一种冷压含硼球团高炉洗炉溶剂及其制备、使用方法与流程

本发明属于炼铁高炉洗炉溶剂技术领域，具体涉及一种冷压含硼球团高炉洗炉溶剂及其制备、使用方法。

背景技术：

高炉造渣，就是铁矿石中的脉石和焦炭(燃料)中的灰分等与熔剂相互作用生成低熔点的化合物，形成非金属的液相。造渣制度应适合高炉冶炼要求，有利于稳定顺行，有利于冶炼优质生铁。各厂资源和生产条件不同，应根据原燃料条件选择合理的造渣制度。高炉冶炼要求炉渣应具备以下几点表现：

1)具有良好的流动性，保证渣铁顺利穿过滴落带并分离；

2)保证生铁质量，有充分参与所希望化学反应的能力，如[Si]、[Mn]或其它有益元素的还原，吸收S与碱金属等；

3)能满足允许煤气顺利通过及渣-铁、渣-气良好分离的动力学条件；

4)稳定性好，抵抗冶炼条件变化而不使炉渣性能急剧变化。

因此可以看出，若高炉冶炼的原燃料条件发生变化时，如焦炭质量下降，矿石中Al₂O₃含量的增加等，造成了焦炭的“透液通道”减少，炉渣粘度增大，渣铁穿过死焦堆的顺畅程度明显下降，即炉缸活性失常。那么，通过及时调整高炉冶炼的造渣制度，改善渣铁的流动性和稳定性，就可以有效恢复炉缸活性。从传统经验来看，通过加入洗炉熔剂来调整造渣制度的方法是改善炉渣性能、快速恢复炉缸活性的重要方法之一。

传统的洗炉熔剂有三种，分别是：酸性球团洗炉、萤石、锰矿。其洗炉的原理和缺点如下：

(1)酸性球团矿洗炉是利用其碱度低、含铁高、含硫低、熟料的特点进行的。集中加入一定量的酸性球团矿，能产生游离态的SiO₂。这些SiO₂与炉缸中结构复杂的高熔点物质CaO-SiO₂化合物发生反应，生成结构简单熔点低的炉渣，改善炉渣的流动性能，从而达到处理炉缸堆积的目的。但是，采用酸性球团矿洗炉会对高炉软熔带的位置和厚度产生影响，不利于改善煤气流的二次分布，有恶化透气性的趋势，压差易升高，不利于高炉生产的稳定顺行，因此现代高炉在处理炉缸堆积等炉缸活性异常事故时一般不再采用该种方法。

(2)萤石作为洗炉熔剂，主要是利用萤石中的CaF₂，能够与炉缸堆积物形成低熔点化合物，改善炉渣的流动性能，从而清洗炉墙粘结物。但萤石对消除炉缸石墨碳形成的堆积，效果不理想。而且萤石还会对硅铝质材料的炉衬产生严重的侵蚀作用，长期使用会破坏炉衬及冷却壁，严重威胁高炉长寿，是不经济的洗炉方式，已经逐渐被淘汰。

(3)锰矿洗炉是由于MnO及其形成的硅酸盐组成的高炉炉渣可以有效降低炉渣的熔点。因此提高炉渣中MnO的含量，可以在一定浓度的范围内降低炉渣粘度，改善炉渣的流动性。但锰矿洗炉，铁水中锰的回收是通过MnO炉渣通过死焦堆时与焦炭发生直接还原反应，该反应不仅需要吸收大量的热量，而且大量消耗碳素，使焦比显著升高。实践证明，生铁中锰含量每增加0.1％，焦比将增加2kg/t左右，导致影响产量约0.3％；而且锰矿价格较高，从而从两方面大幅度增加冶炼成本，可见利用锰矿洗炉的代价也是十分巨大的。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种冷压含硼球团高炉洗炉溶剂及其制备、使用方法，不仅可以满足高炉洗炉的要求，而且具有成本低、加入量少、对高炉冶炼进程影响较小等优势，能够快速恢复炉缸状态，从而避免长时间洗炉对高炉炉衬的侵蚀。

本发明是这样实现的，提供一种冷压含硼球团高炉洗炉溶剂，由如下组分制备而成：硼铁精矿、煤和粘接剂。

进一步地，上述冷压含硼球团高炉洗炉溶剂中，按质量百分比计，硼铁精矿占55～63％、煤占30～40％、粘接剂占5～7％。

进一步地，上述冷压含硼球团高炉洗炉溶剂中，所述煤为煤粉，所述粘接剂为膨润土、有机复合粘结剂、水玻璃中的一种或多种。

本发明还提供了一种制备上述冷压含硼球团高炉洗炉溶剂的方法，包括如下步骤：

1)将硼铁精矿、煤和粘接剂按照比例放入混料机中进行混料；

2)将步骤1)中的混料放入对辊压球机进行压球，温度为15℃，压力为35Mpa；

3)将步骤2)中压好的含硼球团放入烘干机烘干，温度为105℃，烘干时间为10小时，制成成品冷压含硼球团。

上述冷压含硼球团高炉洗炉溶剂的使用方法为将所述冷压含硼球团与炉料按照一定比例同时放入炉缸堆积的高炉，进行洗炉操作，恢复炉缸活性状态。

与现有技术相比，本发明的优点在于，不仅可以满足高炉洗炉的要求，而且具有成本低、加入量少、对高炉冶炼进程影响较小等优势，能够快速恢复炉缸状态，从而避免长时间洗炉对高炉炉衬的侵蚀；硼铁精矿的价格仅为锰矿价格的50％～60％，可以明显降低洗炉成本，而且硼元素对于后续炼钢是有益元素，可以降低后续炼钢的成本。

附图说明

图1为不同B₂O₃含量炉渣粘度与温度关系；

图2为B₂O₃含量对炉渣熔化性温度的影响。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

利用冷压含硼球团进行高炉洗炉的机理是：含硼球团之所以可以有效降低炉渣粘度及熔化性温度，是由于炉渣中生成了低熔点物质CaO·B₂O₃，熔点是1150℃，从而增加了液态炉渣的过热度。而且随着炉渣中B₂O₃含量的增加，炉渣中氧离子浓度也在增加，氧离子促使炉渣硅氧四面体网络结构开始解聚，氧离子越多，解聚的完全，炉渣由复杂结构向简单结构发展，随着能够自由流动的单独的硅氧四面体的增多，此时的炉渣粘度将显著降低，流动性显著提高。

不同的高炉所适用的冷压含硼球团中各组分的比例不同，以高炉实际炉况和炉渣结构为基础，考虑不同B₂O₃含量对高炉炉渣流动性能的影响，既保证洗炉效果又避免资源浪费，进而确定炉渣中最佳的B₂O₃的含量，根据物料平衡计算出冷压含硼球团中的B₂O₃的含量，根据含硼铁精矿、煤粉、粘结剂的成分，确定硼铁精矿、煤粉和粘结剂的配比，进而生产出目标含量的冷压含硼球团。

实施例1、

一种冷压含硼球团高炉洗炉溶剂，包括如下组分：按质量百分比计，硼铁精矿55％、煤40％、粘接剂5％。

制备上述冷压含硼球团的方法，包括如下步骤：

1)将硼铁精矿、煤和粘接剂按照比例放入混料机中进行混料；

2)将步骤1)中的混料放入对辊压球机进行压球，温度为15℃，压力为35Mpa；

3)将步骤2)中压好的含硼球团放入烘干机烘干，温度为105℃，烘干时间为10小时，制成成品冷压含硼球团。

将制备的冷压含硼球团与炉料按照一定比例同时放入炉缸堆积的高炉，进行洗炉操作，恢复炉缸活性状态。

实施例2、

一种冷压含硼球团高炉洗炉溶剂，包括如下组分：按质量百分比计，硼铁精矿59％、煤粉35％、粘结剂6％。

制备上述冷压含硼球团的方法与实施例1相同。

将制备的冷压含硼球团与炉料按照一定比例同时放入炉缸堆积的高炉，进行洗炉操作，恢复炉缸活性状态。

实施例3、

一种冷压含硼球团高炉洗炉溶剂，包括如下组分：按质量百分比计，硼铁精矿63％、煤粉30％、粘结剂7％。

制备上述冷压含硼球团的方法与实施例1相同。

将制备的冷压含硼球团与炉料按照一定比例同时放入炉缸堆积的高炉，进行洗炉操作，恢复炉缸活性状态。

通过使用本发明，可以有效改善炉渣的流动性能，从而达到洗炉的目的。图1和图2是由熔体物性综合测定仪分别测出，不同B₂O₃含量炉渣粘度随温度曲线和熔化性温度的变化曲线，从图1可以看出，随着B₂O₃含量的增加，炉渣粘度是明显降低的。尤其当B₂O₃含量达到3.0％时，炉渣的粘度相比B₂O₃含量为0～2.0％的炉渣有明显降低，而且炉渣的粘度随温度的变化曲线要平稳许多，在1400℃以上的高温区粘度值甚至几乎保持不变，说明该成分的炉渣已经达到了很好的流动性和稳定性。

从图2中看出，渣样的熔化性温度随着渣中B₂O₃含量的增加是逐渐降低的，说明B₂O₃的加入使炉渣的高温性质趋于稳定。从含硼渣熔化性温度的走势来看，在渣中B₂O₃含量从0增加到0.8％的过程中，炉渣熔化性温度降低速率基本相同，在渣中B₂O₃含量从0.8％增加到1.0％的过程中，炉渣熔化性温度降低速率加快，而当渣中B₂O₃含量由1.0％再增加到2.0％时，炉渣熔化性温度降低速率又变缓。当渣样中B₂O₃含量达到3.0％时，炉渣已经没有明显的粘度拐点，渣的流动性已经不同于一般高炉碱性炉渣的性质，故没有熔化性温度。该成分炉渣虽然具有很好的流动性和稳定性，但在实际高炉冶炼中，该成分的渣由固态转变为液态的温度过低，会使高炉软熔带升高，炉渣带入炉缸热量不足而造成炉凉，因此也不是炉渣的最佳成分。当只考虑对炉渣熔化性温度影响的话，B₂O₃在渣中的含量保持在1.0～2.0％时，炉渣的熔化性温度在1300～1310℃是比较合适的。

综上可知，B₂O₃在高炉渣中可以起到助熔和稀释作用，B₂O₃在洗炉炉渣中的最佳含量应为1.0～2.0％，此时炉渣在1500℃时的粘度在0.3Pa.s左右，熔化性温度在1300～1310℃之间，炉渣过热度增大，炉渣的流动性和稳定性向好，符合洗炉熔剂的要求。

应用例、

利用本发明提供的洗炉溶剂对国内某高炉进行洗炉操作，恢复炉况的指标如表1所示，可以看出，随着洗炉操作的进行，高炉各项指标都得到了良好的恢复。

表1国内某4747m³高炉洗炉恢复炉况月平均经济技术主要指标