降低炉渣氧化镁含量的高炉冶炼红土镍矿方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于红土镍矿冶炼不锈钢领域，具体涉及一种降低炉渣氧化镁含量的高炉 冶炼红土镍矿方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济高速发展，占镍用途65%的不锈钢需求持续增长。由于我国镍资源 的贫乏，国内钢铁企业大量从国外进口低品位的红土镍矿冶炼镍铁用于不锈钢生产。红土 镍矿的高炉冶炼由原料的破碎、烧结和冶炼几部分组成，由于红土矿的成分和物理特征不 同于一般的铁矿，红土矿的烧结配料和高炉冶炼配料具有自身的特点，主要表现在烧结矿 碱度、高炉焦比及辅料等方面；对于冶炼铁水，生产经验表明含镍铁水熔点在1200°C左右， 与普通生铁相当。
[0003] 由于原料限制，低品位红土镍矿中的MgO含量偏高，直接导致高炉炉渣MgO含量过 高，会造成高炉炉渣融化温度和粘度上升，导致高炉炉况波动较大，悬料、滑料和管道时有 发生，严重影响了高炉顺行，与此同时，高的MgO含量炉渣会导致高炉渣中Cr 2O3及FeO含量 较高，不仅降低了矿渣价值，还造成了金属的流失，影响合金的收得率，同时渣中FeO高，会 对脱硫效果造成影响，使得后工序加工成本升高。
[0004] 红土镍矿高炉冶炼产生大量高炉渣，一般通过水淬处理制备水淬渣。水淬渣具有 潜在的水硬胶凝性能，在水泥熟料、石灰、石膏等激发剂作用下，可以作为优质的水泥原料， 制成矿渣硅酸盐水泥、石膏矿渣水泥、石灰矿渣水泥等。所以，水淬渣的无公害处理主要通 过微粉处理后用于生产矿渣水泥。
[0005] 由于水淬渣中MgO含量较高，严重制约了水淬渣在水泥行业的消化使用，矿渣利 用价值大打折扣，甚至由于MgO含量过高，加入量极度受限，微粉厂家使用矿渣不具备成本 优势而放弃使用，在给企业带来经济损失的同时，亦会对周边环境造成严重的污染。
[0006] 为保证高炉顺行，降低生产成本，提高金属收得率，减轻环保压力，优化高炉渣型， 降低炉渣中MgO含量，增加炉渣在水泥制造中的使用比例是亟需解决技术问题。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是降低高炉冶炼红土镍矿中炉渣的氧化镁含量，从而 避免由于氧化镁含量高造成的炉况不稳定、金属流失严重、生产成本高等问题，提高高炉渣 在水泥行业的用量，减轻高炉渣产生的环保压力。
[0008] 本发明通过分析CaO-MgO-SiO2-Al2O 3四元相图，综合考虑炉渣黏度、熔点、硫 容、流动性及稳定性，低品位红土镍矿高炉冶炼炉渣应具备以下条件：炉渣二元碱度为在 0. 8-0. 9之间，炉渣中Al2O3含量控制在20%以内，炉渣的化学稳定性要好，同时要求MgO控 制在8-10%之间，使炉渣矿相维持在黄长石、镁蔷薇辉石区域内，以保证炉渣熔点与成分变 化波动最小，并尽量少配入熔剂，达到少渣量的要求。
[0009] 在操作上，对红土镍矿原料采取了合理筛选，对低品位块矿进行特殊处理，通过改 变了原料拌料、烧结配料及高炉装料制度确保MgO含量控制在8% -10%左右。同时在高炉 出渣过程中进行二次炉外成渣反应，添加低MgO,高CaO、自然粉化粒度细的炼钢转炉精炼 还原渣，精炼还原渣与高炉渣混合比例不大于1:12,二次成渣反应迅速，效果良好。
[0010] 经上述操作，有效地将高炉炉渣MgO的含量由原来的16-20%降至10%以下，炉渣 中Cr2O3由原来的2% -3%降低至1% -1.5%，有效地降低了炉渣中FeO含量，提高了高炉 脱硫效果，为炼钢生产节约石灰，降低了冶金流程的生产成本，保证钢水质量，为后续生产 的各项指标、消耗改善提供了原料基础，经济效益显著。炉渣MgO的含量降低，显著增加高 炉炉渣在水泥制造业中的使用量，对炉渣利用价值的提升、高炉指标改善及合金收得率的 提高起到重要作用。
[0011] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：降低炉渣氧化镁含量的高炉冶炼红 土镍矿方法，包括原料红土镍矿破碎、烧结和高炉冶炼的工序，原料红土镍矿破碎后进行筛 分，粒度小于25mm的红土镍矿进入烧结工序。
[0012] 其中本发明所述的红土镍矿主要是指低品位的红土镍矿，品位在0. 8~1. 5%。
[0013] 其中本发明在烧结工序的红土镍矿中不再拌入轻烧白云石。
[0014] 其中，上述方法中，先将原料红土镍矿用25mm筛进行筛分，筛上物再进行破碎和 用25mm筛进行筛分，两部分筛下物、即粒度小于25mm的红土镍矿进入烧结工序。
[0015] 其中，上述方法中，烧结工序得到的烧结矿中，MgO含量2~3%。
[0016] 其中，上述方法高炉冶炼出渣过程中，向高炉渣中喷入炼钢转炉精炼还原渣（即 不锈钢冶炼AOD炉渣）进行二次成渣，炼钢转炉精炼还原渣的喷入量小于高炉渣质量的 1/12〇
[0017] 其中，上述方法中，高炉冶炼后得到的高炉渣中，MgO含量8~10%。
[0018] 其中，上述方法中，高炉冶炼后得到的高炉渣二元碱度0. 8~0. 9,炉渣中Al2O3含 量在20%以内。
[0019] 其中，上述方法中，所述炼钢转炉精炼还原渣MgO含量小于8%，CaO质量含量 45 ~55%。
[0020] 其中本发明所指的MgO、A1203、CaO含量均为质量含量。
[0021] 本发明的有益效果是：发明人发现，低品位的红土镍矿在筛选和破碎过程中存在 部分块矿，这些块矿难以破碎，并且红土镍矿中大部分MgO集中在这些块矿中，块矿中MgO、 Si02、Al2O3含量在20%~30%，甚至达30%以上，这些块矿在申请人原工艺中都是经破碎 获得一定粒度后拌入烧结原料中，由此对高炉渣成分影响较大，不利于高炉的顺行，由此申 请人将难以破碎的块矿筛分除去，降低高炉渣的MgO含量。另外，本发明进行的炉外二次成 渣反应，能够充分利用高炉渣的热量，添加一定比例的低MgO、高CaO、自然粉化粒度细、具 有良好成渣反应界面的炼钢转炉精炼还原渣，能够降低高炉渣熔点、提高其流动性，化渣良 好，融化迅速，并且进一步的降低了高炉渣中氧化镁含量。经过上述措施，本发明有效地将 高炉炉渣MgO的含量由原来的16~20%降至10%以下，炉渣中Cr 2O3由原来的2~3%降 低至1~1. 5%，有效地降低了炉渣中FeO含量，提高了高炉脱硫效果，为炼钢生产节约石 灰，降低了冶金流程的生产成本，保证钢水质量，为后续生产的各项指标、消耗改善提供了 原料基础，经济效益显著。炉渣MgO的含量降低，显著增加高炉炉渣在水泥制造业中的使用 量，对炉渣利用价值的提升、高炉指标改善及合金收得率的提高起到重要作用，也解决了部 分精炼还原渣堆放困难、扬尘严重的环保问题。
【附图说明】
[0022] 图1为实施例高炉渣中MgO及Cr2O3含量变化曲线；
[0023] 图 2 为 Al2O3含量 20% 的 CaO-MgO-SiO 2-Al203四元相图；
[0024] 图 3 为 MgO 含量 5%、10%及 15%的 CaO-MgO-SiO2-Al2O3相图。
【具体实施方式】
[0025] 技术原理：
[0026] 如图2所示的CaO-MgO-SiO2-Al2O 3四元系中，Al 203含量为20%时，随着二元碱度 升高，液相线温度升高；MgO含量在5 %~20 %区间，随着MgO升高，1400°C液相线区间先增 大后减小，当MgO含量大于13%后，炉渣熔点大于1500°C，将对冶炼顺行带来影响。
[0027] 如图3所示的CaO-MgO-SiO2-Al2O 3四元系中，炉渣中MgO由5 %增加到10 %， 1500°C液相区增大，表明炉渣熔点有所上升，但MgO继续增大到15%时液相区缩小，1600°C 液相区增大，炉渣熔点上升明显，因此MgO在高炉终渣中起良好作用的区间约在5 %~15 % 之间。
[0028] MgO的加入主要是对炉渣的粘度产生影响，随着Al2O3达到一定含量时，MgO的存在 能与Al 2O3, SiO2，硅酸盐反应生成一系列低熔点化合物，使粘度有一定下降，渣中保证一定 量的MgO对炉渣的冶金性能提升提供动力学条