CN107574284A - 一种以冶金废料为原料的铁水保温剂及其制造、使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种以冶金废料为原料的铁水保温剂及其制造、使用方法，按重量百分比计算包括以下组分：干熄焦除尘灰40％～70％、水淬高炉渣20％～42％的、膨胀珍珠岩4％～10％、膨润土3％～8％。本发明的有益效果是：1)铁水保温剂全部为轻质球体，现场使用时无飘洒现象，物料覆盖性好，现场作业环境与保温剂使用效率明显提高；2)铁水保温剂原料的60％以上由冶金废料组成，不需机械加工或粉磨，原料成本较低；3)铁水保温剂可与铁水表面的高炉渣紧密结合，容易成渣，导热系数小，保温效果稳定可靠，不增硫，不增加炼钢成本；4)聚渣效果好，减小了铁水罐口的结壳现象，减少人工清渣工作量。5)本发明具有明显的经济效益和环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种冶金熔体保温领域，尤其涉及一种以冶金废料为原料的铁水保温剂及其制造、使用方法。
背景技术
铁水罐、鱼雷罐作为炼铁厂中的一种基本设备，在将高炉生产的铁水送往下一道工序过程中，不可避免地会有铁损和温度降低，即热量的损失。相对来说，敞口铁水罐由于保温条件较差，同等条件下铁水温降明显高于鱼雷罐。
铁水温度的高低对炼钢的影响很大。根据转炉冶炼工艺，转炉冶炼的热量基本来源于铁水的物理热和化学热。在化学热一定的条件下，铁水的物理热是决定冶炼能否顺行的关键因素。铁水温度低会造成转炉吹损大、钢铁料消耗高、钢水质量无保障以及炉龄下降等后果。铁水温度不仅对炼钢工艺十分重要，对于铁水输送也有影响。如果铁水在输送过程中温度过低，会造成铁水罐车的结壳、结瘤，直接影响正常生产作业。
为充分利用铁水热量，保证品种钢正常冶炼，同时达到降低能耗的目的，冶金企业通过向铁水加入各类保温剂，如碳化稻壳、粉煤灰、复合保温剂等，明显降低了铁水温降幅度，满足了炼钢对铁水温度的要求。
国内外有较多此方面的专利和论文，如申请号为201510955655.9、名为“一种铁水保温剂及其制备方法”的中国专利，其公开了一种铁水保温剂，主要成分包括粉煤灰50～60份、白云石10～15份，蛭石8～15份、酸化石墨3～5份、水泥熟料10～20份。该发明的原料来源除粉煤灰外均需外购，其成本相对较高，在当前冶金行业效益全面下行期间经济性较差，而且粉煤灰等细颗粒物质在铁水罐作业现场加入时扬尘污染严重。
又如申请号为201210543783.9、名为“一种低成本铁水保温剂及其制造方法”的中国专利，其公开了一种低成本铁水保温剂，主要成分包括60～70的高碳粉煤灰、25～35％的水淬高炉渣、3～5％的萤石粉，所述高碳粉煤灰的含碳量在10％以上。该发明自称保温效果较好，可有效防止铁水罐粘渣，成本低廉显著降低炼铁成本。但该发明存在以下问题，一是粉煤灰中的S含量较高，作为主要原料用于铁水保温时将增加铁水[S]含量，增加了铁水预处理或转炉冶炼成本；二是添加了3～5％的萤石，而萤石中的F对铁水罐衬和转炉炉衬侵蚀严重，也不利于钢水精炼工艺控制，目前多数钢铁企业已尽量减少甚至停止将萤石加入铁水罐或转炉中。而且该发明也存在现场使用时粉煤灰等细颗粒物质在扬尘污染问题。
而冶金企业存在大量富余的干熄焦除尘灰，其含碳量高达80％以上，呈不规则颗粒状，密度小，热值高，孔隙率高，其灰分与高炉渣成分接近，易化渣，而且其由于粒度小，易自燃，目前主要用于高炉喷吹，其它利用途径较少，富余量较大时难以有效处理和安全放置，且成本低廉，具备作为低成本铁水保温剂的条件。
综上所述，现有技术中铁水保温剂存在保温效果差、成本高、用量大、作业现场扬尘污染严重等问题，已不能满足炼铁成本不断降低的现实需求，需要研究开发一种成本低、保温效果稳定、扬尘少的铁水保温剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以冶金废料为原料的铁水保温剂及其制造、使用方法，克服现有技术存在的不足，保温效果好，成本低，使用量小，扬尘少，可满足炼铁成本不断降低的现实需求。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种以冶金废料为原料的铁水保温剂，按重量百分比计算包括以下组分：干熄焦除尘灰40％～70％、水淬高炉渣20％～42％、膨胀珍珠岩4％～10％、膨润土3％～8％。
所述干熄焦除尘灰的粒度为0.5mm～3mm，其中碳的重量百分比含量为70％～88％，硫的重量百分比含量0.5％～1.2％，灰分的重量百分比含量8.8％～27％，其余为不可避免的杂质；灰分中SiO2+Al2O3的重量百分比含量合计≥80％。
一种以冶金废料为原料的铁水保温剂的使用方法，水淬高炉渣的粒度为0.5mm～4mm，玻璃化率≥95％。
所述膨胀珍珠岩的粒度≤1mm，其中水的重量百分比含量≤5％、SiO2+Al2O3的重量百分比含量合计≥80％，Fe2O3的重量百分比含量≤1％，膨胀倍数≥10，耐火度≥1350℃。
所述铁水保温剂的加入量为0.3～0.9kg/吨铁，铁水温降速度为0.55～1.50℃/min。
一种以冶金废料为原料的铁水保温剂的制造方法，具体方法如下：
1)将水淬高炉渣烘干或晾晒至含水量≤3％；
2)按照上述重量百分比含量称重配料，将干熄焦除尘灰、水淬高炉渣、膨胀珍珠岩、膨润土进行机械混匀，然后压制成直径为5mm-20mm的球状物；3)将球状物进行烘干或晾晒至含水量≤4％，烘干温度为110℃～200℃；
4)将球状物进行筛分：粒径＜1mm的细粉≤5％，筛上物1m平均落下强度≥2次即为合格。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)铁水保温剂全部为轻质球体，现场使用时无飘洒现象，物料覆盖性好，现场作业环境与保温剂使用效率明显提高；
2)铁水保温剂原料的60％以上由冶金废料组成，不需机械加工或粉磨，原料成本较低；
3)铁水保温剂可与铁水表面的高炉渣紧密结合，容易成渣，导热系数小，保温效果稳定可靠，不增硫，不增加炼钢成本；
4)聚渣效果好，减小了铁水罐口的结壳现象，减少了人工清渣的工作量和工作难度。
5)本发明具有明显的经济效益和环境效益，在行业内有明显的经济效益和推广实用价值。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明：
一种以冶金废料为原料的铁水保温剂，按重量百分比计算包括以下组分：干熄焦除尘灰40％～70％、水淬高炉渣20％～42％的、膨胀珍珠岩4％～10％、膨润土3％～8％。
所述干熄焦除尘灰的粒度为0.5mm～3mm，其中碳的重量百分比含量为70％～88％，硫的重量百分比含量0.5％～1.2％，灰分的重量百分比含量8.8％～27％，其余为不可避免的杂质；灰分中SiO2+Al2O3的重量百分比含量合计≥80％。
干熄焦除尘灰密度小，含碳量高，可在铁水表面缓慢燃烧补充热量，不仅补充了水淬高炉渣、珍珠岩的吸热量，还可减少铁水散热。其灰分中硅铝氧化物含量高，与铁水表面附带的高炉渣结合性好，其不完全燃烧后形成的灰分在铁水表面形成酸性多层空隙结构，导热系数小，保温效果好。
所述水淬高炉渣的粒度为0.5mm～4mm，玻璃化率≥95％。
水淬高炉渣玻璃化率高，体积密度小，下层可在铁水表面与铁水附带高炉熔渣紧密结合，上层可形成多孔的高炉渣壳层，使部分空气封闭其中，导热系数小，保温效果好，而且水淬高炉渣颗粒料的覆盖性好，易于铁水罐震荡过程中迅速铺展覆盖铁水整体表面。另外水淬高炉渣还可吸收干熄焦除尘灰中带入的少量S，可减小铁水因加入铁水保温剂可能引入的S。
所述膨胀珍珠岩的粒度≤1mm，其中水的重量百分比含量≤5％、SiO2+Al2O3的重量百分比含量合计≥80％，Fe2O3的重量百分比含量≤1％，膨胀倍数≥10，耐火度≥1350℃。
膨胀珍珠岩作为铁水保温剂的重要组成部分，在加入铁水后可在铁水表面高温加热条件下迅速膨胀，扩大干熄焦除尘灰燃烧后灰分和水淬高炉渣的多层空隙结构的体积，进一步提升铁水保温剂的覆盖延展程度，提升保温效果。而且还具有明显聚渣效果，减小了铁水罐口的结壳，减少人工清渣工作量和工作难度。
膨润土为粘结剂，可将干熄焦除尘灰、水淬高炉渣、膨胀珍珠岩粘结在一起。
一种以冶金废料为原料的铁水保温剂的使用方法，铁水保温剂的加入量为0.3～0.9kg/吨铁，可保证铁水温降速度为0.55～1.50℃/min。若加入量过少，将使铁水保温剂的效果明显下降。加入量过多，对铁水保温增幅程度较小，经济性较差。
一种以冶金废料为原料的铁水保温剂的制造方法，具体方法如下：
1)将水淬高炉渣烘干或晾晒至含水量≤3％；
2)按照上述重量百分比含量称重配料，将干熄焦除尘灰、水淬高炉渣、膨胀珍珠岩、膨润土加入强力混合机进行机械混匀，然后压制成直径为5mm-20mm的球状物；3)将球状物进行烘干或晾晒至含水量≤4％，烘干温度为110℃～200℃；
4)将球状物进行筛分：粒径＜1mm的细粉≤5％，筛上物1m平均落下强度≥2次即为合格。然后直接装袋，每袋7.5kg～15kg即可，筛下物料返回强力混合机。
实施例1：
一种以冶金废料为原料的铁水保温剂，按重量百分比计，铁水保温剂包括70％的干熄焦除尘灰，20％的水淬高炉渣，5％的膨胀珍珠岩，5％的膨润土。
干熄焦除尘灰的粒度为0.5mm～3mm，含碳量80％，含硫量0.65％，灰分含量8.8％，灰分中SiO2+Al2O3＝80％。
水淬高炉渣粒度为0.5～4mm，玻璃化率96％。
膨胀珍珠岩粒度≤0.9mm，含水量4.2％，膨胀倍数11，耐火度1350℃，SiO2+Al2O3＝84％，Fe2O3为0.7％。
一种以冶金废料为原料的铁水保温剂的制造方法，包括：1)原料准备：将水淬高炉渣晾晒至含水量9％，干熄焦除尘灰、膨胀珍珠岩不需烘干。2)将干熄焦除尘灰、水淬高炉渣、膨胀珍珠岩、膨润土加入强力混合机机械混匀，压制成直径15mm的球状物。3)将球状物烘干至含水量3.5％，烘干温度130℃。4)将球状物进行筛分：粒径＜1mm的细粉4.5％，筛上物1m平均落下强度2次，然后直接装袋，每袋7.5kg。筛下物料返回强力混合机。
将铁水保温剂加入120吨铁水罐中，加入量为0.65kg/吨铁，出铁铁水温度1491℃，铁水量95吨，环境温度15℃，铁水罐运行2.0h，到站铁水温度1366℃，铁水温降为1.04℃/min。
实施例2：
一种以冶金废料为原料的铁水保温剂，按重量百分比计，铁水保温剂包括62％的干熄焦除尘灰，25％的水淬高炉渣，7％的膨胀珍珠岩和6％的膨润土。
所述干熄焦除尘灰的粒度为0.5mm～3mm，含碳量84％，含硫量1.0％，灰分含量20％，灰分中SiO2+Al2O3＝84％。
水淬高炉渣粒度为0.5～4mm，玻璃化率97％。
膨胀珍珠岩粒度≤0.95mm，含水量3.8％，膨胀倍数12，耐火度1361℃，SiO2+Al2O3＝84％，Fe2O3＝0.75％。
一种以冶金废料为原料的铁水保温剂的制造方法，包括：1)原料烘干：将水淬高炉渣烘干至含水量2.2％，干熄焦除尘灰、膨胀珍珠岩不需烘干。2)将干熄焦除尘灰、水淬高炉渣、珍珠岩、膨润土加入强力混合机机械混匀，压制成直径20mm的球状物。3)将球状物进行烘干至含水量3.8％，烘干温度150℃。4)将球状物进行筛分：粒径＜1mm的细粉4.2％，筛上物1m平均落下强度3次，然后直接装袋，每袋15kg。筛下物料返回强力混合机。
将铁水保温剂加入120吨铁水罐中，加入量为0.85kg/吨铁，出铁铁水温度1488℃，铁水量100吨，环境温度20℃，到站铁水温度1398℃，铁水罐运行2.2h，铁水温降为0.68℃/min。
实施例3：
一种以冶金废料为原料的铁水保温剂，按重量百分比计，铁水保温剂包括40％的干熄焦除尘灰，42％的水淬高炉渣，10％的膨胀珍珠岩，8％的膨润土。
干熄焦除尘灰的粒度为0.5mm～3mm，含碳量83％，含硫量0.62％，灰分含量15％，灰分中SiO2+Al2O3＝85％。
水淬高炉渣粒度为0.5～4mm，玻璃化率97％。
膨胀珍珠岩粒度≤0.93mm，含水量3.75％，膨胀倍数11，耐火度1358℃，SiO2+Al2O3＝83％，Fe2O3＝0.70％。
一种以冶金废料为原料的铁水保温剂的制造方法，包括：1)原料准备：将水淬高炉渣晾晒至含水量9.5％，干熄焦除尘灰、膨胀珍珠岩不需烘干。2)将干熄焦除尘灰、水淬高炉渣、膨胀珍珠岩、膨润土加入强力混合机机械混匀，压制成直径8mm的球状物。3)将球状物进行烘干至含水量3.5％，烘干温度180℃。4)将球状物进行筛分：粒径＜1mm的细粉4.0％，筛上物1m平均落下强度2.5次，然后直接装袋，每袋10kg。筛下物料返回强力混合机。
将铁水保温剂加入120吨铁水罐中，加入量为0.54kg/吨铁，出铁铁水温度1500℃，铁水量93吨，环境温度18℃，到站铁水温度1355℃，铁水罐运行1.85h，铁水温降为1.31℃/min。
Claims (6)
1.一种以冶金废料为原料的铁水保温剂，其特征在于，按重量百分比计算包括以下组分：干熄焦除尘灰40％～70％、水淬高炉渣20％～42％、膨胀珍珠岩4％～10％、膨润土3％～8％。
2.根据权利要求1所述的一种以冶金废料为原料的铁水保温剂，其特征在于，所述干熄焦除尘灰的粒度为0.5mm～3mm，其中碳的重量百分比含量为70％～88％，硫的重量百分比含量0.5％～1.2％，灰分的重量百分比含量8.8％～27％，其余为不可避免的杂质；灰分中SiO2+Al2O3的重量百分比含量合计≥80％。
3.根据权利要求1所述的一种以冶金废料为原料的铁水保温剂，其特征在于，所述水淬高炉渣的粒度为0.5mm～4mm，玻璃化率≥95％。
4.根据权利要求1所述的一种以冶金废料为原料的铁水保温剂，其特征在于，所述膨胀珍珠岩的粒度≤1mm，其中水的重量百分比含量≤5％、SiO2+Al2O3的重量百分比含量合计≥80％，Fe2O3的重量百分比含量≤1％，膨胀倍数≥10，耐火度≥1350℃。
5.一种如权利要求1所述的以冶金废料为原料的铁水保温剂的使用方法，其特征在于，所述铁水保温剂的加入量为0.3～0.9kg/吨铁，铁水温降速度为0.55～1.50℃/min。
6.一种如权利要求1所述的以冶金废料为原料的铁水保温剂的制造方法，其特征在于，具体方法如下：
1)将水淬高炉渣烘干或晾晒至含水量≤3％；
2)按照上述重量百分比含量称重配料，将干熄焦除尘灰、水淬高炉渣、膨胀珍珠岩、膨润土进行机械混匀，然后压制成直径为5mm-20mm的球状物；
3)将球状物进行烘干或晾晒至含水量≤4％，烘干温度为110℃～200℃；
4)将球状物进行筛分：粒径＜1mm的细粉≤5％，筛上物1m平均落下强度≥2次即为合格。
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