本发明属于钢铁冶金技术及资源循环利用领域，尤其是转炉炼钢工艺方面，特别涉及一种镁还原渣应用于转炉炼钢的冶炼方法。
背景技术：
我国已连续多年成为世界上最大的镁生产国，年产镁约70万吨，占世界总产量的80％左右。目前我国金属镁主要利用硅热还原工艺的皮江法生产，即将白云石在回转窑中高温锻烧，然后在还原炉中以约1200℃及真空条件下还原制取粗镁，再经过熔剂精炼、铸锭、表面处理，即得到金属镁锭。金属镁产业技术水平低、污染高、耗能高。
利用皮江法冶炼金属镁过程中，每生产1吨粗镁，产生约5-8吨镁还原渣，则每年产生镁渣约350-560万吨，镁还原渣化学成分主要为cao、sio2、mgo，同时含有少量fe2o3和al2o3。由于能源、资源、环境保护的迫切需要，镁渣的处理及再利用已成为限制镁产业可持续发展的关键环节。目前，国内外对镁渣再利用方式主要集中在筑路材料、水泥添加剂、脱硫剂、硅钙镁肥和耐火材料等方面，但多数尚处于研究阶段，大量镁渣未得到有效利用，仍随意排放堆积，既占用大量土地资源，又容易引发严重的环境污染。因此，镁渣的合理利用关系到镁产业能否实现可持续发展的战略目标。探寻一种有效的镁渣资源化利用方法，开辟镁渣利用的新途径迫在眉睫。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供一种镁还原渣应用于转炉炼钢的冶炼方法，本发明将镁还原渣作为造渣剂应用于转炉炼钢，利用镁还原渣中的cao、sio2、mgo、fe2o3和al2o3形成低熔点多元渣系，实现镁还原渣变废为宝，促进废弃资源的循环利用。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种镁还原渣应用于转炉炼钢的冶炼方法，包括如下过程：将镁还原渣颗粒输送至炼钢车间高位料仓，在转炉吹炼过程中，根据铁水硅含量的不同和所炼钢种炉渣碱度的需求，将镁还原渣颗粒作为造渣材料分阶段加入炼钢转炉，吨钢加入镁还原渣颗粒的量为5-30kg。
当铁水[si]不大于0.20％时，在转炉吹炼过程的吹炼前期加入镁还原渣颗粒5-20kg，在转炉吹炼过程的吹炼中期，根据炉渣碱度需求，加入镁还原渣颗粒0-10kg。
当铁水[si]不大于0.20％时，镁还原渣应用于转炉炼钢的冶炼方法具体包括以下步骤：
a.装料阶段：装入的料包括低硅铁水和废钢，铁水温度不小于1280℃；装入的料中以质量百分数计，包含80％-100％低硅铁水，其余为废钢；
b.吹炼前期：采用高枪位造渣进行第一次脱磷，顶吹氧、底吹惰性气体，顶吹供氧强度为1.5-4.5nm3/min/t，底吹惰性气体强度为0.03-0.3nm3/min/t，加入第一批造渣材料，第一批造渣材料包括石灰、镁还原渣颗粒和白云石，其中吨钢加入石灰的量为10-15kg、镁还原渣颗粒的量为5-20kg、白云石的量为3-8kg；
c.吹炼中期：降低枪位至基本枪位脱碳升温，继续顶吹氧、底吹惰性气体，顶吹供氧强度为2.0-4.5nm3/min/t，底吹惰性气体强度为0.03-0.2nm3/min/t，根据炉渣碱度加入第二批造渣材料，第二批造渣材料包括石灰、镁还原渣颗粒以及白云石，其中吨钢加入石灰的量为5-8kg、镁还原渣颗粒的量为0-10kg、白云石适量，以质量百分数计，加入白云石的量要使渣中氧化镁含量为6％-12％；
d.吹炼后期：继续降低枪位，均匀熔池温度和成分，进行第二次脱磷，顶吹供氧强度为2.0-4.5nm3/min/t，底吹惰性气体强度为0.05-0.5nm3/min/t；
e.出钢阶段：待钢水成分和温度达到冶炼钢种要求时，停止顶吹供氧，底吹惰性气体强度为0.02-0.15nm3/min/t；
f.溅渣护炉阶段：出钢后加入调渣剂调整炉渣流动性，顶吹氮气进行溅渣护炉，底吹惰性气体强度为0.05-0.4nm3/min/t。
当铁水[si]在0.20％以上时，在转炉吹炼过程的吹炼前期加入镁还原渣颗粒5-15kg，在转炉吹炼过程的吹炼中期，根据炉渣碱度需求，加入镁还原渣颗粒0-8kg。
当铁水[si]在0.20％以上时，镁还原渣应用于转炉炼钢的冶炼方法包括以下步骤：
a.装料阶段：装入的料包括低硅铁水和废钢，铁水温度不小于1250℃；装入的料中以质量百分数计，包含70％-95％的铁水，其余为废钢；
b.吹炼前期：采用高-低枪位结合的方式进行脱硅和第一次脱磷，顶吹氧、底吹惰性气体，顶吹供氧强度为1.5-4.5nm3/min/t，底吹惰性气体强度为0.03-0.3nm3/min/t，加入第一批造渣材料，第一批造渣材料包括石灰、镁还原渣颗粒和白云石，其中吨钢加入石灰的量为10-20kg、镁还原渣颗粒的量为5-15kg、白云石的量为5-10kg；
c.吹炼中期：降低枪位至基本枪位，继续顶吹氧、底吹惰性气体，顶吹供氧强度为2.0-4.5nm3/min/t，底吹惰性气体强度为0.03-0.2nm3/min/t，根据炉渣碱度加入第二批造渣材料，第二批造渣材料包括石灰、镁还原渣颗粒以及白云石，其中吨钢加入石灰的量为5-15kg、镁还原渣颗粒的量为0-8kg、白云石适量，以质量百分数计，加入白云石的量要使渣中氧化镁含量为6％-12％；
d.吹炼后期：继续降低枪位，均匀熔池温度和成分，进行第二次脱磷，提高底吹供气强度，顶吹供氧强度为2.0-4.5nm3/min/t，底吹惰性气体强度为0.05-0.5nm3/min/t；
e.出钢阶段：待成分和温度达到冶炼钢种要求时，停止顶吹供氧，底吹惰性气体强度为0.02-0.15nm3/min/t；
f.溅渣护炉阶段：出钢后加入调渣剂调整炉渣流动性，顶吹氮气进行溅渣护炉，底吹惰性气体强度为0.05-0.4nm3/min/t。
镁还原渣颗粒要求在转炉开吹点火后10分钟内全部加入转炉内。
以质量百分数计，镁还原渣颗粒的组成成分包括：cao:40％-60％、sio2:10％-30％、mgo:6％-12％、fe2o3:2％-7％、al2o3:1％-4％，其余为杂质。
镁还原渣颗粒的粒径为5-100mm。
本发明具有如下有益效果：
本发明的镁还原渣应用于转炉炼钢的冶炼方法中，采用镁还原渣作为造渣材料，将镁还原渣颗粒输送至炼钢车间高位料仓，在转炉吹炼过程中，根据铁水硅含量的不同和所炼钢种炉渣碱度的需求，将镁还原渣颗粒作为造渣材料分阶段加入炼钢转炉，吨钢加入镁还原渣颗粒的量为5-30kg，利用镁还原渣颗粒中的cao、sio2、mgo、fe2o3和al2o3形成低熔点多元渣系，能够实现镁还原渣变废为宝，促进废弃资源的循环利用。本发明解决了现有技术中大量镁还原渣未得到有效利用、随意排放堆积、造渣资源浪费的问题。
进一步的，以质量百分数计，镁还原渣颗粒中包含：cao:40％-60％、sio2:10％-30％、mgo:6％-12％、fe2o3:2％-7％、al2o3:1％-4％，其余为杂质；由该组成成分可以看出，本发明采用的镁还原渣成分主要以cao、sio2和mgo为主，辅以少量fe2o3、al2o3，因此有利于形成低熔点高流动性的炼钢多元渣系，其中cao有利于造高碱度脱磷渣、促进脱磷反应进行；sio2有利于提供炉渣所需的酸性物质，形成低熔点化合物，提高炉渣流动性，利于化渣；mgo有利于提供炉渣所需的mgo含量，保护转炉炉衬；fe2o3有利于形成低熔点复合化合物，促进炉渣熔化，同时提供脱磷反应所需的氧源。镁还原渣中的fe2o3、al2o3、sio2进入炼钢炉渣生成复合化合物，调节炼钢炉渣熔点和粘度。采用本发明的冶炼方法，吨钢中加入的造渣材料中，石灰消耗量可减少5-20kg、白云石消耗量可减少2-10kg，并且还能够提高脱磷率3％以上。
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描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
本发明的镁还原渣应用于转炉炼钢的冶炼方法，包括如下过程：首先将镁还原渣筛分至粒径为5-100mm的颗粒，再通过提升料斗或传送皮带输送至炼钢车间高位料仓，最终在转炉吹炼过程中作为造渣材料并通过称量料斗和加料溜槽定量分阶段控制加入30-400t炼钢转炉，根据铁水硅含量的不同和所炼钢种炉渣碱度的需求，控制吨钢加入镁还原渣颗粒的量为5-30kg。转炉冶炼过程加入的镁还原渣为金属镁冶炼过程的废弃物，以质量百分数计：镁还原渣颗粒的组成成分包括：cao:40％-60％、sio2:10％-30％、mgo:6％-12％、fe2o3:2％-7％、al2o3:1％-4％，其余为杂质。镁还原渣颗粒要求在转炉开吹点火后10分钟内全部加入转炉内。
当铁水[si]≤0.20％时，镁还原渣应用于转炉炼钢的冶炼方法包括以下步骤：
a.装料阶段，以质量百分数计，加入80％-100％低硅铁水和20％-0％废钢，铁水温度不小于1280℃；
b.吹炼前期，采用高枪位造渣进行第一次脱磷，顶吹氧、底吹惰性气体，顶吹供氧强度为1.5-4.5nm3/min/t，底吹惰性气体强度为0.03-0.3nm3/min/t，同时加入第一批造渣材料，吨钢加入石灰的量为10-15kg、镁还原渣颗粒的量为5-20kg、白云石的量为3-8kg；
c.吹炼中期，降低枪位至基本枪位脱碳升温，继续顶吹氧、底吹惰性气体，顶吹供氧强度为2.0-4.5nm3/min/t，底吹惰性气体强度为0.03-0.2nm3/min/t，根据炉渣碱度加入第二批造渣材料，吨钢加入石灰的量为5-8kg、镁还原渣颗粒的量为0-10kg，补充适量白云石，加入白云石的量要使渣中氧化镁含量为6％-12％；
d.吹炼后期，继续降低枪位，均匀熔池温度和成分，进行第二次脱磷，提高底吹供气强度，顶吹供氧强度为2.0-4.5nm3/min/t，底吹惰性气体强度为0.05-0.5nm3/min/t，此时不加入镁还原渣；
e.出钢阶段，待成分和温度达到冶炼钢种要求时，停止顶吹供氧，底吹惰性气体强度为0.02-0.15nm3/min/t，保护底吹元件；
f.溅渣护炉阶段，出钢后加入调渣剂调整炉渣流动性，顶吹氮气进行溅渣护炉，底吹惰性气体强度为0.05-0.4nm3/min/t；
当铁水[si]＞0.20％时，镁还原渣应用于转炉炼钢的冶炼方法包括以下步骤：
a.装料阶段，以质量百分数计，加入70％-95％铁水和30％-5％废钢，铁水温度不小于1250℃；
b.吹炼前期，可采用“高-低”枪位结合的方式快速脱硅和第一次脱磷，顶吹氧、底吹惰性气体，顶吹供氧强度为1.5-4.5nm3/min/t，底吹惰性气体强度为0.03-0.3nm3/min/t，同时加入第一批造渣材料，吨钢加入石灰的量为10-20kg、镁还原渣颗粒的量为5-15kg、白云石的量为5-10kg；
c.吹炼中期，降低枪位至基本枪位，继续顶吹氧、底吹惰性气体，顶吹供氧强度为2.0-4.5nm3/min/t，底吹惰性气体强度为0.03-0.2nm3/min/t，根据炉渣碱度加入第二批造渣材料，吨钢加入石灰的量为5-15kg、镁还原渣颗粒的量为0-8kg，补充适量白云石，加入白云石的量要使渣中氧化镁含量为6％-12％；
d.吹炼后期，继续降低枪位，均匀熔池温度和成分，进行第二次脱磷，提高底吹供气强度，顶吹供氧强度为2.0-4.5nm3/min/t，底吹惰性气体强度为0.05-0.5nm3/min/t，此时不加入镁还原渣；
e.出钢阶段，待成分和温度达到冶炼钢种要求时，停止顶吹供氧，底吹惰性气体强度为0.02-0.15nm3/min/t，保护底吹元件；
f.溅渣护炉阶段，出钢后加入调渣剂调整炉渣流动性，顶吹氮气进行溅渣护炉，底吹惰性气体强度为0.05-0.4nm3/min/t。
实施例1
本实施例采用本发明的冶炼方法，具体条件为：
对于30t炼钢转炉，铁水硅含量为0.30％、磷含量为0.082％，造渣材料采用石灰、镁还原渣颗粒以及白云石。利用的镁还原渣颗粒的粒度为20-100mm，以质量百分数计，成分范围为：cao:53.50％、sio2:28.25％、mgo:8.15％、fe2o3:3.50％、al2o3:4.00％，其他:2.60％。
a.装料阶段，以质量百分数计，加入90％铁水+10％废钢，铁水温度为1285℃；
b.吹炼前期，采用1200mm枪位造渣，实现快速脱硅和第一次脱磷，采用顶吹氧、底吹惰性气体的供气方式，顶吹供氧强度3.6nm3/min/t，底吹惰性气体n2，供气强度为0.05nm3/min/t，加入第一批造渣材料，吨钢加入石灰的量为12kg、镁还原渣颗粒的量为8kg、白云石的量为8kg；
c.吹炼中期，降低枪位至基本枪位1000mm，继续顶吹氧、底吹惰性气体，顶吹供氧强度为3.3nm3/min/t，底吹惰性气体n2，供气强度为0.05nm3/min/t，加入第二批造渣材料，吨钢加入石灰的量为10kg、镁还原渣颗粒的量为8kg、白云石的量为5kg，控制渣中氧化镁含量为6％-10％，炉渣碱度为2.8；
d.吹炼后期，继续降低枪位至900mm，均匀熔池温度和成分，进行第二次脱磷，此时提高底吹供气强度，顶吹供氧强度为3.6nm3/min/t，底吹供气强度为0.10nm3/min/t；
e.出钢阶段，待成分和温度达到冶炼钢种要求时，停止顶吹供氧，底吹惰性气体强度为0.06nm3/min/t，保护底吹元件；
f.溅渣护炉阶段，出钢后加入调渣剂调整炉渣流动性，顶吹氮气进行溅渣护炉，底吹惰性气体强度为0.2nm3/min/t。
将本发明应用于30t转炉冶炼过程，与传统冶炼工艺相比，吨钢可利用镁还原渣16kg，可减少石灰消耗的量为10kg、白云石消耗的量为6kg，同时可降低炉渣熔点、提高流动性，提高脱磷率5％。
实施例2
本实施例采用本发明的冶炼方法，具体条件为：
对于100t炼钢转炉，铁水硅含量为0.45％、磷含量为0.120％，造渣材料采用石灰、镁还原渣颗粒以及白云石。利用的镁还原渣颗粒的粒度为20-100mm，以质量百分数计，成分范围为cao:59.50％、sio2:23.69％、mgo:6.91％、fe2o3:5.40％、al2o3:1.50％，其他:3.00％。
a.装料阶段，以质量百分数计，加入86％铁水+14％废钢，铁水温度为1305℃；
b.吹炼前期，采用1700mm枪位造渣，2min后降低枪位至1500mm，实现快速脱硅和第一次脱磷，采用顶吹氧、底吹惰性气体的供气方式，顶吹供氧强度为4.3nm3/min/t，底吹惰性气体n2，供气强度为0.08nm3/min/t，加入第一批造渣材料，吨钢加入石灰的量为15kg、镁还原渣颗粒的量为10kg、白云石的量为8kg；
c.吹炼中期，降低枪位至基本枪位1400mm，继续顶吹氧、底吹惰性气体，顶吹供氧强度为4.0nm3/min/t，底吹惰性气体n2，供气强度为0.05nm3/min/t，加入第二批造渣材料，吨钢加入石灰的量为10kg、镁还原渣颗粒的量为5kg、白云石的量为3kg，控制渣中氧化镁含量为6％-9％，炉渣碱度为3.2，待吹氧70％时底吹切换为ar；
d.吹炼后期，继续降低枪位至1300mm，均匀熔池温度和成分，进行第二次脱磷，此时提高底吹供气强度，顶吹供氧强度为4.0nm3/min/t，底吹惰性气体ar，供气强度为0.1nm3/min/t；
e.出钢阶段，待成分和温度达到冶炼钢种要求时，停止顶吹供氧，底吹惰性气体强度为0.03nm3/min/t，保护底吹元件；
f.溅渣护炉阶段，出钢后加入调渣剂调整炉渣流动性，顶吹氮气进行溅渣护炉，底吹惰性气体强度为0.08nm3/min/t。
将本发明应用于100t转炉冶炼过程，与传统冶炼工艺相比，吨钢可利用镁还原渣15kg，可减少石灰消耗的量为10kg、白云石消耗的量为5kg，同时可降低炉渣熔点、提高流动性，提高脱磷率5％。
实施例3
本实施例采用本发明的冶炼方法，具体条件为：
对于双联炼钢工艺的120t脱磷转炉，铁水硅含量为0.80％、磷含量为0.220％，造渣材料采用石灰、镁还原渣颗粒以及白云石。利用的镁还原渣颗粒的粒度为10-50mm，以质量百分数计，成分范围为cao:60.00％、sio2:12.15％、mgo:11.90％、fe2o3:6.95％、al2o3:4.00％，其他:5.00％。
a.装料阶段，以质量百分数计，加入75％铁水+25％轻薄废钢，铁水温度为1350℃；
b.吹炼前期，采用2000mm枪位造渣，实现快速脱硅和第一次脱磷，顶吹氧、底吹惰性气体，顶吹供氧强度为1.8nm3/min/t，底吹惰性气体n2，供气强度为0.30nm3/min/t，同时加入第一批造渣材料，吨钢加入石灰的量为18kg、镁还原渣颗粒的量为5kg、白云石的量为5kg；
c.吹炼中期，降低枪位至基本枪位1800mm，继续顶吹氧、底吹惰性气体，顶吹供氧强度为2.0nm3/min/t，底吹惰性气体n2，供气强度为0.2nm3/min/t，加入第二批造渣材料，吨钢加入石灰的量为15kg、白云石的量为3kg，控制渣中氧化镁含量为6％-8％，炉渣碱度为2.0；
d.吹炼后期，继续降低枪位至1600mm，均匀熔池温度和成分，进行第二次脱磷，此时提高底吹供气强度，顶吹供氧强度为2.0nm3/min/t，底吹惰性气体n2，供气强度为0.45nm3/min/t；
e.出钢阶段，待成分和温度达到半钢要求时，停止顶吹供氧，底吹惰性气体强度为0.12nm3/min/t，保护底吹元件；
f.溅渣护炉阶段，出钢后加入调渣剂调整炉渣流动性，顶吹氮气进行溅渣护炉，底吹惰性气体强度为0.08nm3/min/t。
将本发明应用于双联炼钢工艺的120t脱磷转炉，吨钢可利用镁还原渣5kg，可减少石灰消耗的量为5kg、白云石消耗的量为2kg，同时可降低炉渣熔点、提高流动性，提高脱磷率4％。
实施例4
本实施例采用本发明的冶炼方法，具体条件为：
对于双联炼钢工艺的300t炼钢转炉，铁水硅含量为0.02％、磷含量为0.030％，造渣材料采用石灰、镁还原渣颗粒以及白云石。利用的镁还原渣颗粒的粒度为5-50mm，以质量百分数计，成分范围为cao:44.15％、sio2:29.50％、mgo:11.85％、fe2o3:6.91％、al2o3:3.50％，其他:4.09％。
a.装料阶段，以质量百分数计，加入98％铁水+2％轻薄废钢，铁水温度为1320℃；
b.吹炼前期，采用2300mm枪位造渣，实现快速脱硅和第一次脱磷，顶吹氧、底吹惰性气体，顶吹供氧强度为3.3nm3/min/t，底吹惰性气体ar，供气强度为0.05nm3/min/t，同时加入第一批造渣材料，吨钢加入石灰的量为10kg、镁还原渣颗粒的量为20kg、白云石的量为5kg；
c.吹炼中期，降低枪位至基本枪位2100mm，继续顶吹氧、底吹惰性气体，顶吹供氧强度为3.3nm3/min/t，底吹惰性气体ar，供气强度为0.05nm3/min/t，加入第二批造渣材料，吨钢加入石灰的量为8kg、镁还原渣颗粒的量为10kg、白云石的量为3kg，控制渣中氧化镁含量为8％-12％，炉渣碱度为3.5；
d.吹炼后期，继续降低枪位至1800mm，均匀熔池温度和成分，进行第二次脱磷，此时提高底吹供气强度，顶吹供氧强度为3.4nm3/min/t，底吹惰性气体ar，供气强度为0.12nm3/min/t；
e.出钢阶段，待成分和温度达到冶炼钢种要求时，停止顶吹供氧，底吹惰性气体强度为0.04nm3/min/t，保护底吹元件；
f.溅渣护炉阶段，出钢后加入调渣剂调整炉渣流动性，顶吹氮气进行溅渣护炉，底吹惰性气体强度为0.3nm3/min/t。
将本发明应用于双联炼钢工艺的300t炼钢转炉，吨钢可利用镁还原渣30kg，可减少石灰消耗的量为14kg、白云石消耗的量为5kg，同时可降低炉渣熔点、提高流动性，提高脱磷率4％。