CN115449574B - 一种高炉冶炼超高Al2O3渣的方法 - Google Patents

一种高炉冶炼超高Al2O3渣的方法 Download PDF

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Abstract

一种高炉冶炼超高Al2O3渣的方法，是通过以下方法实现的：控制炉渣中的MgO质量分数＜8％，炉渣中二元碱度(CaO/SiO2)处于0.2～0.8范围内，炉渣中三元碱度(CaO+MgO)/SiO2＜0.8；同时控制出铁温度大于1550℃；使炉渣中Al2O3质量分数达到40％～60％。本发明可以使渣中Al2O3含量提高到40％～60％，可以极大的提高低价高铝铁矿的使用比例，大幅度地降低了高炉炼铁成本。

Description

一种高炉冶炼超高Al2O3渣的方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金领域，尤其涉及一种利用Al2O3两性氧化物特点的高炉冶炼超高Al2O3渣的方法。
背景技术
钢铁行业受产能过剩等条件影响，目前市场表现低迷，因而降低成本成为各钢铁厂保生存的首要工作，在此背景下，高炉大量配加低价高铝铁矿石成为一个趋势。然而当高炉大量使用高铝铁矿时，将会造成炉渣粘度增加、高炉出渣、出铁困难和燃料消耗增加。因此，为了大量的利用高铝铁矿，有效的降低高炉生产成本和排放，高铝铁矿基本都是配合大量的低铝矿石使用，最终将高炉炉渣中的Al2O3含量控制在16％以下。但此种稀释“炉渣中Al2O3含量”的高铝铁矿使用方法限制了高铝铁矿的大量使用，难以大幅度降低高炉生产成本。
近年来，随着各钢铁厂对降低高炉生产成本的日益重视，人们不断提出大比例使用高铝矿的新方法：
中国专利文件申请号201410557803.7(一种用于高炉冶炼的高炉渣系)公布了一种用于高炉冶炼的高铝渣系。本发明在满足高炉冶炼渣系性能要求前提下，创新的利用Al2O3的自身在渣系中的作用，以Al2O3代替现有渣系中的SiO2，同时减少SiO2含量，将传统高铝冶炼的硅铝酸盐渣系变为铝硅酸盐渣系，利用当前高炉冶炼高铝矿品种，配合其它铁矿，可以获得渣中Al2O3达到20％～30％甚至更高的渣系，满足高炉冶炼渣系要求。但是该种渣系炉渣稳定性差，炉渣粘度受成分波动和高炉内温度波动变化非常大，将会对高炉的稳定顺行造成影响。
中国专利文件申请号201110190772.2(一种改善高炉炼铁过程中高铝渣流动性的方法)公布了一种改善高炉炼铁过程中高铝渣流动性方法，包括以下步骤：首先，在高炉炼铁过程中利用含硼铁精矿部分代替铁矿粉，将占质量百分比分别为8～27％的含Fe≥50％，含B2O3≤10％含硼铁精矿，8～15％的熔剂，2.5～4.5％的燃料和53～82％的铁矿粉制成混合料运到烧结机烧结后得到含硼烧结矿，利用高炉冶炼含硼烧结矿，实现了含硼烧结矿的铁和硼分离，氧化硼进入高炉渣中改善了炉渣的流动性，解决了高炉冶炼高铝渣带来炉渣粘稠，铁水脱硫效果差的问题。上述专利存在不足在于，尽管上述专利可以降低炉渣粘度提高炉渣流动性，但是铁矿石中的B2O3不能100％进入炉渣，有一部分B2O3被还原成B进入炉渣中，会影响后续特殊钢材的生产。
发明内容
本发明提供了一种适用于高炉冶炼超高Al2O3渣的方法，可以使渣中Al2O3含量提高到40％～60％，可以极大的提高低价高铝铁矿的使用比例，大幅度地降低了高炉炼铁成本。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种适用于高炉冶炼超高Al2O3渣的方法，是通过以下方法实现的：控制炉渣中的MgO质量分数＜8％，炉渣中二元碱度(CaO/SiO2)处于0.2～0.8范围内，炉渣中三元碱度(CaO+MgO)/SiO2＜0.8；同时控制出铁温度大于1550℃范围内；炉渣中Al2O3质量分数达到40％～60％。
当40％≤炉渣中Al2O3质量分数＜45％时，控制炉渣中的MgO质量分数＜8％，炉渣中二元碱度(CaO/SiO2)处于0.2～0.8，炉渣中三元碱度(CaO+MgO)/SiO2＜0.8范围内，同时控制出铁温度大于1550℃。
当45％≤炉渣中Al2O3质量分数＜50％时，控制炉渣中的MgO质量分数＜7％，炉渣中二元碱度(CaO/SiO2)处于0.2～0.6范围内，炉渣中三元碱度(CaO+MgO)/SiO2＜0.75，同时控制出铁温度大于1550℃。
当50％≤炉渣中Al2O3质量分数＜55％时，控制炉渣中的MgO质量分数＜6％，炉渣中二元碱度(CaO/SiO2)处于0.2～0.5范围内，炉渣中三元碱度(CaO+MgO)/SiO2＜0.7，同时控制出铁温度大于1550℃。
当55％≤炉渣中Al2O3质量分数≤60％时，控制炉渣中的MgO质量分数＜5％，炉渣中二元碱度(CaO/SiO2)处于0.2～0.4范围内，炉渣中三元碱度(CaO+MgO)/SiO2＜0.65，同时控制出铁温度大于1550℃。
本发明的原理是：本发明充分利用Al2O3为两性氧化物的特点，利用Al2O3在碱性炉渣中可以起到酸性氧化物的物性特点，而在酸性炉渣中可以发挥碱性氧化物的物性特点，即当炉渣中的Al2O3含量超过一定范围以后，在酸性熔渣环境下继续增加炉渣中的Al2O3含量，Al2O3会起到碱性熔剂的作用降低炉渣粘度。通过调整入炉炉料的化学成分，增加炉渣中的Al2O3含量超过40％和降低二元碱度到酸性渣范围，将传统的高炉炉渣碱性渣系转变为酸性渣系，促使Al2O3在熔融的炉渣中在解离为[AlO6]9-，而非传统高炉碱性炉渣中的[AlO4]5-。[AlO6]9-可以解聚熔融炉渣中复杂的硅氧离子网状结构，起到很好降低炉渣粘度和脱硫的作用。达到了利用两性氧化物Al2O3代替碱性氧化物CaO和MgO熔剂的目的；同时炉渣中由于减少了MgO和CaO含量，熔融炉渣中高炉熔点矿物如尖晶石MgO·Al2O3(熔点2135℃)和甲型硅灰石2CaO·SiO2(熔点2130℃)含量减少也会降低炉渣的熔化性温度。由于炉渣粘度的改善和熔化性温度的降低，炉渣的冶金性能也相应的得到改善。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明增加炉渣中Al2O3含量上限，可以极大的增加低价高铝铁矿允许的使用量，减少高炉入炉原料成本，从而降低高炉炼铁成本；
2)本发明无需再向高炉炉料中配入萤石和锰矿等助熔剂，减少了因向炉渣中加入助熔剂而造成的陈本增加；
3)本发明利用Al2O3为两性氧化物的特点，充分发挥Al2O3在酸性炉渣中可以起到碱性氧化物的物性特点，解聚熔融炉渣中复杂的硅氧复杂离子网状结构，起到很好降低炉渣粘度和脱硫的作用。达到了利用Al2O3为两性氧化物代替CaO和MgO熔剂的目的，可以大幅度减少CaO和MgO熔剂的使用量(吨铁减少20～60kg熔剂)，有利于节能减排；
4)由于大幅度降低了入炉熔剂量，可以减少高炉吨铁渣量，达到降低燃料比和提高高炉冶炼效率的目的。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种适用于高炉冶炼超高Al2O3渣的方法，是通过以下方法实现的：控制炉渣中的MgO质量分数＜8％，炉渣中二元碱度(CaO/SiO2)处于0.2～0.8，炉渣中三元碱度(CaO+MgO)/SiO2＜0.8范围内，同时控制出铁温度大于1550℃范围内，炉渣中Al2O3质量分数达到40％～60％。
当40％≤炉渣中Al2O3质量分数＜45％时，控制炉渣中的MgO质量分数＜8％，炉渣中二元碱度(CaO/SiO2)处于0.2～0.8,炉渣中三元碱度(CaO+MgO)/SiO2＜0.8范围内，同时控制出铁温度大于1550℃；
当45％≤炉渣中Al2O3质量分数＜50％时，控制炉渣中的MgO质量分数＜7％，炉渣中二元碱度(CaO/SiO2)处于0.2～0.6，炉渣中三元碱度(CaO+MgO)/SiO2＜0.75范围内，同时控制出铁温度大于1550℃；
当50％≤炉渣中Al2O3质量分数＜55％时，控制炉渣中的MgO质量分数＜6％，炉渣中二元碱度(CaO/SiO2)处于0.2～0.5，炉渣中三元碱度(CaO+MgO)/SiO2＜0.7范围内，同时控制出铁温度大于1550℃。
当55％≤炉渣中Al2O3质量分数≤60％时，控制炉渣中的MgO质量分数＜5％，炉渣中二元碱度(CaO/SiO2)处于0.2～0.4，炉渣中三元碱度(CaO+MgO)/SiO2＜0.65范围内，同时控制出铁温度大于1550℃。
实施例入炉原料成分、炉渣成分和高炉经济技术指标和铁水成分如表1、表2和表3所示。编号1为冶炼普通高铝渣的控制参数，编号2、3、4和5为采用本发明的方法控制高炉炉渣成分和高炉经济技术指标，采用本发明冶炼高铝铁矿后，低价高铝铁矿的冶炼比例明显提高，铁水成本显著降低，同时铁水成分和产量基本保持不变。
表1低价高铝矿成分(wt％)
TFe SiO2 FeO CaO MgO Al2O3 TiO2
54.40 1.31 0.30 0.02 0.08 12.38 0.21
表2炉渣成分与高炉经济技术指标
Figure BDA0003825907210000041
表3高炉冶炼铁水成分，wt％
编号 C Si S P
1 5.2 0.4 0.03 0.07
2 4.9 0.4 0.04 0.08
3 4.8 0.5 0.03 0.08
4 5.2 0.6 0.04 0.09
5 5.1 0.7 0.06 0.07
。

Claims (5)

1.一种高炉冶炼超高Al2O3渣的方法，其特征在于，是通过以下方法实现的：控制炉渣中的MgO质量分数＜8％，炉渣中二元碱度CaO/SiO2处于0.2～0.8，炉渣中三元碱度(CaO+MgO)/SiO2＜0.8；同时控制出铁温度大于1550℃范围内；炉渣中Al2O3质量分数达到40％～60％。
2.根据权利要求1所述的一种高炉冶炼超高Al2O3渣的方法，其特征在于，当40％≤炉渣中Al2O3质量分数＜45％时，控制炉渣中的MgO质量分数＜8％，炉渣中二元碱度CaO/SiO2处于0.2～0.8，炉渣中三元碱度(CaO+MgO)/SiO2＜0.8范围内同时控制出铁温度大于1550℃。
3.根据权利要求1所述的一种高炉冶炼超高Al2O3渣的方法，其特征在于，当45％≤炉渣中Al2O3质量分数＜50％时，控制炉渣中的MgO质量分数＜7％，炉渣中二元碱度CaO/SiO2处于0.2～0.6，炉渣中三元碱度(CaO+MgO)/SiO2＜0.75范围内同时控制出铁温度大于1550℃。
4.根据权利要求1所述的一种高炉冶炼超高Al2O3渣的方法，其特征在于，当50％≤炉渣中Al2O3质量分数＜55％时，控制炉渣中的MgO质量分数＜6％，炉渣中二元碱度CaO/SiO2处于0.2～0.5，炉渣中三元碱度(CaO+MgO)/SiO2＜0.7范围内同时控制出铁温度大于1550℃。
5.根据权利要求1所述的一种高炉冶炼超高Al2O3渣的方法，其特征在于，当55％≤炉渣中Al2O3质量分数≤60％时，控制炉渣中的MgO质量分数＜5％，炉渣中二元碱度CaO/SiO2处于0.2～0.4范围内，炉渣中三元碱度(CaO+MgO)/SiO2＜0.65，同时控制出铁温度大于1550℃。
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