一种精炼废渣热态制备炼钢熔剂的方法

一种精炼废渣热态制备炼钢熔剂的方法
【专利摘要】本发明涉及一种精炼废渣在热态下制备炼钢熔剂的方法。其步骤是：a、精炼废渣脱硫：在熔融炉中通入氧气，控制熔融炉温度在1300~1500℃，通入氧分压在1~2atm，反应时间30min~60min，将精炼废渣中的硫以气态方式脱除；b、制备炼钢熔剂：包括高Al低Si型精炼废渣制备预熔型精炼渣剂；或者高Al型精炼废渣制备预熔型转炉造渣助熔剂；或者高碱度低Al型精炼废渣制备预熔型转炉造渣剂。本发明充分利用了熔融态精炼渣自身的显热，缩短精炼废渣的处理工序，节约了能源，渣中的硫以SO2气态方式脱除，脱硫效率达97%，本发明所获得炼钢熔剂不易粉化，无需压块成型，破碎后可直接使用。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明属于精炼废渣资源综合利用【技术领域】，具体涉及一种把炼钢精炼过程中产 生的精炼废渣，在热态下制备炼钢熔剂的方法。 一种精炼废渣热态制备炼钢熔剂的方法

【背景技术】
[0002] 随着冶炼工艺和技术的进步，LF炉精炼工艺被广泛应用于冶金生产中，目前国内 每精炼1吨钢，产生大约10公斤左右的精炼渣。目前大多数钢铁企业将LF炉精炼废渣冷却 处理后与转炉钢渣混于一起，翻到于矿渣山上，带来的堆放占地和环境污染问题十分突出。
[0003] LF炉精炼废渣中含有大量的氧化钙、氧化铝、氟化钙等组分，这些组分与冶金工业 中使用的部分原料组分相似，如熔剂和造渣材料等，精炼废渣具有很大的利用价值，其循环 利用方式主要有熔融态(热态）和固态两个方面。
[0004] 精炼后的废渣仍具有一定的硫容量，精炼废渣本身为高温熔化炉渣，返回利用过 程中可以快速成渣，加速脱硫和合金化的过程，而且热态下循环利用节能潜力巨大，热态精 炼渣的回收利用既减少了造渣材料的消耗，又利用了渣的残余热量，提高了热效率。熔融态 废渣的循环利用由于是在原冶炼容器内进行，因此解决了固态渣利用上存在的冶炼流程外 额外的土地和设备投入以及严重的环境问题，从处理周期和环境因素等方面来看熔融态精 炼渣循环利用具有固态渣循环利用无法比拟的优点。
[0005] 目前，熔融态精炼渣循环利用方式主要是回用到精炼环节，热态精炼废渣直接返 回利用减少了造渣原料的消耗，利用了钢渣的残余热量，提高了热效率，但是随着循环次数 的增加，渣中A1 203和S质量分数增加，使循环渣的硫容量迅速减小，脱硫速率明显降低，熔 融态废渣被直接返回利用时，循环利用次数不超过3次，热态渣经过3次循环利用后，只能 采取冷态处理的方法堆放起来，造成了资源的大量浪费。
[0006] 将热态或冷态LF炉精炼废渣通过脱硫再生处理可以增加精炼渣热态循环利用的 次数。德国一些钢铁企业是在尚未出钢的情况下将火焰喷枪插入精炼炉内，将渣中的硫氧 化为气态物质脱除。该种方式的缺点是生产节奏紧张，需要较高的生产效率，易氧化钢中的 碳和硅等元素，同时要求渣层有相当的厚度，但渣层过厚容易造成炉内净空太小、渣层搅拌 不均、处理效果不理想等问题。冷态精炼废渣的脱硫工艺主要采用氧化焙烧的方法，崔玉 元、王德永、刘承军、姜永发提出了冶金废渣"两段式"焙烧脱硫工艺研究(钢铁钒钛，2012年 12月第33卷第6期31~34页)。该研究认为精炼废渣中的硫是以CaS单独存在的，硫化钙 氧化焙烧过程较为复杂，在不同温度和氧分压条件下，反应产物具有较大的差异，在Ca-S-0 系中，存在着CaO、CaS和CaS0 4三个稳定相区，随着焙烧温度的不同及气氛体系氧分压的不 同，CaO、CaS和CaS04H相的含量会发生显著的变化。该研究认为氧化焙烧应有较高得温 度和较低的氧分压。其提出的两段式焙烧工艺为第一次阶段900°C时，CaS在空气气氛下焙 烧180min ;第二阶段1KKTC惰性气氛下焙烧40min。经两段式焙烧处理后，工业含硫量由 0. 8%降至0. 23%，脱硫率约为71. 25%，基本可以达到循环利用水平，其缺陷是氧化焙烧的时 间较长。
[0007] 精炼渣中的主要成分是CaO和A1203，另外含一定量CaF 2，在脱去渣中的S后，可以 回用于精炼。在转炉造渣过程中A1203和CaF 2能起到助熔作用，而CaO又是转炉造渣材料 中的必须成分，因此精炼废渣可用于转炉造渣助熔剂，从而节约造渣材料，减少石灰及萤石 用量。鞍钢的专利技术(专利号：CN101463406A)提供了一种以LF精炼炉渣为原料的转炉 助熔剂及生产方法，该方法用磁选后的粉状精炼渣与铁矿粉混合压块成型，用于转炉炼钢 助熔剂。但该方法使用的精炼渣未经脱硫处理，因而用量小，且工艺流程较长，未能充分利 用热态精炼渣的显热。一些高碱度精炼渣CaO含量高，还含一定量CaF 2，用于合成转炉造渣 可代替一部分石灰和萤石，且精炼渣用量大。但精炼渣与转炉渣相比，Fe20 3含量明显不足 而A1203含量过大，因此精炼渣用于转炉造渣剂还需配入Fe 203等其它材料，满足转炉终渣碱 度为2. 5?3. 5, Fe203含量17?23%的一般要求。


【发明内容】

[0008] 本发明的目的是针对现有LF炉精炼废渣综合利用技术中存在的不足，提供一种 精炼废渣热态脱硫再生及制备炼钢熔剂的方法，既利用热态精炼渣的余热，进行脱硫反应， 缩短反应时间，提高脱硫效率，又避免向渣中通入气体时对钢水的影响，同时提出了根据精 炼废渣的有效成分热态制备特种炼钢熔剂的方法，所制备的炼钢熔剂具有预熔渣化渣块， 能缩短冶炼周期的特点。
[0009] 本发明的技术解决方案是：一种精炼废渣制备炼钢熔剂的方法，其步骤是： a、 精炼废渣脱硫：将LF炉钢包出钢浇注后的注余热态精炼废渣通过吊运转入熔融炉 中，在熔融炉中通入氧气，控制熔融炉温度在130(Tl50(TC，通入氧分压在l~2atm，反应时 间30mirT60min，将精炼废渣中的硫以气态方式脱除； b、 制备炼钢熔剂：脱硫过程结束后的热态精炼废渣根据精炼渣的成分制备如下几种炼 钢熔剂：高A1低Si型精炼废渣制备预熔型精炼渣剂；或者高A1型精炼废渣制备预熔型转 炉造渣助熔剂；或者高碱度低A1型精炼废渣制备预熔型转炉造渣剂。
[0010] 高A1低Si型精炼废渣制备预熔型精炼渣剂：熔融炉控制温度在120(Tl5(KrC，在 渣中配入一定量的CaO、A1 203和CaF2，反应时间30min以上，充分均匀后出渣，冷却后破碎 成所需要的块度。成分配比是：1000 kg的精炼渣剂使用750-900kg精炼废渣，(T200kgCa0， 0?200kgAl203 和 0?50kgCaF2。
[0011] 高A1型精炼废渣制备预熔型转炉造渣助熔剂：熔融炉控制温度在 120(Tl50(TC，在渣中配入一定量的Fe 203，反应时间30min以上，充分均匀后出渣，冷却后 破碎成所需要的块度。成分配比是：1000 kg的转炉造渣助熔剂使用90(T970kg精炼废渣， 30 ?100kgFe203。
[0012] 高碱度低A1型精炼废渣制备预熔型转炉造渣剂：熔融炉控制温度在 120(Γ1500?，在渣中配入一定量的Fe 203，Mg0和CaF2，反应时间30min以上，充分均匀后出 渣，冷却后破碎成所需要的块度。成分配比是：1000 kg的转炉造渣剂使用60(T700kg精炼 废渣，200?300kgFe203, 30?50kgCaF2,100?150kgMg0。
[0013] 所述的一种精炼废渣制备炼钢熔剂的方法，在温度130(Tl500°C时，精炼废渣中的 硫以S0 2气态方式脱除，CaS热态氧化焙烧脱硫的化学反应如下： CaS+202 (g)=CaS04； CaS+3/202 (g)=Ca0+S02； CaS04=Ca0+l/2S02 (g) +02 ； CaS+3CaS04=4Ca0+4S02 (g)。
[0014] 本发明的有益效果是：（1)将熔融态精炼废渣转入熔融炉中，使精炼废渣脱硫和 制备转炉造渣剂在同一个炉子中进行，既充分利用了熔融态精炼渣自身的显热，缩短精炼 废渣的处理工序，减低了电耗，节约了能源，也不对原有的生产工艺产生影响；（2)在温度 130(Tl50(TC时可以将渣中的硫以S0 2气态方式脱除，脱硫效率达97%以上，同时提高了脱 硫反应速度，缩短了脱硫反应时间，减少氧气的通入时间，降低了处理成本；（3)本发明所 获得炼钢熔剂不易粉化，无需压块成型，破碎后可直接使用；（4)本发明利用精炼废渣制备 炼钢熔剂降低了炼钢熔剂成本，能大量消耗精炼废渣，同时，由于是在热态条件下合成，本 发明所获得的炼钢熔剂，具有预熔型造渣剂的特点，能快速化渣，缩短冶炼周期。

【具体实施方式】
[0015] 下面根据不同品种的精炼废渣制备炼钢渣剂的方法做进一步的说明。
[0016] 实施例一：将一种高A1低Si型热态精炼废渣通过吊运从LF炉钢包转入熔融炉中 进行热态脱硫反应，废渔的成分如表1所示。
[0017] 表1实施例一精炼废渣各成分含量单位：％

【权利要求】
1. 一种精炼废渣热态制备炼钢溶剂的方法，其特征步骤是： a、 精炼废渣脱硫：将LF炉钢包出钢浇注后的注余热态精炼废渣通过吊运转入熔融炉 中，在熔融炉中通入氧气，控制熔融炉温度在130(Tl50(TC，通入氧分压在l~2atm，反应时 间30mirT60min，将精炼废渣中的硫以气态方式脱除； b、 制备炼钢熔剂：脱硫过程结束后的热态精炼废渣根据精炼渣的有效成分制备炼钢熔 齐?，可制备的炼钢溶剂种类包括：高A1低Si型精炼废渣制备预熔型精炼渣剂；或者高A1型 精炼废渣制备预熔型转炉造渣助熔剂；或者高碱度低A1型精炼废渣制备预熔型转炉造渣 剂。
2. 根据权利要求1中所述的一种精炼废渣热态制备炼钢溶剂的方法，其特征是高A1低 Si型精炼废渣制备预熔型精炼渣的步骤是：熔融炉控制温度在120(Tl500°C，在渣中配入 一定量的Ca0、Al20 3和CaF2，反应时间30min以上，充分均匀后出渣，冷却后破碎成所需要的 块度。
3. 根据权利要求1中所述的一种精炼废渣热态制备炼钢溶剂的方法，其特征是高A1型 精炼废渣制备预熔型转炉造渣助熔剂的步骤是：熔融炉控制温度在120(Tl500°C，在渣中 配入一定量的Fe 203，反应时间30min以上，充分均匀后出渣，冷却后破碎成所需要的块度。
4. 根据权利要求1中所述的一种精炼废渣热态制备炼钢溶剂的方法，其特征是高碱度 低A1型精炼废渣制备预熔型转炉造渣剂的步骤是：熔融炉控制温度在120(Tl5(KrC，在渣 中配入一定量的Fe 203，Mg0和CaF2，反应时间30min以上，充分均匀后出渣，冷却后破碎成所 需要的块度。
5. 根据权利要求2中所述的一种精炼废渣热态制备炼钢溶剂的方法，其特征是预 熔型精炼渣的配比是：l〇〇〇kg的预熔型精炼渣使用750-900kg精炼废渣，(T200kgCa0， 0?200kgAl 203 和 0?50kgCaF2。
6. 根据权利要求3中所述的一种精炼废渣热态制备炼钢溶剂的方法，其特征是预 熔型转炉造渣助熔剂的配比是：l〇〇〇kg的转炉造渣助熔剂使用90(T970kg精炼废渣， 30 ?100kgFe203。
7. 根据权利要求4中所述的一种精炼废渣热态制备炼钢溶剂的方法，其特征是预熔 型转炉造渣剂的配比是：l〇〇〇kg的转炉造渣剂使用60(T700kg精炼废渣，20(T300kgFe 203， 30?50kgCaF2,10(Tl50kgMg0。
【文档编号】C21B3/04GK104046710SQ201410317602
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年7月7日 优先权日:2014年7月7日
【发明者】徐国平, 程慧高, 黄毅, 汪俊时, 万迎峰, 杨如仙, 聂聪, 谷庆红 申请人:中钢集团武汉安全环保研究院有限公司