CN115386750A - 一种利用高炉渣生产硅铁合金的方法 - Google Patents

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陈东
赵成林
许孟春
张维维
黄玉平
金喆
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Abstract

本发明涉及一种利用高炉渣生产硅铁合金的方法，将炉心料布置到矿热炉的中心区，将边缘料布置到中心区的外围，炉心料包括炉心冶金炉料和高炉渣，在1700～1900℃下熔炼4～5小时，中间每隔1.5～2小时捣炉一次，经精炼，扒除炉渣，浇注，精整去渣后即得到硅铁合金。本发明回收利用高炉渣,降低能耗和原材料成本，实现了资源再利用，同时解决了高炉渣填埋或堆放所带来的占地及环境污染问题。

Description

一种利用高炉渣生产硅铁合金的方法
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，特别涉及一种利用高炉渣生产硅铁合金的方法。
背景技术
高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排除的废物,目前部分国外高炉渣的利用率已经达到了100％，而国内的综合利用情况却不容乐观。高炉渣作为高炉炼铁的主要副产品，其主要由铁矿石中的脉石、焦炭中的灰分、助熔剂和其他不能进入生铁中的杂质组成，每年我国高炉渣的产量都巨大，如果不加大力度对其进行合理的资源化利用，不仅会造成大量的资源浪费，而且大量的堆积势必会造成对土壤的侵占，污染环境等问题。做好高炉渣的综合利用，不仅可以改善我国能源利用情况，还可以减少对土地的侵占，对环境的污染，达到社会效益与经济效益双赢的效果。因此，做好对高炉渣的综合利用工作，对未来对资源的高效利用具有重要意义。
传统的硅铁合金的生产是利用硅石、炭质，铁料按一定配比，熔融炉料，在高温条件下，利用还原反应，将硅元素还原出来，与熔融的铁元素相遇生成硅铁合金。
在硅铁合金的冶炼生产过程中，电能消耗和原材料成本占总成本的90％左右，因此电能消耗和原材料的波动对硅铁合金冶炼成本的影响很大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用高炉渣生产硅铁合金的方法，实现了资源再利用，降低生产过程中所需能耗。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种利用高炉渣生产硅铁合金的方法，将炉心料布置到矿热炉的中心区，将边缘料布置到中心区的外围，炉心料包括炉心冶金炉料和高炉渣，在1700～1900℃下熔炼4～5小时，中间每隔1.5～2小时捣炉一次，经精炼，扒除炉渣，浇注，精整去渣后即得到硅铁合金。
所述的高炉渣中硅石含量≥25wt％。
所述的炉心料与边缘料的质量比为1：2.0～1：3.2。
所述的炉心料中高炉渣的加入量小于炉心料的60wt％。
所述的炉心冶金炉料包括硅石、炭质还原剂、铁料；炉心冶金炉料中硅石+高炉渣中硅石的总量与炉心冶金炉料中炭质还原剂的质量比为：2.8：1～3.5：1，炉心冶金炉料中铁料的加入量为炉心料的6.5～10.0wt％。
所述的边缘料包括硅石、炭质还原剂、铁料；边缘料中硅石与边缘料中炭质还原剂的质量比为1.2：1～1.5：1，边缘料中铁料的加入量为边缘料的9.8～12.2wt％。
所述的高炉渣的粒径为5～20cm。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1.矿热炉内硅石与炭质还原剂的总质量比稳定的情况下，不同区域的炭质还原剂含量不一样，能够提高整个炉内的硅石反应速率，包括高炉渣中硅石的反应速率，降低生产过程中所需能耗。中心区的温度升高，能够促进中心区的硅石在较少的炭质还原剂的作用下，即能够发生还原反应，能够有效地降低矿热炉的耗能，同时较少的炭质还原剂，避免了MgO、CaO、Al2O3其他渣系的还原，得到相对纯度的冶金硅。边缘料的硅石能够在富炭的作用下，快速充分的发生还原反应。硅铁合金的硅含量70％以上。
2.通过回收利用高炉渣,降低能耗和原材料成本，实现了资源再利用，同时解决了高炉渣填埋或堆放所带来的占地及环境污染问题。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所得到的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种利用高炉渣生产硅铁合金的方法：
(1)准备原料：
按高炉渣占炉心料50wt％配料，取高炉渣7200kg，高炉渣中硅石含量37.83wt％，炉心料中铁料的占比9.5％，炉心料中硅石(包括炉心冶金炉料和高炉渣中的硅石)与炉心冶金炉料的炭质还原剂的质量比按3：1。
炉心料与边缘料的质量比按1：2计算。
边缘料中硅石与炭质还原剂的质量比按1：1计算，边缘炉料中铁料占比10％。通过计算配料入炉，如表1所示。
表1：炉料配料表
Figure BDA0003823996760000031
其中高炉渣中各组分的检测结果如表2所示
表2高炉渣成分％
SiO<sub>2</sub> CaO Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> MgO FeO S Ro TiO
37.83 40.3 10.76 6.58 0.33 1.13 1.25 0.51
(2)入炉冶炼：按上述配比分别称取中心炉料和边缘炉料，置于矿热炉内，在1900℃下，熔炼5小时，间隔2小时捣炉1次；
(3)精炼：将矿热炉中非硅物质与熔融的硅铁合金液一同排出，注入铁水包内，进行吹氧操作，缓慢增加气压，使液态的硅铁达到沸腾状态即可，持续30分钟；
(4)除渣：停止吹氧，静止铁水包6分钟，翻倾铁水包，将硅铁液表面炉渣清理干净；
(5)凝固：将熔融硅铁液倒入凝固器中，盖好保温上盖，自然降温凝固；
(6)取出硅铁锭，破碎，分选出表面质地密实、色泽光亮、无夹渣物的硅铁合金块，得到硅铁合金。
采用上述条件，采用电感耦合等离子体光谱仪(ICP-OES)测试生产工艺所产生的硅铁合金中，硅含量占75％。
实施例2
一种利用高炉渣生产硅铁合金的方法：
(1)准备原料：按高炉渣占炉心料40wt％配料，取高炉渣6300kg，高炉渣中硅石含量37.82wt％，炉心料中硅石(包括炉心冶金炉料和高炉渣中的硅石)与炉心冶金炉料的炭质还原剂的质量比按2.8：1；炉心料中铁料的占比8.5％。
炉心料与边缘料的质量比按1：2计算。
边缘料中硅石与炭质还原剂的质量比按1.2：1计算。
边缘料中铁料占比12％。通过计算配料入炉，如表3所示。
表3：炉料配料表
Figure BDA0003823996760000032
Figure BDA0003823996760000041
其中高炉渣的各元素的检测结果与实施例1中相同。此外，冶炼过程与实施例1类似，在此不再赘述。采用上述条件，测试生产工艺所产生的硅铁合金中，硅含量占70％。
实施例3
一种利用高炉渣生产硅铁合金的方法：
(1)准备原料：按高炉渣占炉心料60wt％配料，取高炉渣8900kg，高炉渣中硅石含量37.85wt％，炉心料中硅石(包炉心冶金炉料和高炉渣中的硅石)与炭质还原剂的质量比按3.5：1，炉心料中铁的占比10％，
炉心料与边缘料的质量比按1：3计算。
边缘料中硅石与炭质还原剂的质量比按1.5：1计算，边缘炉料中铁料占比10％。通过计算配料入炉，如表4所示。
表4：炉料配料表
Figure BDA0003823996760000042
其中高炉渣的各元素的检测结果与实施例1中相同。此外，冶炼过程与实施例1类似，在此不再赘述。采用上述条件，测试生产工艺所产生的硅铁合金中，硅含量占75％。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例子，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和基本精神的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种利用高炉渣生产硅铁合金的方法，其特征在于，将炉心料布置到矿热炉的中心区，将边缘料布置到中心区的外围，炉心料包括炉心冶金炉料和高炉渣，在1700～1900℃下熔炼4～5小时，中间每隔1.5～2小时捣炉一次，经精炼，扒除炉渣，浇注，精整去渣后即得到硅铁合金。
2.根据权利要求1所述的一种利用高炉渣生产硅铁合金的方法，其特征在于，所述的高炉渣中硅石含量≥25wt％。
3.根据权利要求1所述的一种利用高炉渣生产硅铁合金的方法，其特征在于，所述的炉心料与边缘料的质量比为1：2.0～1：3.2。
4.根据权利要求1所述的一种利用高炉渣生产硅铁合金的方法，其特征在于，所述的炉心料中高炉渣的加入量小于炉心料的60wt％。
5.根据权利要求1所述的一种利用高炉渣生产硅铁合金的方法，其特征在于，所述的炉心冶金炉料包括硅石、炭质还原剂、铁料；炉心冶金炉料中硅石+高炉渣中硅石的总量与炉心冶金炉料中炭质还原剂的质量比为：2.8：1～3.5：1，炉心冶金炉料中铁料的加入量为炉心料的6.5～10.0wt％。
6.根据权利要求1所述的一种利用高炉渣生产硅铁合金的方法，其特征在于，所述的边缘料包括硅石、炭质还原剂、铁料；边缘料中硅石与边缘料中炭质还原剂的质量比为1.2：1～1.5：1，边缘料中铁料的加入量为边缘料的9.8～12.2wt％。
7.根据权利要求1所述的一种利用高炉渣生产硅铁合金的方法，其特征在于，所述的高炉渣的粒径为5～20cm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102517472A (zh) * 2012-01-06 2012-06-27 攀枝花钢城集团有限公司 高钛低硅的钛硅铁合金及其制备方法
CN108754143A (zh) * 2018-06-13 2018-11-06 鄂尔多斯市西金矿冶有限责任公司 一种利用冶金硅渣生产硅铁合金的方法
CN113265536A (zh) * 2021-03-08 2021-08-17 内蒙古鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司 一种硅铁冶金副产物循环再利用的方法

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