本发明属于冶金技术领域，涉及一种lf炉资源化利用阴极炭块生产高碳钢的方法。
背景技术：
废阴极炭块是电解铝最主要的危险废物，主要由碳和氟化钠组成，含有少量冰晶石、氟化钙、氧化铝等。废阴极炭块的危害性主要来源于废阴极炭块中的氟化物和氰化物，氟化钠易溶于水，对水体和土壤造成严重污染、极易形成高氟水和高氟土壤，继而危害动植物生长和生存。氰化物遇水会释放出有毒气体hcn，会对大气产生危害。目前废阴极碳块处理的方法主要有填埋法、高温水解法、氧化法、酸碱法等为主的处理方法。填埋法存在占地面积大，无法对阴极炭块进行资源化利用，容易造成地下水污染的问题而逐渐被人们淘汰。湿法处理技术固然可以有效利用废阴极碳块中的能量和氟化物等有价元素，但也存在处理周期较长、消耗水资源量较大，处理不当易造成二次污染的缺点。另外湿法处理过程中为充分的将阴极碳块中的有价氟浸出，需将废阴极炭块颗粒破碎的越细越好，但废旧阴极碳石墨化程度越高，石墨润滑作用和高硬度电解质会增加破碎的难度，影响了处理的效果。
lf钢包精炼炉是指兼具炼钢炉加热精炼功能的设备，用来对初炼炉（电弧炉、平炉、转炉）所熔钢水进行精炼，并可对冶炼、连铸、连轧生产环节进行有效缓冲的重要冶金设备。在利用lf钢包炉对钢水进行精炼的过程中，需要配加一定量的增碳剂将钢水中的c含量控制在目标范围内。除此之外，为提升钢渣的精炼效果加快精炼成渣速度，还需要使用萤石化渣。萤石是一种矿产资源，近年来随着钢铁企业的迅猛发展，开采量逐年增加，储存量逐年减少，面临资源枯竭的局面。另外，在萤石开采过程中出现的破坏生态和水资源的环境问题也比较突出，因此寻求一种替代萤石的化渣剂就成为冶金工作者长期以来追求的共同目标。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种lf钢包炉资源化利用阴极炭块生产高碳钢的方法。
本发明lf钢包炉资源化利用阴极炭块生产高碳钢的方法，是在钢水lf钢包炉精炼过程中将废阴极炭块加入钢包内作为增碳剂和化渣剂。在lf钢包炉精炼过程中将破碎后阴极炭块颗粒和活性石灰共同加入钢包内，利用钢包炉内良好的动力学条件和炉内电极电弧2000~2500℃的高温，将阴极炭块颗粒融化为钢水增碳，同时利用阴极碳块中的f、na、k元素加速石灰的溶解，替代用萤石化渣，减少钢水精炼过程中萤石的使用量。另外，在高温和大量熔融石灰存在的环境下可以把废阴极炭块中易溶于水的naf转化为难溶于水的caf2固定下来，同时利用高温和熔渣中的氧将阴极碳块中的有毒的氰化物氧化分解为无毒n2和co2，消除废阴极碳块中有毒有害物质对环境的危害性。具体包括以下步骤：
（1）钢水进入钢包精炼炉后，调整底吹氩流量为20~30m3/h，加入头批造渣用的活性石灰、精炼渣和萤石；其中，钢水的温度为1480~1530℃；活性石灰的加入量为5~10kg/吨钢，精炼渣的加入量为1~2kg/吨钢，萤石的加入量为2~4kg/吨钢。
（2）采用手投的方法将阴极炭块颗粒加入钢包内，加入量0.50~2.50kg/吨钢。其中，废阴极炭块颗粒的化学成分重量百分比为c：85~93%，f：5~12%，na：2~5%，余量为mg、al、k、ca元素和氰化物；废阴极炭块颗粒的粒度为3~8mm。
（3）调整钢包底吹流量为10~20m3/h，下降电极对钢水升温、化渣；钢水升温时间为25~35min，升温后的温度为1580~1630℃。
（4）升温结束后测温、取样，观察渣层状况，二次配加常规增碳剂或增碳线将钢水成分微调至目标成分。
本发明的有益效果是：
在精炼过程中通过加入阴极碳的方法来替代精炼过程中部分的增碳剂，减少炼钢环节的生产成本。同时利用阴极炭块中的氟元素来替代萤石作为钢包炉精炼过程的化渣剂，可以减少炼钢过程中萤石的使用量，节约萤石资源，减少炼钢过程中对萤石资源的消耗量，保护矿产资源及减少矿产资源开采过程中带来的环境不利影响。在高温和大量熔融石灰的环境下可以把废阴极炭块中易溶于水的naf转化为难溶于水的caf2固定下来，同时利用高温将阴极碳块中的有毒的氰化物氧化分解为无毒n2和co2，消除废阴极碳块中有毒有害物质的危险性，提出一条资源化利用阴极炭块的途径，可大幅降低危险废物处理成本，减少有毒有害物质向环境的排放，减少对环境的污染，带来良好的环境效益。
具体实施方式
实施例1
一种lf钢包精炼炉资源化利用阴极炭块的方法，采用阴极炭块增碳剂的成分为，c：90.03%（wt），f：4.89%（wt），na：1.83%（wt），以及极少量的mg、al、k、ca等，粒度为3~8mm，按6kg/袋装入尼龙袋。采用实验钢种为60#，钢包容积50t，其冶炼过程成分见下表1。
（1）钢水进站后（进站温度1502℃），调整底吹氩流量为25m3/h，加入头批造渣用的活性石灰250kg，精炼渣50kg，萤石100kg。
（2）通过手投的方式将14袋（84kg）阴极炭块颗粒加入钢包内。
（3）调整底吹流量为15m3/h，下降电极对钢水进行第一次升温、化渣，化渣过程中根据炉渣状况加入活性石灰80kg，精炼渣20kg，萤石30kg，升温时间28min，钢水升温后温度1598℃。
（4）升温结束后，根据表1的结果，二次配加煤质增碳剂3包（18kg），将钢水成分微调至目标成分。
整个钢包炉精炼过程中减少萤石用量20~50kg/炉，通过观察炉内成渣状况发现，在添加阴极炭块替代萤石的作为化渣剂的炉次中，其渣面的成渣速度基本与配加萤石的成渣速率基本一致，无成渣速度慢，炉渣粘稠的情况发生。冶炼结束后对精炼炉渣进行浸出毒性试验，结果显示渣中氟化物、氰化物含量符合一般工业固废要求。
实施例2
一种lf钢包精炼炉资源化利用阴极炭块的方法,采用阴极炭块增碳剂的成分为，c：90.03%（wt），f：4.89%（wt），na：1.83%（wt），以及极少量的mg、al、k、ca等，粒度为3~8mm，按6kg/袋装入尼龙袋。采用实验钢种为70#，钢包容积50t，其冶炼过程成分将下表2。
（1）钢水进站后（进站温度1488℃），调整底吹氩流量为26m3/h，加入头批造渣用的活性石灰300kg，精炼渣70kg，萤石110kg。
（2）通过手投的方式将12袋（72kg）阴极炭块加入钢包内。
（3）调整低吹流量为13m3/h，下降电极对钢水进行第一次升温、化渣，化渣过程中根据炉渣状况加入活性石灰80kg，精炼渣10kg，萤石40kg，升温时间25min，钢水升温后温度1601℃。
（4）升温结束后，根据表2的结果，二次配加煤质增碳剂2包（12kg），将钢水成分微调至目标成分。
整个钢包炉精炼过程中减少萤石用量15~50kg/炉，通过观察炉内成渣状况发现，在添加阴极炭块替代萤石的作为化渣剂的炉次中，其渣面的成渣速度基本与配加萤石的成渣速率基本一致，无成渣速度慢，炉渣粘稠的情况发生。冶炼结束后对精炼炉渣进行浸出毒性试验，结果显示渣中氟化物、氰化物含量符合一般工业固废要求。
实施例3
一种lf钢包精炼炉资源化利用阴极炭块的方法,采用阴极炭块增碳剂的成分为，c：90.2%（wt），f：4.89%（wt），na：1.83%（wt），以及极少量的mg、al、k、ca等，粒度为3~8mm，按6kg/袋装入尼龙袋。采用实验钢种为82b，钢包容积50t，其冶炼过程成分将下表3。
（1）钢水进站后（进站温度1495℃），调整底吹氩流量为24m3/h，加入头批造渣用的活性石灰300kg，精炼渣80kg，萤石100kg。
（2）通过手投的方式将18袋（108kg）阴极炭块加入钢包内。
（3）调整低吹流量为13m3/h，下降电极对钢水升温、化渣，化渣过程中根据炉渣状况加入活性石灰90kg，精炼渣25kg，萤石40kg，升温时间29min，钢水升温后温度1594℃。
（4）升温结束后，根据表3的结果，二次配加煤质增碳剂4包（24kg），将钢水成分微调至目标成分。
整个钢包炉精炼过程中减少萤石用量20~50kg/炉，通过观察炉内成渣状况发现，在添加阴极炭块替代萤石的作为化渣剂的炉次中，其渣面的成渣速度基本与配加萤石的成渣速率基本一致，无成渣速度慢，炉渣粘稠的情况发生。冶炼结束后对精炼炉渣进行浸出毒性试验，结果显示渣中氟化物、氰化物含量符合一般工业固废要求。