CN115612785B - 一种电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂及其制备方法和应用，以质量份数计，用于制备其的原料组分包括：35～45份焙烧磁选处理除尘灰，5～15份废弃铝电解质，40～50份造渣剂，5～10份粘结剂；其中，所述焙烧磁选处理电弧炉除尘灰采用富铁酸钙产物；所述造渣剂采用石灰。本发明电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂用于转炉炼钢。本发明以电弧炉除尘灰有价金属提取尾灰为原料与废弃铝电解质、造渣剂制备脱磷剂。脱磷效果好，且有助于化渣，可有效改善炉渣流动性，减少化渣不良造成的喷溅，实现转炉前期快速高效初脱磷，提高生产效率；含有较多铁酸锌，有利于提高金属收得率，降低生产成本，并且含有的杂质少，避免造成环境污染。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金领域，特别涉及一种电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂及其制备方法和应用。
背景技术
磷是绝大多数钢种中的有害元素，会显著降低钢材的塑性及冲击韧性。实际炼钢生产中，以加入脱磷剂来实现脱磷，常见脱磷剂主要分为石灰系和苏打系。苏打系脱磷剂的脱磷率较高，但其所生成的脱磷渣会严重侵蚀包衬，且苏打价格高，利用率低，处理成本高；石灰系脱磷剂经研究表明，用单一的石灰不能对铁水进行脱磷。
近年来，电弧炉(EAF)炼钢快速发展，EAF除尘灰固体废弃物积累量越来越多，且富含大量铁氧化物等铁质物质，可作制备脱磷剂的原料之一，降低过程渣料消耗及生产成本，具有很大的利用价值，并能实现固废资源化利用，但其也富含Zn等有价元素，如何避免有价元素进入脱磷剂，并绿色、高效化、低成本制备具有良好的熔化性和成渣性脱磷剂是研究的重点及关键。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，而提供一种电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂及其制备方法和应用，实现电弧炉除尘灰绿色、高效化、低成本制备具有良好的熔化性和成渣性脱磷剂。
一种电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂，以质量份数计，用于制备其的原料组分包括：
40～55份焙烧磁选处理除尘灰，5～15份废弃铝电解质，30～40份造渣剂，5～10份粘结剂；
其中，所述焙烧磁选处理电弧炉除尘灰采用富铁酸钙产物；所述造渣剂采用石灰。
优选的，所述石灰中CaO质量含量≥97％。
优选的，所述废弃铝电解质中Na3AlF6含量≥75％。
优选的，所述粘结剂采用无机粘结剂，无机粘结剂包括水玻璃和硼酸中的一种或两种。
优选的，所述焙烧磁选处理除尘灰的制备过程包括：
钙化焙烧：将电弧炉除尘灰与石灰按照Ca/Fe摩尔比＝0.5～1.5充分混合后，进行钙化焙烧，得到焙烧产物；
磁选分离：对焙烧产物进行磨碎处理，利用磁选设备对其进行磁选分离，得到所述焙烧磁选处理除尘灰。
优选的，所述电弧炉除尘灰含Fe质量分数为40％～60％、含Zn质量分数10％～30％、余量为杂质；钙化焙烧时，焙烧温度为950～1150℃，焙烧时间为1～4h；磁选分离时采用的磁选设备为干式磁选机，磁场强度为0.4～1.5T。
本发明如上所述的电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂的制备方法，包括如下过程：
破碎及混料：将废弃铝电解质、造渣剂及烧磁选处理除尘灰均破碎至200目以下，并混合均匀，得到混合物料
压块及烘干：将所述混合料与粘结剂压制成型，然后干燥，得到所述电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂。
优选的，压块及烘干时，干燥温度为150～250℃，干燥时间为2～5h。
本发明如上所述的电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂的应用，包括如下过程：
在转炉炼钢脱磷过程中，吹炼开始时，枪位于1100～1300mm吹炼2～4min，于2～3min内第一次加入所述电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂以造渣除磷，电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂加入量为16～20kg/t钢，起渣后提高枪位至1200-1400mm，吹炼1～2min，于4～5min第二次加入电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂，加入量为7～12kg/t钢，后期采用在1400-1600mm的高枪位下进行吹炼，使钢液中P含量小于0.03％。
优选的，第一次加入电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂时分3～5批次加入，每次加入量相同；
第二次加入电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂时分2～3批次加入，每次加入量相同。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明以电弧炉除尘灰有价金属提取尾灰为原料与废弃铝电解质、造渣剂制备脱磷剂。脱磷效果好，且有助于化渣，可有效改善炉渣流动性，减少化渣不良造成的喷溅，实现转炉前期快速高效初脱磷，提高生产效率；含有较多铁酸锌，有利于提高金属收得率，降低生产成本，并且含有的杂质少，避免造成环境污染。本发明的脱磷剂原材料主要为钢铁冶炼所产生的固废，有效解决了冶金固废堆砌处置造成的环境污染，经济环保，符合绿色发展理念，实现电弧炉除尘灰绿色、高效化、低成本制备具有良好的熔化性和成渣性脱磷剂。
附图说明
图1是本发明以电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂的制备工艺流程图。
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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂中，以质量份数计，用于制备其的原料组分包括：
40～55份焙烧磁选处理除尘灰，5～15份废弃铝电解质，30～40份造渣剂，5～10份粘结剂；
其中，所述焙烧磁选处理电弧炉除尘灰采用富铁酸钙产物；所述造渣剂采用石灰，石灰中CaO质量含量≥97％。废弃铝电解质中Na3AlF6含量≥75％。粘结剂采用无机粘结剂，无机粘结剂为水玻璃、硼酸中的一种或多种组合。
本发明采用的焙烧磁选处理除尘灰通过以下过程制得：
(1)钙化焙烧：将电弧炉除尘灰与石灰按照Ca/Fe摩尔比＝0.5～1.5经混料机充分混合后，进行钙化焙烧，得到焙烧产物。
(2)磁选分离：对焙烧产物进行磨碎处理，利用磁选设备对其进行磁选分离，得到铁酸钙产物，即所述焙烧磁选处理除尘灰。
本发明采用的电弧炉除尘灰含Fe质量分数为40％～60％，含Zn质量分数10％～30％，余量为杂质；所述混料时间为0.5～1.5h，焙烧温度为950～1150℃，焙烧时间为1～4h；所述磁选设备为干式磁选机，磁场强度为0.4～1.5T。
参见图1，本发明上述电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂的方法包括下述步骤：
(1)破碎及混料：将废弃铝电解质、造渣剂及富铁酸钙产物应分别破碎至200目以下，按重量份配比称量后以混料机混合均匀。
(2)压块及烘干：将混料均匀的原料放入成型机中并加入粘结剂压制成型，放置于干燥箱中干燥，干燥温度为150～250℃，干燥时间为2～5h，得到所述电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂。
本发明电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂可应用于转炉炼钢中，以130t转炉为例，具体的应用过程包括：
在转炉炼钢脱磷过程中，吹炼开始时，采用低枪位(1100～1300mm)吹炼2～4min，于2～3min内分3～5批次加入脱磷剂以造渣除磷，加入量为16～20kg/t钢，起渣后提高枪位(1200-1400mm)吹炼1～2min，于4～5min时分2～3批次再加入脱磷剂，加入量为7～12kg/t钢，后期采用高枪位(1400-1600mm)进行吹炼，最终钢液中P含量小于0.03％。
实施例1
本实施例电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂中，以质量份数计，用于制备其的原料组分包括：
40份焙烧磁选处理除尘灰，15份废弃铝电解质，40份造渣剂，5份粘结剂；
其中，焙烧磁选处理电弧炉除尘灰采用富铁酸钙产物；造渣剂采用石灰，石灰中CaO质量含量为97％。废弃铝电解质中Na3AlF6含量为75％。粘结剂采用无机粘结剂，无机粘结剂为水玻璃。
本实施例采用的焙烧磁选处理除尘灰通过以下过程制得：
(1)钙化焙烧：将电弧炉除尘灰与石灰按照Ca/Fe摩尔比＝0.5经混料机充分混合后，进行钙化焙烧，得到焙烧产物。
(2)磁选分离：对焙烧产物进行磨碎处理，利用磁选设备对其进行磁选分离，得到铁酸钙产物，即焙烧磁选处理除尘灰。
本实施例采用的电弧炉除尘灰含Fe质量分数为50％，含Zn质量分数10％，余量为杂质；混料时间为0.5h，焙烧温度为1150℃，焙烧时间为1h；磁选设备为干式磁选机，磁场强度为0.4T。
参见图1，本实施例上述电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂的方法包括下述步骤：
(1)破碎及混料：将废弃铝电解质、造渣剂及富铁酸钙产物应分别破碎至200目以下，按重量份配比称量后以混料机混合均匀。
(2)压块及烘干：将混料均匀的原料放入成型机中并加入粘结剂压制成型，放置于干燥箱中干燥，干燥温度为200℃，干燥时间为4h，得到电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂。
本实施例电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂可应用于转炉炼钢中，以130t转炉为例，具体的应用过程包括：
在转炉炼钢脱磷过程中，吹炼开始时，采用低枪位(1100mm)吹炼2min，于2min时分5批次加入脱磷剂以造渣除磷，每批加入量为4kg/t钢，起渣后提高枪位(1200mm)吹炼2min，于4min分时分2批次加入脱磷剂，加入量为3.5kg/t钢，后期采用高枪位(1400mm)进行吹炼，最终钢液中P含量小于0.0276％。
实施例2
本实施例电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂中，以质量份数计，用于制备其的原料组分包括：
50份焙烧磁选处理除尘灰，7份废弃铝电解质，35份造渣剂，8份粘结剂；
其中，焙烧磁选处理电弧炉除尘灰采用富铁酸钙产物；造渣剂采用石灰，石灰中CaO质量含量为97％。废弃铝电解质中Na3AlF6含量为75％。粘结剂采用无机粘结剂，无机粘结剂为硼酸。
本实施例采用的焙烧磁选处理除尘灰通过以下过程制得：
(1)钙化焙烧：将电弧炉除尘灰与石灰按照Ca/Fe摩尔比＝0.5经混料机充分混合后，进行钙化焙烧，得到焙烧产物。
(2)磁选分离：对焙烧产物进行磨碎处理，利用磁选设备对其进行磁选分离，得到铁酸钙产物，即焙烧磁选处理除尘灰。
本实施例采用的电弧炉除尘灰含Fe质量分数为40％，含Zn质量分数30％，余量为杂质；混料时间为1h，焙烧温度为950℃，焙烧时间为4h；磁选设备为干式磁选机，磁场强度为1T。
参见图1，本实施例上述电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂的方法包括下述步骤：
(1)破碎及混料：将废弃铝电解质、造渣剂及富铁酸钙产物应分别破碎至200目以下，按重量份配比称量后以混料机混合均匀。
(2)压块及烘干：将混料均匀的原料放入成型机中并加入粘结剂压制成型，放置于干燥箱中干燥，干燥温度为150℃，干燥时间为5h，得到电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂。
本实施例电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂可应用于转炉炼钢中，以130t转炉为例，具体的应用过程包括：
在转炉炼钢脱磷过程中，吹炼开始时，采用低枪位(1300mm)吹炼4min，于3min时分3批次加入脱磷剂以造渣除磷，加入量为5.3kg/t钢，起渣后提高枪位(1400mm)吹炼1min，于5min时分3批次加入脱磷剂，加入量为4kg/t钢，后期采用高枪位(1600mm)进行吹炼，最终钢液中P含量小于0.0257％。
实施例3
本实施例电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂中，以质量份数计，用于制备其的原料组分包括：
55份焙烧磁选处理除尘灰，5份废弃铝电解质，30份造渣剂，10份粘结剂；
其中，焙烧磁选处理电弧炉除尘灰采用富铁酸钙产物；造渣剂采用石灰，石灰中CaO质量含量为97％。废弃铝电解质中Na3AlF6含量为75％。粘结剂采用无机粘结剂，无机粘结剂为水玻璃及硼酸的混合物。
本实施例采用的焙烧磁选处理除尘灰通过以下过程制得：
(1)钙化焙烧：将电弧炉除尘灰与石灰按照Ca/Fe摩尔比＝1.5经混料机充分混合后，进行钙化焙烧，得到焙烧产物。
(2)磁选分离：对焙烧产物进行磨碎处理，利用磁选设备对其进行磁选分离，得到铁酸钙产物，即焙烧磁选处理除尘灰。
本实施例采用的电弧炉除尘灰含Fe质量分数为60％，含Zn质量分数20％，余量为杂质；混料时间为1.5h，焙烧温度为1100℃，焙烧时间为2h；磁选设备为干式磁选机，磁场强度为1.5T。
参见图1，本实施例上述电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂的方法包括下述步骤：
(1)破碎及混料：将废弃铝电解质、造渣剂及富铁酸钙产物应分别破碎至200目以下，按重量份配比称量后以混料机混合均匀。
(2)压块及烘干：将混料均匀的原料放入成型机中并加入粘结剂压制成型，放置于干燥箱中干燥，干燥温度为250℃，干燥时间为2h，得到电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂。
本实施例电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂可应用于转炉炼钢中，以130t转炉为例，具体的应用过程包括：
在转炉炼钢脱磷过程中，吹炼开始时，采用低枪位(1200mm)吹炼3min，于2.5min时分4批次加入脱磷剂以造渣除磷，加入量为4.5kg/t钢，起渣后提高枪位(1300mm)吹炼1.5min，于4.5min时分3批次加入脱磷剂，加入量为3.3kg/t钢，后期采用高枪位(1500mm)进行吹炼，最终钢液中P含量小于0.0238％。
以上技术方案阐述了本发明的技术思路，不能以此限定本发明的保护范围，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上技术方案所作的任何改动及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (3)
1.一种电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂，其特征在于，以质量份数计，用于制备其的原料组分包括：
40~55份焙烧磁选处理电弧炉除尘灰，5~15份废弃铝电解质，30~40份造渣剂，5~10份粘结剂；
其中，所述焙烧磁选处理电弧炉除尘灰采用富铁酸钙产物；所述造渣剂采用石灰；
所述石灰中CaO质量含量≥97%；
所述废弃铝电解质中Na3AlF6含量≥75%；
所述粘结剂采用水玻璃和硼酸中的一种或两种；
所述焙烧磁选处理电弧炉除尘灰的制备过程包括：
钙化焙烧：将电弧炉除尘灰与石灰按照Ca/Fe摩尔比=0.5~1.5充分混合后，进行钙化焙烧，得到焙烧产物；
磁选分离：对焙烧产物进行磨碎处理，利用磁选设备对其进行磁选分离，得到所述焙烧磁选处理电弧炉除尘灰；
所述电弧炉除尘灰含Fe质量分数为40%~60%、含Zn质量分数10%~30%、余量为杂质；钙化焙烧时，焙烧温度为950~1150°C，焙烧时间为1~4h；磁选分离时采用的磁选设备为干式磁选机，磁场强度为0.4~1.5T。
2.权利要求1所述的一种电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂的制备方法，其特征在于，包括如下过程：
破碎及混料：将废弃铝电解质、造渣剂及焙烧磁选处理电弧炉除尘灰均破碎至200目以下，并混合均匀，得到混合物料；
压块及烘干：将所述混合物料与粘结剂压制成型，然后干燥，得到所述电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂；
压块及烘干时，干燥温度为150~250℃，干燥时间为2~5h。
3.权利要求1所述的一种电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂的应用，其特征在于，包括如下过程：
在转炉炼钢脱磷过程中，吹炼开始时，枪位于1100~1300mm吹炼2~4min，于2~3min内第一次加入所述电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂以造渣除磷，电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂加入量为16~20 kg/t钢，起渣后提高枪位至1200-1400 mm，吹炼1~2 min，于4~5 min时第二次加入电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂，加入量为7~12 kg/t钢，后期采用在1400-1600mm的高枪位下进行吹炼，使钢液中T.P含量小于0.03%；
第一次加入电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂时分3~5批次加入，每次加入量相同；
第二次加入电弧炉除尘灰制备炼钢脱磷剂时分2~3批次加入，每次加入量相同。
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