CN108220521A

CN108220521A - 一种以高铁赤泥为基体的铁水脱硅剂及其使用方法

Info

Publication number: CN108220521A
Application number: CN201611142386.5A
Authority: CN
Inventors: 姜喆; 车玉满; 郭天永; 孙鹏; 姚硕; 武吉; 王超; 庞克亮; 胡攀; 王婷
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2018-06-29

Abstract

本发明公开一种以高铁赤泥为基体的铁水脱硅剂及使用方法，由以下组分按质量百分比组成：高铁赤泥70％～90％、镁渣10％～25％，控制脱硅剂二元碱度0.6～1.2之间；所述高铁赤泥成分：Fe₂O₃ 35～55％，Al₂O₃ 10～20％，Na₂O 5～15％，其余成分为SiO₂、TiO₂、CaO及杂质；所述镁渣中氧化钙含量≥55％、氧化镁含量≥6％和二氧化硅含量≤35％。高炉出铁前或出铁时，将干燥的铁水脱硅剂按照每吨铁水20～40kg/t的加入量加入到铁水罐中。

Description

一种以高铁赤泥为基体的铁水脱硅剂及其使用方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，尤其涉及一种以高铁赤泥为基体的铁水脱硅剂及其使用方法。

背景技术

赤泥是氧化铝厂生产氧化铝过程中外附带产生的固体废弃物，一般每生产一吨的氧化铝将会产生1～1.8吨的赤泥，2015年我国的堆放量已经达到3亿多吨，赤泥的存放不仅占用大量的土地、污染环境、而且存在着严重的安全隐患。赤泥中除含有Al、Fe、Si外，还含有一定量的Ga、Sc、In等多种稀散元素和Na₂O，尤其是用拜耳法生产氧化铝后的外排赤泥，其铁含量普遍在30％～60％之间，因而这种高铁赤泥回收利用价值较高，但由于高铁赤泥中氧化铝和碱金属含量高，一般不能用于常规的高炉炼铁，目前在工业生产中尚不能大量利用。

金属镁冶炼还原渣(镁渣)中含有大量的CaO，还含有一定量的SiO₂、MgO和Fe₂O₃。其中CaO、MgO和Fe₂O₃均对铁水预处理脱硅有利，镁渣属于金属镁生产企业的工业废料，目前常采用倾倒在荒地或填埋山沟的方法处理。金属镁渣中细粉含量高，粒度小于100μm的颗粒达到60以上，容易造成空气污染。另外，镁渣具有强烈的碱性，容易使土壤盐碱化。因此有必要是的金属镁渣得到合理的利用。

磷是钢中的有害元素，因此要进行脱除。在传统技术中钢中的磷含量一般控制在0.010％以下，一些纯净钢和特殊钢中的磷含量一般控制在0.005％以下。为实现这一目标大多数钢铁厂采用铁水预处理的方式将铁水中的磷脱除。但是铁水脱磷是氧化过程，在向铁液吹氧或供氧过程中，硅先于磷氧化，因此，脱磷之前要先脱硅，只有铁水中硅降到一定水平以后，磷才能大幅度地氧化。

脱硅剂以提供氧源的材料为主剂，以调整炉渣碱度、改善炉渣流动性的熔剂为副剂。脱硅剂主剂主要分为氧化剂，氧化剂有固体氧化剂和气体氧化剂。固体氧化剂主要有：铁矿石、球团矿、烧结矿、轧钢铁皮、炼钢除尘粉尘，气体氧化剂主要有氧气。除主剂外还加入少量副剂，常用的副剂主要有石灰、萤石、CaO+CaF₂、Na₂CO₃以及转炉钢渣等。

铁水的脱硅方式主要有两种方式，一种是可在高炉出铁沟、摆动流嘴、铁水罐等投撒脱硅剂，另外一种增加专门设备在转炉或铁水罐等采用喷吹方式。

近年来，随着人们对环境保护的日益重视，工业废料的处理和利用一直是发展环境友好和循环经济的难点之一，人们不断提出工业废料循环利用的新方法：

中国专利申请号201210275869.8(一种转底炉直接还原高铁赤泥生产铁精粉的方法)公布了一种转底炉直接还原高铁赤泥生产铁精粉的方法，步骤包括：①将高铁赤泥进行烘干处理后，与还原剂按一定比例进行配料、混合、压球，制得生球；②将生球放入转底炉内进行还原，制得金属化球团；③对上述的金属化球团进行冷却、破碎、磁选和重选，制得铁精粉。本方法有效解决了现有技术中高铁赤泥经多级磁选所得铁精粉含铁低，Al₂O₃、Na₂O含量高的问题，本发明所得铁精粉质量满足钢铁厂原料要求，为高铁赤泥的高效利用提供出路。

中国专利申请号201210436465.2(一种运用转底炉珠铁工艺综合利用高铁赤泥的方法)公布了一种转底炉珠铁工艺综合利用高铁赤泥的方法，涉及高铁赤泥中铁的提取、富集及赤泥的回收利用，其特征在于利用高铁赤泥、碳质还原剂和添加剂为原料，经过配料、混匀和造球、转底炉还原熔分、破碎、磁选工序制得珠铁和熔分渣。

上述专利存在不足在于，尽管上述两种方法都是选用转底炉为生产设备，尽管转底炉直接还原工艺能有效处理高铁赤泥，回收有价值元素，但是转底炉生产工艺生产成本和设备维护成本较高，不利于大规模生产。

中国专利申请号201410176170.5(一种高铁赤泥用作炼钢造渣剂/脱磷剂的回收再利用方法)公布了一种高铁赤泥用作炼钢造渣剂/脱磷剂的回收再利用方法，本发明是将风干磨细后的赤泥与石灰以1:0.6～0.8的质量比例混合，用于炼钢造渣剂/脱磷剂，该专利只是将磨细至200目下的石灰和赤泥混合后，在倒入装有铁水的干锅中，在1350～1400℃条件下与铁水一起保温1小时，完成脱磷、硅实验，脱磷率可以达到76％以上，铁水硅含量降低到0.1％，实现了对赤泥的回收利用，但是现场生产过程节奏快，铁水预处理脱硅和磷过程(全过程一般10min以内)和转炉炼钢过程(全过程一般20min以内)都要求快时间短，该利用赤泥脱硅和脱磷的方法，无法满足钢铁厂生产需求。且该专利氧化铁含量低，无法在较短的时间内完成有效的脱硅。

中国专利申请号201310402154.9(一种高温铁浴处理高铁赤泥的方法)公布了一种高温铁浴处理高铁赤坭的方法，将高铁赤泥、含碳原料及添加剂按照添加剂4％～10wt％、含碳原料中的固定碳含碳量与所用高铁赤泥中的铁氧化物、钠氧化物的氧元素摩尔比为C/O＝1.1～1.4的比例混合，制成赤泥团块；高炉出铁时，按≦50kg/t的加入量加入铁水中，利用高温铁浴环境及铁水冲击，搅拌作用，使赤泥中的铁元素快速还原，回收赤泥中的铁。本方法简单易行，不需增加专门的装置和设备，实现高铁赤泥中的铁、铝、碱金属高效分离。实现高铁赤泥的高效利用。该方法因配料中加入了一定量的含碳物质，使赤泥中的氧化铁具有较高的铁回收率，但是赤泥团块中氧化性不足，铁水预处理脱硅能力低。并且因为该球团中加入了碳粉，容易造成球团中的氧化铁与碳在铁水中剧烈反应，产生烟雾，影响操作环境。

发明内容

为克服上述专利和文献中存在不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种以赤泥为原料制备的铁水预处理脱硅剂及其使用方法，在达到很好的脱硅效果的同时，充分回收利用高铁赤泥中的铁资源，利用高铁赤泥中的高含量的氧化铁和Na₂O降低脱硅剂熔点，使脱硅剂快速熔化成渣，提高了脱硅效率并且有利于环境保护和废弃物再利用。

本发明目的是通过下面的技术方案实现的：

高铁赤泥中含有较高的氧化钠和氧化铁，用作脱硅剂，其优点如下：赤泥中的Al₂O₃和Na₂O是良好的助熔剂，有助于降低渣系的熔点和粘度，有利于渣铁分离，改善脱硅动力学条件，降低脱硅过程中产生的泡沫渣高度，提高脱硅效率。赤泥中的Na₂O在脱硅的同时还可以脱硫。冶炼多元渣系，熔点更低，避免了CaF₂的使用，增加炉龄，减少污染。

本方法是通过以下步骤实现的：

一种以高铁赤泥为基体的铁水脱硅剂，其特征在于由以下组分按质量百分比组成：高铁赤泥70％～90％、镁渣10％～25％，控制脱硅剂二元碱度0.6～1.2之间；所述高铁赤泥成分：Fe₂O₃ 35～55％，Al₂O₃ 10～20％，Na₂O 5～15％，其余成分为SiO₂、TiO₂、CaO及杂质；所述镁渣中氧化钙含量≥55％、氧化镁含量≥6％和二氧化硅含量≤35％。

所述高铁赤泥为拜耳法生产氧化铝的固体废弃物，拥有较高的氧化钠和铁含量，使其具有较高的氧化性和碱度；

所述铁水脱硅剂是将磨细的赤泥与镁渣经压块或造球，再经干燥后制得。

一种以高铁赤泥为基体的铁水预处理脱硅剂的使用方法：高炉出铁前或出铁时，将干燥的铁水脱硅剂按照每吨铁水20～40kg/t的加入量加入到铁水罐中，利用铁水冲击、搅拌作用进行铁水预处理脱硅和脱硫，赤泥团块中的氧化铁也将快速被铁水中的碳和硅还原进入铁水中而得到回收。脱硅、脱硫后渣浮在铁水表面，按正常作业运至炼钢工区脱硫扒渣后集中处理。

与现有技术相比，本发明的突出特点是：

脱硅反应时间充分。本发明所述脱硅方法是利用高炉出铁时完成脱硅反应，不影响生产节奏，由于现在大高炉出铁时间长，相应的脱硅反应时间比较充足，可以达到较高的脱硅效率；

投资少，操作性强。本发明利用高炉出铁时铁水冲击的势能搅拌铁水沟和铁水罐内的脱硅剂完成脱硅反应，无需额外投资设备；

本分明可以实现赤泥和镁渣中的铁资源回收利用，减少了赤泥和镁渣的堆积和对环境的污染，同时达到了较高的脱硅和硫效果，降低了脱硅和硫成本，具有良好的经济和社会效益；

赤泥中的氧化钠和氧化铝可以作为助熔剂，提高脱硅和硫剂熔化速度，成渣快，降低炉渣粘度，抑制了脱硅过程中泡沫渣的产生，同时充分利用赤泥中的氧化钠的高效脱硫性能，增加脱硅和硫效率；

①本发明脱硅/硫剂不含CaF₂，避免了铁水预处理过程中F对耐火材料的侵蚀和F对环境的污染。

①高炉在脱硅的同时，具有一定的脱S效率。

具体实施方式

下面结合具体实施例进行说明：

实施例1

赤泥成分见表1。

表1赤泥成分(wt,％)

合成脱/硫剂的原料配比如下：80wt％的赤泥，20wt％的镁渣。按照前述方法对赤泥进行造块。

脱硅/硫剂成分见表2

表2本发明脱硅/硫剂配料方案(wt,％)

在高炉出铁沟和炼钢工区择铁后的铁水罐内加入高炉出铁量3.5％的脱硅剂，然后按正常作业将装有脱硅剂的铁水罐调配到高炉出铁场，待高炉出铁时装入铁水，高温铁水落入铁水罐中冲击搅拌铁水罐中的赤泥团块，进行快速脱硅/硫。对铁样和渣样进行化学分析，并对数据进行整理分析，结果如下：铁水中的硅含量小于0.15％，脱硫效率为36.11％

至高炉出完铁后脱硅/硫处理完毕。脱硅前后铁水成分如表3示。

表3铁水脱硅前后铁水成分变化(wt,％)

实施例2

赤泥成分见表4。

表4赤泥成分(wt,％)

合成脱/硫剂的原料配比如下：88wt％的赤泥，12wt％的镁渣。按照前述方法对赤泥进行造块。

脱硅/硫剂成分见表5

表5本发明脱硅/硫剂配料方案(wt,％)

在高炉出铁沟和炼钢工区择铁后的铁水罐内加入高炉出铁量3.8％的脱硅剂，然后按正常作业将装有脱硅剂的铁水罐调配到高炉出铁场，待高炉出铁时装入铁水，高温铁水落入铁水罐中冲击搅拌铁水罐中的赤泥团块，进行快速脱硅/硫。对铁样和渣样进行化学分析，并对数据进行整理分析，结果如下：铁水中的硅含量小于0.15％，脱硫效率为36.58％

至高炉出完铁后脱硅/硫处理完毕。脱硅前后铁水成分如表6示。

表6铁水脱硅前后铁水成分变化(wt,％)

实施例3

赤泥成分见表7。

表7赤泥成分(wt,％)

合成脱/硫剂的原料配比如下：88wt％的赤泥，15wt％的镁渣。按照前述方法对赤泥进行造块。

脱硅/硫剂成分见表8

表8本发明脱硅/硫剂配料方案(wt,％)

在高炉出铁沟和炼钢工区择铁后的铁水罐内加入高炉出铁量4％的脱硅剂，然后按正常作业将装有脱硅剂的铁水罐调配到高炉出铁场，待高炉出铁时装入铁水，高温铁水落入铁水罐中冲击搅拌铁水罐中的赤泥团块，进行快速脱硅/硫。对铁样和渣样进行化学分析，并对数据进行整理分析，结果如下：铁水中的硅含量小于0.15％，脱硫效率为44.18％

至高炉出完铁后脱硅/硫处理完毕。脱硅前后铁水成分如表9示。

表9铁水脱硅前后铁水成分变化(wt,％)

Claims

1.一种以高铁赤泥为基体的铁水脱硅剂，其特征在于：以质量百分比计，铁水脱硅剂组份为高铁赤泥70％～90％、镁渣10％～25％；铁水脱硅剂二元碱度0.6～1.2之间；所述高铁赤泥成分：Fe₂O₃ 35～55％，Al₂O₃ 10～20％，Na₂O 5～15％，其余成分为SiO₂、TiO₂、CaO及杂质；所述镁渣中氧化钙含量≥55％、氧化镁含量≥6％和二氧化硅含量≤35％。

2.根据权利要求1所述的以高铁赤泥为基体的铁水脱硅剂，其特征在于：所述铁水脱硅剂是将磨细的赤泥与镁渣经压块或造球，再经干燥后制得。

3.一种根据权利要求1或2所述的以高铁赤泥为基体的铁水脱硅剂的使用方法，其特征在于：高炉出铁前或出铁时，将干燥的铁水脱硅剂按照每吨铁水20～40kg/t的加入量加入到铁水罐中。