专利名称：利用连铸铁皮渣制备连铸保护渣的方法
技术领域：
本发明涉及钢水连铸生产工艺最终所生产的废料连铸铁皮渣的综合利用，具体地指一种利用连铸铁皮渣制备连铸保护渣的方法。
背景技术：
连铸铁皮渣是连铸坯被空气氧化后所产生的氧化铁皮与连铸结晶器所用的连铸保护渣产生的残渣的混合物。连铸保护渣是钢水连铸过程中不可缺少的辅助材料，它加在连铸结晶器中的钢水表面，其熔化后起着防止钢水氧化和润滑钢坯的作用。在钢坯出连铸结晶器后，连铸保护渣由冷却水从钢坯上冲下成为保护渣残渣。与此同时，高温钢坯失去连铸保护渣的保护，直接与冷却水和空气接触，其表面不可避免地被氧化成铁的氧化物，即氧化铁皮。在连铸机下，氧化铁皮和保护渣残渣一起被冲入一个沉渣池。
作为连铸工艺必不可少的辅助材料，连铸保护渣的成份、性能要求是很严格的。为了便于控制其成份和性能，连铸保护渣都是用成份稳定的矿物质(石灰石、萤石、石英、石墨等)和化工物质(水泥熟料、纯碱、硼砂、炭黑等)生产。现在普遍使用的预熔型连铸保护渣，更是将几种原料混合后高温熔化、水淬、磨细成为预熔料，再根据各种保护渣的性能要求，在预熔料中配入适当的矿物原料调整成份、性能，并配入碳质材料生产成预熔型连铸保护渣。这样，其成本非常高，目前预熔料的价格约1700元/吨。
钢水连铸生产工艺中连铸保护渣的用量也非常大，每吨钢约需0.4～0.7公斤。通过对其最终所形成的废料连铸铁皮渣进行取样分析，发现连铸铁皮渣中的保护渣残渣约占20～40％，氧化铁皮约占60～80％。由于连铸铁皮渣中含有低熔点物质如Na2O、K2O、CaF2、B2O3等，为了废物利用，目前某些厂家将其作为球团矿的助烧结剂，或者直接作为球团矿的原料。但这些低熔点物质特别是Na2O和K2O对高炉十分有害，容易造成炉口结瘤，国际标准要求球团矿中Na2O+K2O必须低于0.35％，故这些连铸铁皮渣废料并不适合于球团矿。因此，很多钢铁厂将连铸过程中产生的连铸铁皮渣仅作为下脚料以极低的价格卖出。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提出一种利用连铸铁皮渣制备连铸保护渣的方法。采用该方法生产连铸保护渣，能够最大限度地回收连铸生产过程中产生的废弃物，使之得到有效的综合利用，进而大幅降低连铸钢坯的生产成本。
为实现上述目的，本发明所设计的利用连铸铁皮渣制备连铸保护渣的方法，依次包括如下步骤1)以钢水连铸生产工艺最终所形成的废料连铸铁皮渣为原料，采用磁选方法对其进行分离，将其分成TFe含量为60～72％的氧化铁皮和TFe含量小于3％的保护渣残渣。所分离出的氧化铁皮中，Na2O＜0.35％的可用作炼铁炼钢原料，SiO2＜0.5％的可用作磁性材料、铁粉原料。所分离出的保护渣残渣，其化学成份与普通板坯保护渣基本一样，其半球点、粘度也十分接近，只需配入一定量的其它辅料，就可以调整其理化性能，故将其用作连铸保护渣原料。
2)按重量取50～98％的保护渣残渣，配入0～48％的辅料，辅料为硅灰石、石灰石、萤石、石英、碳酸钠、硼砂中的一种或一种以上的组合，再加入2～20％的炭质材料，充分混合均匀，即可获得钢水连铸生产工艺所需的连铸保护渣。
进一步地，所说的步骤1)中，先依次采用磁场强度为1000～1500Oe的弱磁场和磁场强度为1500～10000Oe的中磁场直接对连铸铁皮渣进行第一回合磁选，分离出一部分氧化铁皮和保护渣残渣；然后将经过第一回合磁选的尾渣用湿法研磨成粒度小于0.07mm的颗粒占80％以上的铁皮渣矿浆；再依次采用与上述磁场强度对应的弱磁场和中磁场对铁皮渣矿浆进行第二回合磁选，分离出剩余的氧化铁皮和保护渣残渣。经过两个回合精细的磁选，可以最大限度地将连铸铁皮渣分离为氧化铁皮和保护渣残渣两部分，特别是确保所分离出的保护渣残渣TFe含量小于3％，这样才适合于作为连铸保护渣的原料。
进一步地，所说的步骤2)中，辅料采用石英、萤石和碳酸钠的组合，炭质材料采用炭黑粉或石墨粉，各组份的较佳重量配比为保护渣残渣70～85％，石英3～10％、萤石1～4％、碳酸钠1～6％，炭黑粉或石墨粉2～10％。各组份的最佳重量配比为保护渣残渣85％，石英5％、萤石2％、碳酸钠3％，炭黑粉或石墨粉5％。这些辅料价格低廉、来源广泛、性能稳定、易于获得，可大幅提高连铸保护渣的性价比。
本发明的优点在于所设计的方法首先通过磁选将连铸铁皮渣有效地分离成氧化铁皮和保护渣残渣，一方面可以根据氧化铁皮的性质将分离出的氧化铁皮回收用作钢铁冶金原料、或者用作生产铁粉和磁性材料的原料；另一方面可以充分发挥保护渣残渣和连铸保护渣在化学成份和性质上基本相同的特点，利用保护渣残渣作为制备连铸保护渣的原料。从而极大地增加了连铸铁皮渣的综合利用率，大幅节约了连铸生产工艺的资源成本，也极大地降低了连铸钢坯的生产成本。
附图为对本发明制备方法中的连铸铁皮渣原料进行两个回合磁选分离的工艺流程图。
具体实施例方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的制备方法作进一步的详细描述实施例1以武汉钢铁(集团)公司第三炼钢厂钢水连铸生产工艺所产生的废料连铸铁皮渣为原料，本发明的制备方法依次包括如下步骤步骤1)取上述连铸铁皮渣，对其进行磁选分离。具体操作方法如附图所示，首先采用磁场强度为1000～1500Oe的弱磁场，将连铸铁皮渣中的一部分氧化铁皮初分出来，其次采用磁场强度为1500～10000Oe的中磁场，将连铸铁皮渣中的一部分保护渣残渣初分出来，完成第一回合的磁选。然后取经过第一回合磁选的尾渣，在自溢式球磨机内湿法磨细成铁皮渣矿浆，铁皮渣矿浆中粒度小于0.07mm的颗粒应占80％以上。再取磨细的铁皮渣矿浆，重复上述弱磁场和中磁场的磁选操作，完成对铁皮渣矿浆的第二回合磁选，使连铸铁皮渣中的氧化铁皮和保护渣残渣完全分离出来。
经过仪器分析，上述连铸铁皮渣及所分离的氧化铁皮和保护渣残渣的化学成份(％)、比例及物理性能如表1所示
表1
表1所示分析结果中，各化学成份的比例总量为98％，小于100％。剩余组份为氧化铁中的氧元素、杂质和挥发物损耗，没有计算在内。从表1可见，连铸铁皮渣中Na2O的含量为1.45％，是不适合制作用于高炉冶炼的球团矿的。分离后的氧化铁皮，其TFe含量为71.38％，Na2O含量仅为0.25％，低于规定标准值0.35％，与普通铁矿石相比，它是经过炼钢过程在连铸坯上氧化产生的高铁组份，其T Fe远高于普通铁矿石，且成份稳定，有害杂质S、P、SiO2含量极低，完全可以用于高炉和作为其它钢铁冶金原料，甚至可以生产铁粉和磁性材料。
而分离后的保护渣残渣，其TFe含量为2.86％，与普通板坯保护渣基本一样，其半球点1097℃、粘度2.1泊(1300℃)，也与普通板坯保护渣接近。经X射线衍射相分析，所分离的保护渣残渣与现有保护渣预熔料一样，为非晶体结构。因而，只需配入一定量的其它辅料，就可以调整其理化性能，配制出各种不同要求的连铸保护渣。
步骤2)按重量配比取上述保护渣残渣85％、配入石英5％、萤石2％、碳酸钠3％，再加上炭黑粉5％，充分混合均匀，经喷雾造粒，即可获得钢水连铸生产工艺所需的连铸保护渣。经检验，其半球点为1050℃，1300℃粘度为1.7泊，在武汉钢铁(集团)公司第二炼钢厂Q235钢板坯连铸生产工艺中进行实验，所得铸坯表面质量良好，无任何不良问题出现。
实施例2其步骤1)对连铸铁皮渣的磁选分离与实施例1相同。其步骤2)中，按重量配比取保护渣残渣80％、配入石英8％、萤石4％、碳酸钠2％，再加上炭黑粉6％，充分混合均匀，经喷雾造粒，即可获得钢水连铸生产工艺所需的连铸保护渣。
实施例3其步骤1)对连铸铁皮渣的磁选分离与实施例1相同。其步骤2)中，按重量配比取保护渣残渣75％、配入石英8％、萤石7％、碳酸钠6％，再加上炭黑粉4％，充分混合均匀，经喷雾造粒，即可获得钢水连铸生产工艺所需的连铸保护渣。
实施例4其步骤1)对连铸铁皮渣的磁选分离与实施例1相同。其步骤2)中，按重量配比取保护渣残渣70％、配入石英10％、石灰石4％、碳酸钠6％，再加上炭黑粉10％，充分混合均匀，经喷雾造粒，即可获得钢水连铸生产工艺所需的连铸保护渣。
将实施例2～3所制备的连铸保护渣用于武汉钢铁(集团)公司第二、三炼钢厂Q235钢板坯连铸生产工艺实验，将实施例4所制备的连铸保护渣用于方坯生产，所得铸坯表面质量良好，无不良问题出现。
权利要求
1.一种利用连铸铁皮渣制备连铸保护渣的方法，依次包括如下步骤1)以钢水连铸生产工艺最终所形成的废料连铸铁皮渣为原料，采用磁选方法对其进行分离，将其分成TFe含量为60～72％的氧化铁皮和TFe含量小于3％的保护渣残渣；2)按重量取50～98％的保护渣残渣，配入0～48％的辅料，辅料为硅灰石、石灰石、萤石、石英、碳酸钠、硼砂中的一种或一种以上的组合，再加入2～20％的炭质材料，充分混合均匀，即可获得钢水连铸生产工艺所需的连铸保护渣。
2.根据权利要求1所述的利用连铸铁皮渣制备连铸保护渣的方法，其特征在于所说的步骤1)中，先依次采用弱磁场和中磁场直接对连铸铁皮渣进行第一回合磁选，分离出一部分氧化铁皮和保护渣残渣，然后将经过第一回合磁选的尾渣用湿法研磨成铁皮渣矿浆，再依次采用弱磁场和中磁场对铁皮渣矿浆进行第二回合磁选，分离出剩余的氧化铁皮和保护渣残渣。
3.根据权利要求2所述的利用连铸铁皮渣制备连铸保护渣的方法，其特征在于将经过第一回合磁选的尾渣研磨成粒度小于0.07mm的颗粒占80％以上的铁皮渣矿浆。
4.根据权利要求2所述的利用连铸铁皮渣制备连铸保护渣的方法，其特征在于所采用弱磁场的磁场强度为1000～1500Oe，所采用中磁场的磁场强度为1500～10000Oe。
5.根据权利要求1所述的利用连铸铁皮渣制备连铸保护渣的方法，其特征在于所说的步骤2)中，辅料采用石英、萤石和碳酸钠的组合，炭质材料采用炭黑粉或石墨粉，各组份的重量配比为保护渣残渣70～85％，石英3～10％、萤石1～4％、碳酸钠1～6％，炭黑粉或石墨粉2～10％。
6.根据权利要求1所述的利用连铸铁皮渣制备连铸保护渣的方法，其特征在于所说的步骤2)中，辅料采用石英、萤石和碳酸钠的组合，炭质材料采用炭黑粉，各组份的重量配比为保护渣残渣85％，石英5％、萤石2％、碳酸钠3％，炭黑粉或石墨粉5％。
全文摘要
本发明公开了一种利用连铸铁皮渣制备连铸保护渣的方法。该方法以钢水连铸生产工艺最终所形成的废料连铸铁皮渣为原料，先采用磁选方法将其分成TFe含量为60～72％的氧化铁皮和TFe含量小于3％的保护渣残渣，再按重量取50～98％的保护渣残渣，配入0～48％的辅料，辅料为硅灰石、石灰石、萤石、石英、碳酸钠、硼砂中的一种或一种以上的组合，再加入2～20％的炭质材料，充分混合均匀，即可获得钢水连铸生产工艺所需的连铸保护渣。同时，所分离出的氧化铁皮可用作炼铁炼钢原料、或作为生产磁性材料、铁粉的原料。采用该方法生产连铸保护渣，能够最大限度地回收连铸生产过程中产生的废弃物，使之得到有效的综合利用，进而大幅降低连铸钢坯的生产成本。
文档编号B22D11/111GK101049629SQ20071005219
公开日2007年10月10日 申请日期2007年5月17日 优先权日2007年5月17日
发明者万恩同, 李慕云, 邹明金, 孙云虎, 高文芳, 饶江平, 李小云, 杨运超, 田青, 范敢生, 魏丛艳 申请人:武汉钢铁(集团)公司