转炉炼钢吹炼复合氧化剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及吹炼转炉炼钢工艺，具体是一种转炉炼钢吹炼复合氧化剂。
【背景技术】
[0002] 公知的炼钢工艺是W纯氧作为炼钢的氧化剂，将氧气W-定的压力吹入铁水中， 将铁水内的有害元素氧化生成气态物质逸出铁水，或者生成固态物质进入钢渣中，铁水中 的碳、硫、娃、憐等元素脱除到一定含量W下，再根据需要添加一些合金元素，铁水最终变成 钢水。
[0003] 公知的W纯氧为氧化剂的炼钢工艺存在如下缺点： (1) 纯氧是经过空分制氧获得的，由于空分制氧成本高，所W最终导致炼钢成本较高， 转炉炼钢的耗氧量60m3 /吨钢左右，氧气按0. 5元/m3计，吨钢氧气成本约为30元左右； (2) 炼钢工艺所产生的转炉煤气主要成分是CO和C〇2,约占煤气总体积的95%，其中CO 占60% -80%，〔化占15% -20% ;C0 2中的氧兀素占用了碳兀素的全部发热量，CO中的氧兀素 占用了碳元素全部发热量的69. 1%，所W转炉煤气品质较低，其热值仅为6. 7-7. 2MJ/m3左 右； (3) 可燃质回收量不高。W纯氧为氧化剂的炼钢工艺中，转炉煤气含有较高的0)2,大 大降低可燃质的回收量。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在解决公知的W纯氧为氧化剂的炼钢工艺存在的上述问题，而提供一种 W氧气-水蒸汽混合气体为氧化剂的转炉炼钢吹炼复合氧化剂，通过改变氧化剂的成分， 降低氧化剂的制备成本，提高煤气的发热量，提高转炉煤气清洁性，提高吨钢转炉煤气回收 化学热，从而达到节能减排的目的。
[0005] 本发明解决上述问题采用的技术方案是： 一种转炉炼钢吹炼复合氧化剂，W水蒸气与纯氧的混合气体为氧化剂，水蒸气与纯氧 的体积比为1:5。
[0006] 进一步的，水蒸气为转炉余热锅炉自产水蒸气。
[0007] 进一步的，氧化剂的压力为0.7Mpa-l. 6Mpa。
[0008] 采用纯氧与水蒸气的混合气体替代单一组分的纯氧作为炼钢的氧化剂，将纯氧与 水蒸气按一定比例混合，然后将混合气体W-定压力吹入铁水中，并确保气液间的良好混 合，钢包中，纯氧与有害元素发生氧化反应，氧化反应为放热反应，水蒸气与有害元素发生 水煤气反应，水煤气反应为吸热反应，两反应需要按照铁水升溫要求进行平衡，总反应包 括： (1)娃、儘、铁的氧化： 由于铁水中铁的含量最多，铁先被氧化成氧化亚铁： 2Fe+02=2化0 Fe+ &0=化0+ & t 带有氧化亚铁的铁水珠，随气流运动扩散到整个烙池中，使娃，儘发生氧化反应： 2化0+Si潑愚Si〇2巧化 FeO+Mn蒂湿化OFe 生成的Si〇2、FeO、MnO互相作用，生成娃酸亚铁和娃酸儘： Si〇2+FeO歲潑FeO ? Si〇2 Si〇2+MnO MnO ? Si〇2 吹炼过程中，随着石灰的逐渐烙化，氧化亚铁被氧化巧所置换： FeO ? Si〇2+CaO ^ ^ CaO ? 81(?+化O 娃酸巧很稳定，不会再被还原。
[000引 （2)憐的氧化： 吹炼前期钢水溫不太高(小于1400°C)，碳的活性小，碳的氧化受到抑制，憐先于碳被氧 化： 2P巧化0 ?205巧化 ?20雕跟炉渣中的CaO反应，生成稳定的化合物憐酸巧： SCaO+ PzO,MMrCas(PO4)2 (3)脱碳反应： 硫、娃、憐等有害元素的氧化反应都是放热反应，随着硫、娃、憐等有害元素的反应，钢 水溫度升高，当钢水溫度高于1400°C时，碳急剧氧化：C可同氧气及水蒸气、氨气直接接触 而被氧化，也可同FeO及溶于金属中的0、H发生反应： 2C+0。羣―羣-2C0 0+&0 (g).-Jfa-C0+H.t C+FeO:爲纔Fe+CO C+0 一CO 碳的氧化物大都是一氧化碳而不是二氧化碳。
[0010] 通过上述反应，铁水中的碳、硫、娃、憐等有害元素将被有效脱除到一定含量之下， 同时产生更多的煤气，且煤气中氨气含量有明显升高。
[0011] 采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其有益效果是： ①除了采用工业纯氧作为氧化剂外，还采用一部分余热锅炉自产蒸汽作为氧化剂，根 据核算，由于水蒸汽替代作用而减少氧气消耗使炼钢氧化剂成本降低13%，吨钢节约氧化剂 成本约为4.0元左右。
[0012] ②纯氧与水蒸气的混合气体为氧化剂，使煤气主要可燃成分为C0、&，二者的体积 比为11 :1，计算发热量为9. 13MJ/m3,相比之下，煤气发热量提高了 4%。
[0013]③W纯氧为氧化剂的炼钢工艺吨钢所产生的煤气化学能数量，W吨钢回收煤气 108m3计算为950. 4MJ，纯氧与水蒸气的混合气体为氧化剂吨钢所产生的煤气化学能数量 为 1150. 38MJ，提高 21. 04〇/〇。
[0014] ④W纯氧为氧化剂的炼钢工过程中伴随有少量的c〇2生成，而纯氧与水蒸气的混 合气体为氧化剂的炼钢工艺生成了热值高的氨气，大大减少了溫室气体的排放；W纯氧为 氧化剂的炼钢工艺，煤气每产生IMJ的热量伴随有0. 114m3的C〇2产生，而纯氧与水蒸气的 混合气体为氧化剂的炼钢工艺，煤气每产生IMJ的热量生成0. 082m3的CO2,转炉煤气燃烧 单位热量溫室气体排放量降低了 28%，增加了煤气燃烧的清洁性。
[0015] ⑥W纯氧为氧化剂的炼钢工艺吨钢产生煤气量大约为108m3,而纯氧与水蒸气的 混合气体为氧化剂的炼钢工艺吨钢产生煤气量大约为126m3,相比之下提高约16. 7%。
【具体实施方式】
[0016]W下通过实施例详述本发明，目的仅在于更好地理解本
【发明内容】
，所举之例并非 限制本发明技术方案所记载的保护范围。
[0017] 本实施例给出的转炉炼钢吹炼复合氧化剂，所吹炼的铁水及成品的基础参数是： (1) 铁水成分分析化验结果：C，Si，Mn,P，S含量分别为4. 3%，0. 8%，0. 2%，0. 13%，0. 04〇/〇; (2) 成品成分含量要求：C，Si,Mn,P，S含量分别为 0. 2%，0. 27%，0. 5%，0. 02%，0. 02〇/〇。
[0018] 复合氧化剂成分是： W水蒸气与纯氧的混合气体为氧化剂，水蒸气与纯氧的体积比为1:5,水蒸气为转炉余 热锅炉自产水蒸气。
[0019] 由于主要放热反应为C和〇2的反应，主要的吸热反应为C和水蒸气的反应，按照 两者放热量和吸热量的平衡并考虑防止烙池结渣确定水蒸气和氧气的混合比例为1 :5。
[0020] (3)氧化剂用量(给出计算公式）： 转炉公称为100吨，炉渣量为：100X10%=10吨； 铁损耗氧量：10X15%X16パ16巧6)=0.33吨； C一CO耗氧量：100X(4. 3%-0. 2%)X90%X16/12=4. 92 吨； C一C〇2耗氧量：100X(4.3%-0. 2%)X10%X32/12=1. 09 吨； Si-Si〇2耗氧量：100X0. 8%X32/28=0. 914 吨； Mn一MnO耗氧量：100X0. 2%X16/55=0. 058 吨； P- ？2〇5耗氧量：l〇〇XO. 13%X(16X5)/ (31X2)=0. 168 吨；
[S] 1/3被气化为S022/3与反应生成CaS进入渣中，故不耗氧； 总耗氧量为 0. 33+4. 9化 1. 09+0. 914+0. 058+0. 168=7. 48 吨； 折算成标况下体积为：7.48/1. 429=5236Nm3 ; 实际耗氧量=5236 今 0. 9 今 99. 5%=5847Nm3 ; 实际吨钢耗氧量=58. 47Nm3/t; 本方法采用氧气和水蒸气5 :1的体积比作为氧化剂，则吨钢氧化剂用量=58. 47X5/6 氧气巧8. 47X1/6水蒸气。
[0021] (4)氧化剂的压力：0.7Mpa-L 6 Mpa。
[0022] (5)吨钢煤气热回收量：计算吨钢煤气热回收量在985. 5MJ。
[002引（6)转炉煤气的成分：煤气的成分主要为CO和&，含量分别为91. 7%，8. 3%。
[0024] (7)转炉煤气发热量：转炉煤气发热量为9. 13MJ/m3。
[00巧]W上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围， 凡运用本发明说明书内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。
【主权项】
1. 一种转炉炼钢吹炼复合氧化剂，其特征在于：以水蒸气与纯氧的混合气体为氧化 剂，水蒸气与纯氧的体积比为1:5。2. 根据权利要求1所述的转炉炼钢吹炼复合氧化剂，其特征在于：水蒸气为转炉余热 锅炉自产水蒸气。3. 根据权利要求1所述的转炉炼钢吹炼复合氧化剂，其特征在于：氧化剂的压力为 0. 7Mpa-l. 6 Mpa〇
【专利摘要】本发明涉及吹炼转炉炼钢工艺，具体是一种转炉炼钢吹炼复合氧化剂。该复合氧化剂为水蒸气与纯氧的混合气体，水蒸气与纯氧的体积比为1:5。本发明解决了以纯氧为氧化剂的转炉炼钢工艺的氧气成本高、煤气发热量低、吨钢热回收率低、煤气燃烧清洁性差等缺陷。其特别之处在于：水蒸气在高温下作为强氧化剂和氧气一起与铁水中碳、硅、硫、磷等有害元素发生反应，将有害元素脱除到规定范围内，水蒸气氧化反应将产生清洁性最高的氢气；可以降低转炉炼钢氧化剂成本13%；由于生成氢气而提高煤气的品质和发热量，吨钢回收煤气量提高16.7%，煤气发热量提高4%，吨钢所产生的煤气化学能数量提高21.04%。
【IPC分类】C21C7/04
【公开号】CN105154622
【申请号】CN201510659659
【发明人】王子兵, 胡长庆, 邢红伟, 田欣, 王兰玉, 赵申, 王超, 杨潇潇, 王乙竹, 常建, 黄博, 秦万扩, 万勇, 齐立军
【申请人】华北理工大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年10月14日