CN116790844A - 一种提高lf精炼渣泡沫化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种提高LF精炼渣泡沫化的方法，包括在LF精炼时打开钢包底吹氩气，然后再向钢包投入小粒度生白云石使在钢包环境温度下预热并开始持续分解，然后再投入赤泥进行预热，使小粒度生白云石、赤泥与钢包内的原炉渣混合形成高泡沫化的精炼渣。本发明在钢包环境条件下对赤泥和生白云石结合使用，提高了LF精炼渣泡沫化程度，精炼过程埋弧良好，精炼渣性能显著提升，降低了精炼加热电耗及造渣料用料、降低了精炼工序生产成本，同时本发明实现了铝厂赤泥在钢铁精炼工序中资源化再利用的消纳处理方式。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种提高LF精炼渣泡沫化的方法。
背景技术
LF炉外精炼可以实现真空脱气、还原气氛、透气砖吹氩搅拌、埋弧加热、精炼渣脱氧脱硫及去除杂质等功能，已经成为现代钢材生产流程中不可或缺的工序。LF精炼渣具有深脱硫、深脱氧、去除非金属夹杂物、净化钢液、气泡埋弧、改变夹杂物形态、防止钢液二次氧化以及保温等作用。
LF精炼渣不仅要对钢液有良好的净化作用，还要具有一定的发泡性。良好的发泡性有利于LF精炼时的埋弧操作，稳定电弧，保护精炼炉炉衬，减少高温电弧对耐火材料和炉衬的侵蚀，延长炉体寿命，从而降低冶金工艺的成本；另一方面精炼渣适当的发泡还可以增加钢渣反应的面积，改善钢液脱硫反应的动力学条件，增加导热量，提高精炼过程中的传热效率，加快脱硫反应的进行，因此精炼渣必须具备良好的物理性质、化学性质以及发泡性能，而这些性质是由精炼渣的成分和含量决定的。
在LF炉外精炼实际生产过程中，精炼渣的泡沫化是一个重要的技术指标，这就需要为精炼渣提供良好的条件如气源等用以增加熔渣中气泡的含量。添加气泡的方法一般有两种：一是往钢包基渣中吹入氩气，使吹入的惰性气体滞留在熔渣中，二是向基渣中添加发泡剂，发泡剂在熔渣中与熔渣发生化学反应，或者发泡剂自身分解产生出大量的气泡，这些气泡滞留在熔渣中，促进熔渣泡沫化。
精炼渣发泡效果的影响因素，主要是精炼渣本身具备良好的发泡性，即具备良好的物理化学性质；其次是精炼渣的气体供给情况良好，包括外接气源(吹氩气)和熔渣在高温下发生化学反应生成的气体。如果外接气体供给情况不好或者说外接气体对熔渣的发泡效果不理想时就需要向熔渣中加入一定量的发泡剂，帮助熔渣起泡，促进熔渣的泡沫化。当然，发泡剂的成分和加入量必须适当。否则导致熔渣中储存的起泡数量不充足，熔渣的起泡性相对较弱，发泡幅度低，不能很好的完成埋弧任务；或者导致熔渣的粘度变大，不利于发泡同时还会恶化钢渣反应的动力学条件，不利于钢渣之间的脱硫反应。
赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物，因含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似，故被称为赤泥。每生产1吨氧化铝约产生0.8-1.5吨的赤泥，目前全球累计堆存赤泥超50亿吨。大量堆存的赤泥不仅占用、污染大量土地，造成生态环境安全隐患，同时也造成了资源的浪费。目前赤泥综合利用率不到5％，鉴于赤泥末端治理方法流程长、能耗高、成本高，因此工业化大规模消纳赤泥难度较大。
发明内容
针对现有技术精炼渣发泡幅度低等问题，本发明提供一种提高LF精炼渣泡沫化的方法，可提高炉渣的泡沫化程度、改善炉渣条件及埋弧效果、提高炉渣的脱硫能力及传热效率，同时实现赤泥的资源化利用。
本发明提供一种提高LF精炼渣泡沫化的方法，包括在LF精炼时打开钢包底吹氩气，然后再向钢包投入小粒度生白云石使在钢包环境温度下预热并开始持续分解，然后再投入赤泥进行预热，使小粒度生白云石、赤泥与钢包内的原炉渣混合形成高泡沫化的精炼渣。
进一步的，生白云石包括如下重量百分数的成分：CaO 35％～47％、MgO 20％～30％、SiO2＜2.0％、P＜0.030％、S＜0.020％，余量为杂质及不可避免成分。更进一步，生白云石粒度为2～5mm。本发明采用小粒度的生白云石有利于持续分解产生的CO2，和钢包底部吹入的氩气共同滞留在熔渣中使熔渣体积膨胀形成密集排列的气孔状结构，形成泡沫渣。小粒度生白云石加热分解生成MgO、CaO和CO2，结合钢包吹氩，显著提高炉渣的泡沫化程度、改善炉渣条件、提高炉渣的脱硫能力及传热效率，提高了炉渣的作用及性能。
进一步的，赤泥包括如下重量百分数的成分：Fe2O3 35％～55％、SiO2 7％～15％、Al2O36％～20％，CaO 5％～15％，Na2O 2％～9％，TiO2 2％～10％，余量为杂质及不可避免成分。本发明上述成分赤泥为富铁赤泥，具体为拜耳法生产氧化铝的固废物。考虑到富铁赤泥的物理特性，本发明采用小袋装(20kg或30kg)，保证运输方便，避免转运过程中的撒漏及扬尘，同时也节省了富铁赤泥传统回收利用时的制球、压球成本。
进一步的，底吹氩气的压力为0.5～0.6MPa，压气流量控制在20～50L/min，底吹5min后调整流量至50～70L/min。
进一步的，生白云石与赤泥的用量质量比为1：0.3～0.5。
进一步的，生白云石与赤泥总质量为钢包原炉渣质量的3％～5％。
进一步的，投入生白云石1min后再投入赤泥。该时间节点为生白云石受热生成一定量的二氧化碳之后。
本发明的机理为：
本发明在钢包LF精炼时首先在钢包内加入生白云石，生白云石受热分解产生CO2，同时在底吹氩气的共同作用下滞留在钢包基渣(熔渣)中使基渣体积膨胀形成密集排列的气孔状结构，形成泡沫渣，泡沫渣是气体与钢包熔渣的混合物。加入生白云石后形成的精炼渣混合物和分解的CO2起到了很好的隔离作用，在上述环境下对赤泥预热，保证了赤泥的干燥，可避免富铁赤泥中的水分进入钢水导致增H而影响钢水质量。
精炼渣的起泡效果取决于多种因素的影响如精炼渣本身的粘度、密度、表面张力等。从精炼渣本身的角度考虑熔渣的发泡效果，泡沫渣的形成主要由熔渣自身的粘度和熔渣的表面张力决定，合适的熔渣粘度有利于在发泡过程当中维持气泡的稳定存在；较低的表面张力可以促进气泡在熔渣中大量的产生。本发明优化赤泥和生白云石的质量比例、赤泥和生白云石的加入顺序以及钢包底吹氩气流量，正是保证炉渣熔渣自身的粘度和熔渣的表面张力的最佳条件。
本发明赤泥中Fe2O3、CaO、Al2O3、SiO2等组分、小粒度生白云石中分解生成MgO、CaO和CO2，结合钢包吹氩，在上述条件的协同作用下显著提高炉渣的泡沫化程度、改善炉渣条件、提高炉渣的脱硫能力及传热效率，提高了炉渣的作用及性能。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明在钢包环境条件下对赤泥和生白云石结合使用，提高了LF精炼渣泡沫化程度，过程埋弧良好，精炼渣性能显著提升，降低了精炼加热电耗及造渣料用料、降低了精炼工序生产成本。
(2)本发明实现了铝厂赤泥在钢铁精炼工序中资源化再利用的消纳处理方式。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将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获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例所使用的生白云石包括如下重量百分数的成分：CaO 40％、MgO 25％、SiO2＜2.0％、P＜0.030％、S＜0.020％，余量为杂质及不可避免成分。
本实施例所使用的赤泥包括如下重量百分数的成分：Fe2O3 55％、SiO2 15％、Al2O320％，CaO 5％，Na2O 2％，TiO2 2％，余量为杂质及不可避免成分。
转炉出钢完毕后，钢包吊运至LF工作处理位置；打开钢包底吹氩气，氩气的压力为0.5～0.6MPa，流量控制在20L/min；加入粒度为2～5mm的生白云石220kg，1min后在渣层上部手工投入富铁赤泥100kg，生白云石与赤泥总质量为钢包原炉渣质量的4％；5min后调整氩气流量至60L/min；后序按照LF正常工艺进行处理操作。
经检测，本实施例精炼LF埋弧效果良好，加热升温平稳高效、精炼渣流动性好，同等条件下吨钢电耗平均降低1.2kwh、造渣料石灰消耗降低0.12kg，LF精炼处理完毕钢水中硫含量为0.0010％。
实施例2
本实施例所使用的生白云石包括如下重量百分数的成分：CaO 35％、MgO 20％、SiO2＜2.0％、P＜0.030％、S＜0.020％，余量为杂质及不可避免成分。
本实施例所使用的赤泥包括如下重量百分数的成分：Fe2O3 35％、SiO2 11％、Al2O315％，CaO 15％，Na2O 9％，TiO2 10％。
转炉出钢完毕后，钢包吊运至LF工作处理位置；打开钢包底吹氩气，氩气的压力为0.5～0.6MPa，流量控制在50L/min；加入粒度为2～5mm的生白云石260kg，1min后在渣层上部手工投入富铁赤泥78kg，生白云石与赤泥总质量为钢包原炉渣质量的3％；5min后调整氩气流量至70L/min；后序按照LF正常工艺进行处理操作。
经检测，本实施例精炼LF埋弧效果良好，加热升温平稳高效、精炼渣流动性好，同等条件下吨钢电耗平均降低1.0kwh、造渣料石灰消耗降低0.08kg，LF精炼处理完毕钢水中硫含量为0.0016％。
实施例3
本实施例所使用的生白云石包括如下重量百分数的成分：CaO 47％、MgO 30％、SiO2＜2.0％、P＜0.030％、S＜0.020％，余量为杂质及不可避免成分。
本实施例所使用的赤泥包括如下重量百分数的成分：Fe2O3 50％、SiO2 13％、Al2O36％，CaO 13％，Na2O 8％，TiO2 8％。
转炉出钢完毕后，钢包吊运至LF工作处理位置；打开钢包底吹氩气，氩气的压力为0.5～0.6MPa，流量控制在30L/min；加入粒度为2～5mm的生白云石200kg，1min后在渣层上部手工投入富铁赤泥100kg，生白云石与赤泥总质量为钢包原炉渣质量的5％；5min后调整氩气流量至50L/min；后序按照LF正常工艺进行处理操作。
经检测，本实施例精炼LF埋弧效果良好，加热升温平稳高效、精炼渣流动性好，同等条件下吨钢电耗平均降低0.9kwh、造渣料石灰消耗降低0.10kg，LF精炼处理完毕钢水中硫含量为0.0020％。
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种提高LF精炼渣泡沫化的方法，其特征在于，在LF精炼时打开钢包底吹氩气，然后再向钢包投入小粒度生白云石使在钢包环境温度下预热并开始持续分解，然后再投入赤泥进行预热，使小粒度生白云石、赤泥与钢包内的原炉渣混合形成高泡沫化的精炼渣。
2.如权利要求1所述的一种提高LF精炼渣泡沫化的方法，其特征在于，生白云石包括如下重量百分数的成分：CaO 35％～47％、MgO 20％～30％、SiO2＜2.0％、P＜0.030％、S＜0.020％，余量为杂质及不可避免成分。
3.如权利要求1或2所述的一种提高LF精炼渣泡沫化的方法，其特征在于，生白云石粒度为2～5mm。
4.如权利要求1所述的一种提高LF精炼渣泡沫化的方法，其特征在于，赤泥包括如下重量百分数的成分：Fe2O3 35％～55％、SiO2 7％～15％、Al2O3 6％～20％，CaO 5％～15％，Na2O2％～9％，TiO2 2％～10％，余量为杂质及不可避免成分。
5.如权利要求1所述的一种提高LF精炼渣泡沫化的方法，其特征在于，底吹氩气的压力为0.5～0.6MPa，压气流量控制在20～50L/min，底吹5min后调整流量至50～70L/min。
6.如权利要求1所述的一种提高LF精炼渣泡沫化的方法，其特征在于，生白云石与赤泥的用量质量比为1：0.3～0.5。
7.如权利要求1所述的一种提高LF精炼渣泡沫化的方法，其特征在于，生白云石与赤泥总质量为钢包原炉渣质量的3％～5％。
8.如权利要求1所述的一种提高LF精炼渣泡沫化的方法，其特征在于，投入生白云石1min后再投入赤泥。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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