不锈钢精炼渣在红土矿烧结中的应用方法与流程

本发明属于不锈钢精炼渣再利用
技术领域：
，特别涉及一种不锈钢精炼渣在红土矿烧结中的应用方法。
背景技术：
不锈钢精炼钢渣是aod炉精炼不锈钢过程中产生的一种固体废渣，属于碱性，其主要成分包括cao和sio2，同时含有fe、al2o3、mgo、p、s、ni。由于精炼钢渣没有经过水淬处理，无玻璃体产生，不具备活性条件，致使该废渣的应用受到极大的限制。据调查，全国各地不锈钢企业aod炉冶炼不锈钢排放的精炼钢渣堆积如山，不仅占用土地，给环境带来了严重的污染和危害。目前国内外尚无应用不锈钢精炼钢渣应用在烧结工序的技术。技术实现要素：为了解决上述问题，本发明提供一种不锈钢精炼渣在红土矿烧结中的应用方法，特别适用于铬镍合金制备中烧结工序的应用。为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：不锈钢精炼渣在红土矿烧结中的应用方法，包括：将所述不锈钢精炼渣替代所述烧结工序中使用的部分生石灰熔剂；加入的不锈钢精炼渣的质量占烧结配料总质量的3％-7％。进一步地，不锈钢精炼渣的加入量占烧结配料总质量的3％-4％。进一步地，所述烧结配料中，生石灰的加入量大于烧结配料总质量的1.4％，不锈钢精炼渣的加入量占烧结配料总质量的3％-4％。进一步地，所述不锈钢精炼渣的加入量每增加1％，生石灰的加入量减少0.2-0.3％，红土矿的加入量减少0.7％-0.8％，得到的烧结矿的碱度与未加入不锈钢精炼渣之前的烧结矿的碱度相同，烧结矿中sio2含量升高了0.2％-0.3％，ni含量的降低值≤0.01％。进一步地，所述不锈钢精炼渣的化学成分包括：fe、cao、al2o3、sio2和mgo、p、s和ni，以质量百分比计，其中cao的含量为55％-57％、sio2为28％-30％和mgo为4％-6％、p为0.01-0.015％。进一步地，将所述不锈钢精炼渣筛分，筛分后的不锈钢精炼渣中，粒径小于3mm的细渣占所述不锈钢精炼渣总量的90％以上，粒径大于3mm的钢渣占所述不锈钢精炼渣总量的2.9％-5％，粒径大于5mm的钢渣占所述不锈钢精炼渣总量的2％-4％。进一步地，将所述不锈钢精炼渣筛分，筛分出粒度小于5mm的钢渣作为烧结用熔剂替代部分生石灰；其中，粒度小于3mm的细渣占不锈钢精炼渣总量的90％-95.1％。进一步地，筛分出的不锈钢精炼渣的水分含量为9％-11％。进一步地，使用所述不锈钢精炼渣进行烧结的具体方法包括：将包括红土矿、燃料和熔剂的各种原料按照预定的烧结配料的配比，经过加水混合制粒，放在烧结设备上进行烧结，冷却后凝结成块；优选地，所述熔剂包括：生石灰和所述不锈钢精炼渣。进一步地，所述烧结配料包括：煤粉、所述不锈钢精炼渣、高炉返矿、烧结机返矿、生石灰、红土矿、除尘灰和铁精粉；优选地，按重量百分比，所述烧结配料由如下原料组成：煤粉4.7％、所述不锈钢精炼渣3-4％、高炉返矿22％、烧结机返矿16％、生石灰1.5-1.8％、红土矿48-52％、除尘灰0.4-0.5％和铁精粉2％。本发明提供的技术方案带来的有益效果是：1)实现不锈钢精炼渣的二次利用，解决其堆放及再利用的难题；2)充分利用不锈钢精炼渣的有效成份cao，降低红土矿烧结中烧结熔剂生石灰的消耗，降低烧结熔剂的成本；3)提高烧结混料成球率，改善烧结液相组织，提高烧结转股强度，提高产量。附图说明图1：为表2中使用未添加不锈钢精炼渣的烧结配料与表1中混合后的红土烧结成品的粒度图片；图2：为表5中使用添加了不锈钢精炼渣的烧结配料与表1中混合后的红土烧结成品的粒度图片。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。红土矿为高镍矿，是耐热耐酸碱腐蚀的不锈钢的最佳原矿，在烧结工序中，一方面要控制烧结矿的碱度，另一方面还要控制烧结矿的品位，而对于红土矿而言，同时需要保证烧结矿中ni的含量。在烧结中，一直以来，行业内使用的主要烧结熔剂为生石灰，根据实测不锈钢精炼渣中，化学成分包括：fe、cao、al2o3、sio2和mgo、p、s和ni，以质量百分比计，其中cao的含量为55％-57％、sio2为28％-30％和mgo为4％-6％、p为0.01-0.015％。由于其中cao的含量达到55％-57％，同时p含量较低，仅为0.01-0.015％，微量的p也不会对烧结产生实质性影响，因此，将不锈钢精炼渣作为烧结工序中的熔剂使用，不仅可以解决不锈钢精炼渣的回收再利用问题，同时也可以降低烧结工序中熔剂的使用成本，但是，烧结过程即为脱硫过程，因此，其中的s对烧结矿的品质不会产生影响，仅会加大烧结负担，增大so2的排出量，此处可以进行去硫处理再排放。不锈钢精炼渣作为红土矿烧结熔剂，在使用过程中存在的问题包括：精炼渣水分过高粘接在料仓上下料困难，或者钢渣板结、块过大下料困难，或者由于不锈钢精炼渣与生石灰的加入比例不调，导致造球负压过高、造球率低下，烧结矿品质不易把控。本发明提供一种不锈钢精炼渣应用于红土矿烧结工序的方法，包括：将不锈钢精炼渣替代烧结工序中使用的部分生石灰熔剂；加入的不锈钢精炼渣的质量占烧结配料总质量的3％-7％。当不锈钢精炼渣加入量过多，生石灰加入量相对较少时，烧结造球时的负压容易增大，导致造球不易成形。根据红土矿中si含量3.7％-5.5％的基础上，将本申请提供的不锈钢精炼渣作为烧结用熔剂，其加入量占烧结配料总质量的3％-7％，则可以满足红土矿烧结过程中工艺参数的要求，同时也能够保证烧结造球的成形率。将一部分生石灰用不锈钢精炼渣替代，则需要减少红土矿的加入比例，必然会导致红土矿烧结矿品位的下降，但是，如果烧结矿的品位下降的程度，也就是下降的范围值在行业认可的范围值之内，也是可行的。目前，红土矿的烧结矿品位通常为45％-47％之间，以往行业内要求红土矿的烧结矿品位达到42％以上即可算作合格，目前行业内提高要求，其品位需达到45％以上，因此，如何保证在最大化利用不锈钢精炼渣替代更多地生石灰作为红土矿烧结熔剂，同时能够保证红土矿的烧结品位达到45％以上，而且保证烧结矿的ni含量为本方案的关键。在将不锈钢精炼渣替代部分生石灰和红土矿混合时，对于红土矿而言，由于其si含量通常为3.7％-5.5％，考虑到对于烧结矿的碱度控制，需要根据具体的红土矿中si的含量来控制加入的不锈钢精炼渣的质量百分比，当然，该加入量需要根据具体烧结要求以及不锈钢精炼渣中si的含量加入，或者也可以通过将两种或者多种红土矿进行配矿，实现预设si含量的红土矿，之后，再加入预设si含量的不锈钢精炼渣替代部分生石灰熔剂。下文在具体实施例中将会有体现。根据红土矿的实际si含量，当不锈钢精炼渣的加入量占烧结配料总质量的3％-4％时，不仅能够保证烧结矿的品位，同时能够保证烧结矿的碱度和ni含量。实测，烧结配料中，生石灰的加入量需要大于烧结配料总量的1.4％，不锈钢精炼渣的加入量占烧结配料总量的3％-4％。当不锈钢精炼渣的加入量每增加1％，此时生石灰的加入量可以减少0.2-0.3％，同时，由于不锈钢精炼渣加入量的增多，加入的si的含量增多，为了调节烧结矿的碱度，红土矿的加入量需要减少0.7％-0.8％，此时，烧结矿中ni的含量则会降低，至此，得到的红土矿的烧结矿的碱度和未加入不锈钢精炼渣时的烧结矿的碱度相同，依然保持在1.15％-1.45％，sio2含量升高0.2％-0.3％，ni含量降低在0.01％以下，同时烧结矿的品位相比较未添加不锈钢精炼渣作为烧结熔剂时，其下降了0.5-0.7％。按照本方案中提供的红土矿以往的烧结工艺，使用生石灰和石灰石作为烧结熔剂时，其品位通常为47％-48％，而加入不锈钢精炼渣替代部分生石灰作为烧结熔剂后，其品位下降了0.5-0.6％，为46.5％-46.4％，在同行业来讲，依然达到较高品位。而且ni降低的比例小于0.01％，对于最终钢材的性能基本没有实质性的影响，因此，本发明提供将不锈钢精炼渣应用于红土矿的烧结工序中，用其替代部分生石灰熔剂，不仅能够解决不锈钢精炼渣二次利用的难题，解决其占地污染环境的问题，同时，能够降低生石灰熔剂在烧结工序中的使用量，进而降低红土矿的烧结成本。在具体使用时，为了提高烧结混料成球率，优选采用过筛后的不锈钢精炼渣，筛分后的不锈钢精炼渣，其中粒径小于3mm的细渣占钢渣总量的90％以上，粒径大于3mm的钢渣占钢渣总量的2.9％-5％，粒径大于5mm的钢渣占钢渣总量的2％-4％。当不锈钢精炼渣的粒径过细时，导致造球的致密度增大，透气性减小，负压增大，当负压增大过大时，则会影响烧结造球的成形率，实际工艺无法正常进行。而当钢渣的粒径过大时，在混料过程中容易继续残留为块状，影响造粒，因此，5mm粒径以上的不锈钢精炼渣不推荐使用，因此，本方案中选用筛分后粒径小于5mm的钢渣作为烧结用熔剂。在筛分过程中为了防止扬尘，需要对出炉的不锈钢精炼渣喷水，使用的筛分后的不锈钢精炼渣，其水分含量为9％-11％，当水分含量小于9％时，容易产生扬尘，而大于11％时，容易结块，不利于造球。使用本发明提供的不锈钢精炼渣作为红土矿烧结熔剂时，可以根据常规工艺进行，将红土矿、燃料和熔剂，经过加水混合制粒，放在烧结设备上进行烧结，冷却后凝结成块；只是其中的熔剂包括：生石灰和不锈钢精炼渣。也就是说，在应用工艺上和常规的烧结工艺没有实质性的区别。下面分别通过使用筛分后的不锈钢精炼渣替代部分生石灰作为红土矿烧结熔剂进行红土矿烧结，和未使用不锈钢精炼渣的烧结熔剂进行红土矿烧结，以及烧结熔剂中增大不锈钢精炼渣的加入比例对红土矿进行烧结，其具体参数结果如下(表中各成分的单位为wt％)：选用的红土矿是使用两种红土矿以1:1的比例混合配矿后得到，其具体成分如表1。表1未使用不锈钢精炼渣的烧结配料的配比如表2，其中的红土矿为表1中的混合红土矿：表2煤粉尾渣高炉返矿烧结机返矿生石灰红土矿除尘灰铁精粉4.81.822162.8500.52筛分后的不锈钢精炼渣的成分如表3：表3名称fecaoal2o3sio2mgopsni筛分钢渣0.7556.71.6529.304.670.0110.450.006对比例1将上述表2所示的未使用不锈钢精炼渣的烧结配料烧结，其中，混合红土矿的加入量占混合总量的50％，其烧结矿的成分如表4：表4矿名fesio2caomgoal2o3pni烧结配料混合后的成份43.16.057.52.54.800.0910.72烧结矿成份47.188.069.953.755.720.0140.82由上述例子可以看到，未添加不锈钢精炼渣的烧结熔剂用于红土矿烧结，得到烧结矿的品位为47.18％，sio2含量为8.06％，ni含量为0.082％。实施例1将上述表1中配料后的混合红土矿与如表3所示的使用了筛分后的不锈钢精炼渣替代部分生石灰熔剂等进行混合，具体的烧结配料的配比如表5，其中，混合红土矿的加入量占混合总量的50％，不锈钢精炼渣的加入量为3％，得到的烧结矿的成分如表6：表5煤粉钢渣高炉返矿烧结机返矿生石灰红土矿除尘灰铁精粉4.73.022161.8500.52表6由上述实施例1可以看到，添加不锈钢精炼渣的烧结熔剂用于红土矿烧结，锈钢精炼渣的添加量为3％，得到的烧结矿的烧结品位为46.2％，sio2含量为8.35％，ni含量为0.80％。相比较对比例1，其烧结品位下降了0.98％，烧结硅含量增多了0.29％，烧结矿中ni含量下降了0.02％。实施例2将上述表1中配料后的混合红土矿与如表3所示的使用了筛分后的不锈钢精炼渣替代部分生石灰熔剂等进行混合，具体的烧结配料的成分比例如表7，其中，混合红土矿的加入量占混合总量的49.3％，不锈钢精炼渣的加入量为4％，得到的烧结矿的成分如表8：表7煤粉钢渣高炉返矿烧结机返矿生石灰红土矿除尘灰铁精粉4.74.022161.549.30.52表8矿名fesio2caomgoal2o3pni烧结配料混合后的混合料成份42.66.78.402.504.730.00910.70烧结矿成份45.518.6511.533.155.100.0150.79由上述实施例2可以看到，添加不锈钢精炼渣的烧结熔剂用于红土矿烧结，其添加量为4％，得到的烧结矿的烧结品位为45.51％，sio2含量为8.65％，ni含量为0.79％。相比较对比例1，其烧结品位下降了1.67％，ni含量下降了0.03％。相比较实施例1，其烧结品位下降了0.69％，烧结硅含量增多了0.3％，烧结矿中ni含量下降了0.01％。实施例3将上述表1中配料后的混合红土矿与如表3所示的使用了筛分后的不锈钢精炼渣替代部分生石灰熔剂等进行混合，具体的烧结配料的成分比例如表9，其中，混合红土矿的加入量占混合总量的49％，不锈钢精炼渣的加入量为4.5％，得到的烧结矿的成分如表10：表9煤粉钢渣高炉返矿烧结机返矿生石灰红土矿除尘灰铁精粉4.74.522161.4490.42表10矿名fesio2caomgoal2o3pni烧结配料混合后的混合料成份42.56.88.652.354.710.0090.70烧结矿成份45.358.7011.563.125.110.0150.79由上述实施例3可以看到，添加不锈钢精炼渣的烧结熔剂用于红土矿烧结，其添加量为4.5％，得到的烧结矿的烧结品位为45.35％，sio2含量为8.70％，ni含量为0.79％。相比较对比例1，其烧结品位下降了1.83％，ni含量下降了0.03％。相比较实施例2，其烧结矿品位下降了0.16％，烧结硅含量增多了0.05％，ni含量未下降。由上述对比例1以及实施例1、2、3可以看到，本方案中，随着不锈钢精炼渣使用量的增加，生石灰的使用比例降低，烧结硅含量上升，烧结矿品位下降，烧结矿中镍含量降低。根据实施例1和2可以看到，在同等碱度条件下，当不锈钢精炼渣的加入量大于3％时，每增加1％钢渣品位降低约0.5-0.7％，硅升高约0.3％，镍降低0.01％。同时，当不锈钢精炼渣的加入量达到4.5％时，由于生石灰的加入量仅为1.4％，此时实际生产中的负压过大，导致生产无法继续进行。虽然实施例3中给出了烧结矿的成分数据统计，但是实际生产中并不可行，不能作为可靠参考数据。下表11为分别将实施例1-3中的混合矿料进行烧结造球情况的具体统计如下，其中统计的参数为造球直径大于3mm的球占所有造球的质量比例，烧结造球中，以直径大于3mm的球为造球合格产品：表11由上述统计可以看到，使用添加不锈钢精炼渣的烧结配料，其造球粒度为58％-63％，而根据实际生产统计，以往使用未添加不锈钢精炼渣的烧结配料烧结矿的造球率为56％-58％，相比较烧结排料中添加使用了不锈钢精炼渣之后，烧结造球率提高约2％-5％。当然，造球率也不是越大越好，当造球直径大于3mm的质量比例大于85％以上，透气性过大，则对后续生产会产生不良影响。使用不锈钢精炼渣后132生产线的终点温度范围在340℃-370℃之间，负压范围在13.1kpa-14.3kpa之间，与未使用之前相比较，终点温度下降20-30℃，负压变化不明显；180线终点温度在380℃-430℃之间，负压在13.5kpa-14.3kpa之间，负压升高约0.3kpa-0.5kpa，终点温度变化不明显，对烧结生产未有实质性影响。但从成品粒度分析，如图1和图2所示，图1为使用未添加不锈钢精炼渣的烧结配料与上述表1中混合后的红土烧结成品的粒度图片，图2为使用添加了不锈钢精炼渣的烧结配料与上述表1中混合后的红土烧结成品的粒度图片，由图片可以清楚地看到，图2中的烧结矿的粒度更细，由于添加不锈钢精炼渣后，烧结过程中形成的铁酸钙液相增加，最终成形的烧结矿的强度增强。而图1中由于未添加不锈钢精炼渣，其烧结过程中液相少，大多以块状硅酸钙形态结合，成形的烧结矿的强度低。因此，添加不锈钢精炼渣后，烧结矿的成品粒度得到了改善，液相增加，尤其是132线成品质量明显改善。下表为烧结矿成品及产量统计，具体统计数据如表12所示，t/天：表12烧结成品经筛分后，直径小于5mm的算产量，上述统计可以看到，此阶段平均日成品量为11910吨，产量7170吨，而根据以往的实际生产统计，使用未添加不锈钢精炼渣的烧结配料，其日产量为7180-7200t/天，由此可以看到，使用前后，产量未有明显影响。生产实践发现，每日生产烧结使用钢渣约1400吨，未使用精炼钢渣前，生石灰消耗量为100kg/t左右，使用精炼钢渣的烧结配用比例为3％-3.5％时，生石灰消耗量为84kg/t，相比较生石灰消耗降低16kg/t，钢渣消耗68kg/t；当精炼钢渣的烧结配用比例达到6％时，可降低生石灰消耗约25-30kg/t左右，即每增加钢渣消耗4kg/t可降低1kg/t生石灰消耗，按此计算当使用3％-4％的不锈钢精炼渣替代部分生石灰作为烧结熔剂时，每月可节约烧结成本为210万元，年可节约成本约2500万元，且对烧结品位及镍含量没有明显影响，而当使用量达到6％时，每年成本可节约至4500万元，烧结品位略微下降，但是，依然可以满足部分品位要求不高的生产，同时也有利于解决钢渣消耗的难题。因此，烧结配料中使用精炼钢渣3-4％对烧结产量及煤耗没有影响，烧结生石灰消耗降低16kg/t，按生石灰600元/t计算，降低成本9.6元。未使用钢渣前，烧结生石灰消耗煤耗在158kg/t左右，在此使用精炼钢渣阶段煤耗在161kg/t，但考虑到钝化剂对烧结煤耗的影响在3-4kg/t，故使用钢渣对烧结煤耗的煤耗没有明显表现。在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。当前第1页12