天然镁橄榄石冶炼钢铁技术的制作方法
【专利摘要】本发明天然镁橄榄石冶炼钢铁技术，核心即是在冶炼生产的烧结、高炉(炼铁)、电炉或转炉等(炼钢)、连铸、轧制等全流程环节过程中，使用天然镁橄榄石作为添加剂或混合剂，由于天然镁橄榄石本身就含有镁、硅、铬、钴、镍、铑等元素，它们会在不同阶段大部分融入到钢铁中，钢铁生产企业不需多支付任何费用就获得了高品质的钢材。
【专利说明】
天然镁橄榄石冶炼钢铁技术
一.技术领域
[0001]本发明属于一种钢材冶炼新技术，通过在冶炼钢铁的工艺流程中使用一种新型天然矿石-镁橄榄石(理化指标是Mg0、Fe0、Si02，含有镁、硅、铬、镍、钴、铁、铑等元素)，可显著提高钢材的硬度和韧性，并且钢的精密度、致密度、抗强热度、抗腐蚀度、抗冻度、抗冲击性、减震性都会得到显著提高，还可以根据特殊需求，生产出各种特质的高品质钢材。
二.【背景技术】
[0002]进入21世纪，世界钢铁工业的发展环境发生了深刻变化。炼铁原料质量下降，资源、能源价格高涨，二氧化碳减排问题，都对钢铁制造的各个工序提出更为苛刻的要求。因此，未来冶炼钢铁技术的发展，就是要能够适应这样的环境变化，能综合应对资源、能源乃至环境问题的技术，其核心的是促进环境保护和物质循环，追求二氧化碳的减排及资源的再利用。在新时期对钢铁业的期待是以资源、能源和环境良好协调的物质循环型社会为核心，实现可持续发展。
[0003]随着世界性能源短缺的不断加剧，以及各国环保法律法规的进一步完善，对钢铁企业发展提出了更高的要求，具有节能、环保突出功效的钢材冶炼技术，成为钢铁企业冶炼生产环节中一项重要技术。
[0004]钛镁集团旗下的“西镁”牌天然镁橄榄石矿，地质资源储量超过1000亿吨，是世界上最大的镁橄榄石矿。镁橄榄石耐火度可达1650°C -1830°C, PH值为9_12，镁橄榄石主要成分含镁(MgO2) 43% -46%、含硅(S12) 38% -43%、含铁(Fe3O2) 7 % _9%、含铬(Cr) 5% -10%、含镍(Nl)0.5% -0.8%、含钴(Co)0.013%左右、含铑(Rh) 0.00017%左右。
[0005]“西镁”牌镁橄榄石提供了冶金学最好的石灰溶剂反应组合，可在低能源、低成本、提高生产力的前提下，有效做到二氧化硫、二氧化碳、氮氧化合物等有害气体的减排。通过加工处理高质量的天然镁橄榄石和硅酸镁铁，含45%的二氧化镁、40%的二氧化硅、7%二氧化三铁、8%的铬等。这些多功能调节添加剂可在烧结厂烧结过程中，去除原料中的大部分杂质并且可以节能减排，获得尚品质的烧结矿，以提尚和稳定尚炉、鼓风炉的冶炼水准。“西镁”牌镁橄榄石还可以为需要满足环境保护的客户提供绿色解决方案，可以在点火过程中做到非常低的损耗并且无需煅烧过程直接炼制钢铁。钢包喂丝、钢包处理、钢包炉外精炼、钢铁中间包、镁质干式料、EBT镁质电炉填充料、炉壁冲刷、钢体喷补料，炼钢精炼期使用“西镁”牌天然镁橄榄石或硅铁合金增硅去氧等系列方案。更为重要的是在炼钢的全过程中使用的“西镁”牌镁橄榄石中含有的镁、硅、铬、钴、镍、铑等元素会在不同阶段大部分融入到钢铁中，钢铁生产企业不需多支付任何费用就获得了高品质的钢材，这会为钢铁企业带来巨大的经济效益。
三.
【发明内容】
[0006]把生铁冶炼成钢要解决的主要问题，就是适当地降低生铁里的含碳量，调整钢里合金元素含量到规定范围之内，并除去大部分硫、磷等有害杂质，炼钢的主要反应原理，也是利用氧化还原反应，在高温下，用氧化剂把生铁里过多的碳和其它杂质氧化成气体或炉渔除去。
[0007]天然镁橄榄石是世界上唯一含有镁、硅、铬、镍、钴、铁、铑等稀有金属的天然矿石。天然镁橄榄石中含有多种可以改善钢铁性能的有益稀有金属，通过调整这些天然的稀有金属在钢铁中的含量，即可显著改善钢铁的可加工性，强度和耐磨、耐热、耐腐蚀等性能，而且天然镁橄榄石含有的这些稀有金属还具有很大的经济价值。
[0008]本发明天然镁橄榄石冶炼钢铁技术，核心即是在冶炼生产的烧结、高炉(炼铁)、电炉或转炉等(炼钢)、连铸、乳制等全流程环节过程中，使用天然镁橄榄石作为添加剂或混合剂，由于天然镁橄榄石本身就含有镁、硅、铬、钴、镍、铑等元素，它们会在不同阶段大部分融入到钢铁中，钢铁生产企业不需多支付任何费用就获得了高品质的钢材。
[0009]天然镁橄榄石作为钢材冶炼的炉料添加剂，也能用于钢液的脱硫、脱磷、脱杂、脱氧，对于那些易氧化或密度较小的元素，当冶炼要求含量较高时，是很难直接加入到钢液中去的，又由于回收率不准而影响化学成分的准确控制。因此，利用天然镁橄榄石作为炉料添加剂进行冶炼，化学成分稳定，且纯洁度较高，最终可以得到含镁、硅、铬、钴、镍、铑等元素的优质钢材。
[0010]钢铁工业属于资源能源密集型和污染较重的工业。要实现清洁生产，即以最低的资源消耗、最高的生产效率、最优化的质量控制和接近“零排放”的最小的环境负荷来生产合格、低成本的优良产品，就必须加强工艺技术优化，本发明天然镁橄榄石冶炼钢铁技术，是一种突破性的冶炼钢铁新技术，可以大大提高资源能源利用效率。
四.【具体实施方式】
[0011]从炼钢开始的最初生产环节“烧结”开始，使用天然镁橄榄石砂(颗粒)、砂浆、喷雾混合浇注料等系列冶金专用辅料。可以更有效的烧结、更多的碱脱硫、更有利的铸造、更利于钢铁的精炼、更高的熔炉生产力、更少的能源消耗、更多的减少二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物排放、更少的酸性矿渣、更少的碱性膨胀，更少的耐火材料维修，更高的生产效率。
[0012]天然镁橄榄石还可以有效的与氧化铁发生反应，来生产拥有高流动性的镁铁素体，以及加速铁还原的过程。通常，3%的天然镁橄榄石添加剂将创造约10%的镁铁素体。相比，石灰石煅烧就消耗了 75%的烧结时间，而天然镁橄榄石无需煅烧并可100%利用烧结时间。对比结果是天然镁橄榄石强化了烧结的同时降低烧结温度，降低焦炭消耗，并且改善了烧结料层的使用效率。烧结生产率也将因为节约了 75%的烧结时间而大大提高。工程方面，天然镁橄榄石均匀的分布也将改善熔炉使用规则，因为天然镁橄榄石颗粒转移到高炉时也将保留其碱的结合能力。
[0013]天然镁橄榄石作为炼制钢铁添加剂使用在自熔性或熔剂性球团的生产过程中可以通过保持气体渗透和高温下较少液体形式接触以及较长的气固接触时间来强化还原铁氧化物颗粒的能力。同时，低温损坏也可以因为低碱含量和镁氧化物而得到改进。其结果是自熔性或熔剂性球团的还原度高，在低温和高温两种情况下同时保持高强度。以及高炉炉料透气性的改良，同时焦炭消费也将大幅减少。
[0014]在鼓风炉操作中，天然镁橄榄石用来控制和净化碱及其相关的气体。天然镁橄榄石的碱硅酸镁与原料起反应后，可以有效地去除残渣(去硫、去磷)。这些浓碱会与碳反应以区别于碱碳的成分，消耗焦炭与炉壁耐火衬料反应产生的膨胀、崩解，天然镁橄榄石提高了熔炉操作水准，包括炉渣粘度更好的均匀性和稳定性以及减少针对铁水中硫、磷含量，以及浇铸温度的偏差。同时还改善了炉料渗透性，并在降低5%焦炭消耗的情况下增加熔炉的生产能力。二氧化硫和磷的减排数量是根据原矿的含硫、含磷比例而确定。
[0015]在电弧熔炉中，使用天然镁橄榄石替代石灰石，可以增强钢的净化率和保护电极。天然镁橄榄石在矿渣配方中还可以在不破坏矿渣的临界碱度的情况下，以牺牲氧化镁的形式来减少矿渣对炉壁耐火材料的侵蚀，最高可减少80%的喷涂修复，提高生产效率。
【主权项】
1.天然镁橄榄石冶炼钢铁技术，其特征在于:从冶炼钢铁的最初生产环节“烧结”开始，全过程使用天然镁橄榄石(理化指标是MgO、FeO, S12)替代石灰石、蛇纹石等，在烧结过程中去除原料中的大部分杂质，生产自熔性或溶剂性烧结矿产品。2.根据权利要求1，天然镁橄榄石冶炼钢铁技术，其特征在于:冶炼钢铁过程中，使用任何炉子冶炼生铁所需辅料置换为天然镁橄榄石去除杂质可冶炼出更优质的生铁。3.根据权利要求1，天然镁橄榄石冶炼钢铁技术，其特征在于:在鼓风炉操作中，使用天然镁橄榄石置换鼓风炉中其它辅料，控制和净化碱及其相关的气体，以更有效地去除残渣。4.根据权利要求1，天然镁橄榄石冶炼钢铁技术，其特征在于:在电弧炉操作中，使用天然镁橄榄石置换电弧炉中其它辅料，在泡沫渣中添加10-40毫米的镁橄榄砂，可以增强钢的净化率和保护电弧炉的电极。5.根据权利要求1，天然镁橄榄石冶炼钢铁技术，其特征在于:在炼钢的全过程中，包括钢包喂丝、钢包处理、钢包炉外精炼、钢铁中间包、镁质干式料、EBT镁质电炉填充料、炉壁冲刷、钢体喷补料，炼钢精炼期、氧化期、还原期等工艺流程中，天然镁橄榄石中所含有的镁、硅、铬、钴、镍、铑等元素会在不同阶段融入到钢铁中。6.根据权利要求1，天然镁橄榄石冶炼钢铁技术，其特征在于:在特定需求下，确定冶炼全过程使用天然镁橄榄石中的镁、硅、铬、钴、镍、铑等元素融入到钢铁中的比例，根据特定需求添加精选后的天然镁橄榄石或天然镁橄榄石经电解分离后的硅铁合金，增硅去氧的同时对钢铁中含有儀、娃、络、钻、银、铭等兀素进彳丁调整，生广特定需求的尚品质钢材。
【文档编号】C21C5/56GK105838871SQ201510012467
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年1月12日
【发明人】马锐, 马鸣, 马一鸣, 张颖辉
【申请人】马锐