包含)所陈述的最小值1及所陈述的最大值10之间的子范围，也就是说，具有等于或大于1的最小值及等于或小于10的最大值。
在本申请中，除非另外特别说明，否则单数的使用包含复数并且复数涵盖单数。另外，在本申请中，除非另有明确说明，否则“或”的使用意指“和/或”，即使在某些情况下可以明确地使用“和/或”。进一步地，在本申请中，除非另外特别说明，否则“一个”或“一种”的使用意指“至少一个/种”。例如，“一种”第一材料、“一种”涂料组合物等是指这些项目中的任何项目中的一个或多个项目。
本发明提供了一种KR加烧结返矿预脱铁水[Si]、[Ti]提高烧结矿回收率，降低转炉生产成本的方法。
具体控制方法包括：
S1、烧结返矿准备：
烧结返矿KR上料仓备料。
优化方案中，KR下料管调整角度，保证烧结返矿加入至铁水的涡流中心，可以加大烧结返矿预铁水的接触面积。
KR工序没有氧枪，不存在C+O的反应，所以没有上升气流，因此避免了颗粒度过小而导致的大部分烧结返矿被转炉炉气气流和除尘抽走。
S2、铁水到KR站测温取样：
根据铁水温度及[Si]含量确定烧结返矿加入量，并进行备料。
若铁水温度≤1260℃，烧结返矿加入量≤4kg/t；若铁水温度＞1260℃，根据铁水[Si]确定烧结返矿加入量；
若铁水[Si]≤0.3％，烧结返矿加入5-8kg/t；铁水[Si]在0.3％-0.4％之间，烧结返矿加入9-10kg/t；铁水[Si]≥0.4％，烧结返矿加入11-15kg/t。
S3、铁水前扒渣：
到站铁水渣厚≤10cm不扒渣，铁水到站渣厚＞10cm进行扒渣，扒渣效果保证铁水裸露面为40％-60％。
铁水带渣量大，则铁水渣漂浮在铁水表面，烧结返矿加入后铁水渣会减少烧结返矿与铁水的接触面积，导致脱[Si]、[Ti]的速率降低，因此，带渣量大的话需要进行扒渣处理。
此外，铁水带渣主要为高炉铁水渣和铁水保温覆盖剂(主要成分为SiO2)，为酸性渣，而烧结返矿为碱性，保留少量酸性的渣可促进前期烧结返矿前期熔化，形成偏硅酸钙CaO·SiO2低熔点的物质。
S4、铁水预搅拌：
铁水包运输至搅拌工位进行铁水预搅拌，搅拌头转速30-50r/min，根据铁水渣量情况搅拌10-30s，如铁水渣结壳可延长搅拌时间0.5-1min，保证下料管正下方无大块渣(φ≥30cm)即可。
S5、加烧结返矿：
烧结返矿分3～5批加入，批次加入间隔实际≥3min；优化方案中，每批加入量为等量。
转速调整如下：
①预搅拌结束后转速提至50-80r/min，直至第一批烧结返矿完全加入；
②烧结返矿加入期间转速保持50-80r/min，烧结返矿批次间隔期间转速调整至60-90r/min；
③最后一批烧结矿加入后转速调整至80-110r/min，搅拌5-6min，如铁水液面仍存在较为明显的碳氧反应延长搅拌时间2-3min。
通过不同转速的调整可使铁水充分混匀，最大限度的降低铁水死区，减少铁水包铁水分层，使得烧结返矿与铁水充分混匀。
此外，加料时因烧结返矿中氧化铁含量高，烧结返矿的氧势高，氧化铁水[Si]、[Ti]的能力强，不需要高转速也能保证反应的进行。而加完料之烧结返矿中的氧化铁已经被消耗了一部分，氧势降低，需要快速的搅拌才能保证反应的进行。
S6、铁水后扒渣：
铁水扒渣处理，扒渣后铁水裸露面积≥80％。
经过使用烧结返矿进行铁水脱[Si]、[Ti]后产生的渣含有大量的SiO2和TiO2，对于转炉来说是有害物质，此部分渣需要扒渣处理。
KR工序不存在脱磷的任务，不需要保证终渣碱度，所以KR加烧结返矿脱硅脱钛后不需要补充石灰。
以下为具体实施例：
实施例1：
1)铁水到站[C]：4.48％、[Si]：0.44％、[Ti]:0.151％，铁水温度1318℃，烧结返矿按吨铁15kg(总量4.5t)进行备料；
2)铁水渣厚8cm，未扒前渣；
3)铁水预搅拌30S，转速设定30r/min，下料管正下方大块渣；
4)烧结返矿加入及转速调整：
①第一批烧结返矿加入900kg，30s完成物料加入，加料过程转速55r/min，加料结束后转速提至80r/min，搅拌3min；
②第二批烧结返矿加入900kg，30s完成物料加入，加料过程转速65r/min，加料结束后转速提至85r/min，搅拌3min；
③第三批烧结返矿加入900kg，20s完成物料加入，加料过程转速70r/min，加料结束后转速提至85r/min，搅拌4min；
④第四批烧结返矿加入900kg，25s完成物料加入，加料过程转速70r/min，加料结束后转速提至85r/min，搅拌3.5min；
⑤第五批烧结返矿加入900kg，25s完成物料加入，加料过程转速70r/min，加料结束后转速提至90r/min，搅拌6min；
5)铁水扒渣，扒渣后铁水裸露面积90％，渣厚3cm；
6)测温取样：搅拌结束后铁水成分[C]：4.43％、[Si]:0.28％、[Ti]：0.087％，温度1290℃。
实施例2：
铁水到站[C]：4.30％、[Si]：0.33％、[Ti]:0.11％，铁水温度1258℃，烧结返矿按吨铁4.0kg(总量1.2t)进行备料；
1)铁水渣厚15cm，扒前渣，扒渣后铁水裸露面积50％；
2)铁水预搅拌10S，转速设定50r/min，因铁水已经扒前渣，铁水表面无结壳现象；
3)烧结返矿加入及转速调整：
①第一批烧结返矿加入400kg，30s完成物料加入，加料过程转速65r/min，加料结束后转速提至80r/min，搅拌3min；
②第二批烧结返矿加入400kg，30s完成物料加入，加料过程转速70r/min，加料结束后转速提至85r/min，搅拌3min；
③第三批烧结返矿加入400kg，30s完成物料加入，加料过程转速80r/min，加料结束后转速提至100r/min，搅拌8min；
4)铁水扒渣，扒渣后铁水裸露面积90％，渣厚2cm；
5)测温取样：搅拌结束后铁水成分[C]：4.29％、[Si]:0.27％、[Ti]：0.08％，温度1240℃。
实施例3：
1)铁水到站[C]：4.21％、[Si]：0.30％、[Ti]:0.15％，铁水温度1332℃，烧结返矿按吨铁8kg(总量2.4t)进行备料；
2)铁水渣厚13cm，扒前渣，扒渣后铁水裸露面积50％；
3)铁水预搅拌10S，转速设定50r/min，因铁水已经扒前渣，铁水表面无结壳现象；
4)烧结返矿加入及转速调整：
①第一批烧结返矿加入480kg，40s完成物料加入，加料过程转速65r/min，加料结束后转速提至80r/min，搅拌3min；
②第二批烧结返矿加入480kg，40s完成物料加入，加料过程转速70r/min，加料结束后转速提至85r/min，搅拌3min；
③第三批烧结返矿加入480kg，40s完成物料加入，加料过程转速80r/min，加料结束后转速提至85r/min，搅拌4min；
④第四批烧结返矿加入480kg，40s完成物料加入，加料过程转速70r/min，加料结束后转速提至90r/min，搅拌3.5min；
⑤第五批烧结返矿加入480kg，40s完成物料加入，加料过程转速80r/min，加料结束后转速提至100r/min，搅拌8min；
5)铁水扒渣，扒渣后铁水裸露面积90％，渣厚2cm；
6)测温取样：搅拌结束后铁水成分[C]：4.20％、[Si]:0.18％、[Ti]：0.08％，温度1309℃。
为了更好地比较本申请技术和现有技术，进行了对比试验。
1、各组混铁炉铁水情况
实施例1与对比例1、实施例2与对比例2、实施例3与对比例3，通过混铁炉兑出成分、温度基准相同的铁水。
2、各组烧结返矿加入情况
实施例1～3采用本发明工艺，通过KR加入烧结返矿，在转炉吹炼过程不再加入烧结返矿。
对比例1～3采用现有工艺，在转炉工序加入同铁水成分实施例组KR工序加入等同量的烧结返矿，具体为对比例1为兑铁时加入，对比例2为吹炼前期加入，对比例3为吹炼中后期加入。。
按铁水300t为基准，实施例及对比例均加入钢渣粉8t，转炉废钢量23t。
3、各组入炉铁水成分、温度
对比例1～3的铁水在KR工序中并没有处理，因此进入转炉铁水的[Si]、[Ti]含量没有发生降低，也无法实现少渣冶炼。
而本发明不仅解决了烧结返矿回收再次烧结费用，还通过预留少量铁水渣、采用粒度较小的烧结返矿、分批次投料及定期变KR搅拌头转速等操作，实现了平均脱硅≥30％、脱钛≥35％的效果，并且铁水碳含量变化并不明显，说明达到了脱硅、脱钛并且保碳的效果。进一步说明该发明提高了铁水预处理中烧结返矿氧的有效利用率。
4、各组转炉辅料消耗、过程吹炼情况及出钢量
由上述结果可以看出，使用本发明的实施例组过程平稳，无喷溅无溢渣，而对比例组则出现前期炉口溢渣或者前中期喷溅、炉口溢渣。对比例组在转炉期加烧结返矿，导致转炉渣子变稀。并且，烧结返矿氧化能力很高，每吨烧结返矿可供氧180-220kg，因此对比例组还会因渣中氧化性高频繁发生炉口溢渣甚至喷溅等现象。此外，对比例组炉次与实施例组炉次相比较，对比例组炉次硅、钛含量高，产生的渣量大，炉渣泡沫化严重，并且硅是发热的主要元素，硅高升温快，容易快速达到碳氧爆发期，前期容易发生喷溅。而实施例组炉次铁水经过预处理后，铁水温度降低18-28℃，且硅、钛含量降低，吹炼前期渣量少，可进行低枪位操作，稳定控制渣中FeO含量，吹炼平稳无喷溅。
对比例组的平均石灰消耗为35.00kg/t，钢铁料消耗为1.047kg/t。转炉工序中加入烧结返矿，则要补充部分石灰，进而导致转炉渣量大，钢铁料消耗高，且转炉是一个氧化性气氛，烧结返矿中的氧化铁不会被完全还原为铁，导致烧结返矿回收率低。
而使用本发明的实施例组平均石灰消耗为28.09kg/t，钢铁料料消耗为1.043kg/t。
本发明实施例组石灰消耗降低原因在于：
(1)铁水硅、钛成分降低后，终渣碱度不变的前提下，可减少转炉石灰的消耗；
(2)减少入炉铁水[Ti]含量，降低渣中TiO2含量，降低了炉渣粘度，减少过程喷溅和溢烟；喷溅率降低，减少了喷溅过程使用石灰进行排气操作。
本发明实施例组钢铁料消耗降低原因：
(1)转炉渣为氧化性渣，加烧结返矿不能完全还原，且易导致喷溅，加之除尘带走部分，回收率为33％(即加入一吨烧结返矿多出钢水0.33吨)。而烧结返矿在KR加后完全还原，回收率由33％提高至为50％(烧结返矿含铁量为50％，加入1吨烧结返矿可出铁0.5吨)，可通过烧结返矿回收率差值来降低生成成本；
(2)实现少渣冶炼，脱硅脱钛后转炉渣量降低，渣中带铁量降低，降低钢铁料消耗；
(3)喷溅降低，吹炼平稳，减少钢铁料损失。
需要说明的是，本发明的特定实施方案已经对本发明进行了详细描述，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种烧结返矿通过KR加料进行铁水预处理的工艺，其特征在于：包括：
S1、烧结返矿准备：烧结返矿KR上料仓备料；
S2、铁水到KR站测温取样：根据铁水温度及[Si]含量确定烧结返矿加入量，并进行备料；若铁水温度≤1260℃，烧结返矿加入量≤4kg/t；若铁水温度＞1260℃，根据铁水[Si]确定烧结返矿加入量：若铁水[Si]≤0.3％，烧结返矿加入5-8kg/t；0.3％＜铁水[Si]＜0.4％，烧结返矿加入9-10kg/t；铁水[Si]≥0.4％，烧结返矿加入11-15kg/t；
S3、铁水前扒渣：到站铁水渣厚≤10cm不扒渣，铁水到站渣厚＞10cm进行扒渣，扒渣效果保证铁水裸露面为40％-60％；
S4、铁水预搅拌：铁水包运输至搅拌工位进行铁水预搅拌，搅拌头转速30-50r/min，根据铁水渣量情况搅拌10-30s；
S5、加烧结返矿：烧结返矿分3～5批加入，批次加入间隔实际≥3min；转速调整如下：
(1)预搅拌结束后转速提至50-80r/min，直至第一批烧结返矿完全加入；
(2)烧结返矿加入期间转速保持50-80r/min，烧结返矿批次间隔期间转速调整至60-90r/min；
(3)最后一批烧结矿加入后转速调整至80-110r/min，搅拌5-6min，如铁水液面仍存在较为明显的碳氧反应延长搅拌时间2-3min；
S6、铁水后扒渣：铁水扒渣处理，扒渣后铁水裸露面积≥80％。
2.根据权利要求1所述的烧结返矿通过KR加料进行铁水预处理的工艺，其特征在于：所述烧结返矿准备工序中，调整KR下料管角度，保证烧结返矿加入至铁水的涡流中心。
3.根据权利要求1所述的烧结返矿通过KR加料进行铁水预处理的工艺，其特征在于：所述铁水预搅拌工序中，当铁水渣结壳延长搅拌时间0.5-1min，保证下料管正下方无φ≥30cm的大块渣。
4.根据权利要求1所述的烧结返矿通过KR加料进行铁水预处理的工艺，其特征在于：所述S5、加烧结返矿工序中，每批加入量为等量。
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