CN113337673B

CN113337673B - 一种转炉炼钢高效脱磷剂的制备方法

Info

Publication number: CN113337673B
Application number: CN202110432274.8A
Authority: CN
Inventors: 吾塔; 赵亮; 冯跃平
Original assignee: Xinjiang Bayi Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Xinjiang Bayi Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2022-06-21
Anticipated expiration: 2041-04-21
Also published as: CN113337673A

Abstract

本发明公开了一种转炉炼钢高效脱磷剂的制备方法，脱磷剂组成为：转炉冶炼污泥10％，连铸和轧钢沉泥70％、铝矾土5％，活性石灰粉3％，钙基膨润土2％，碳酸钙5％，结合剂5％；4、采用混料机将上述配料充分混匀，然后加入3.0‑3.5％水使石灰充分消解，静置时间大于10天；为了使少量的水与原料充分混匀，加水采用花洒喷头洒水，水压0.015～0.018MPa；5、静置后的混合原料，采用碾料机充分碾压，增加原料的致密性；6、采用压球机压球成形，成型的脱磷剂为椭球形，最大直径不大于5厘米，在空气中自然干燥大于72小时收集装袋即可。本发明方法可以达到快速脱磷的目的，解决钢铁企业排污难题。

Description

一种转炉炼钢高效脱磷剂的制备方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域,涉及一种转炉炼钢高效脱磷剂的制备方法。

背景技术

对于熔炼高品质的钢，铁水、废钢等原料中的磷通常是有害元素，将导致钢材冷脆，炼钢生产过程中必须去除。炼钢去鳞的方法有氧化法和还原法两种。还原法通常在LF还原精炼气氛下进行，其产物为负三价的磷的化合物，精炼过程会放出有害气体，污染环境，在钢铁冶金领域极少使用；氧化脱磷通常向转炉、电炉通过向铁水熔池中吹氧加以去除。但是磷的去除程度受到各种条件的限制。熔池温度为1350℃脱磷反应平衡常数Kp是1650℃时的10⁶倍，因此，在1350℃时脱磷条件显著。显然，当熔池中石灰熔化、炉渣的碱度和渣中FeO含量都增加到满足脱磷条件的时候，熔池的钢水温度就超过了最佳脱磷温度，转炉吹炼前期的脱磷效率就很低，不能满足低磷钢的连续生产要求。钢坯在轧制过程中表面氧化而脱落产生的氧化铁皮成为铁鳞，轧制油、润滑油脂杂质等，轧钢沉泥通常用途是配入烧结(再进行高炉炼铁)，在烧结过程中油脂缓慢加热挥发，造成二次污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转炉炼钢高效脱磷剂的制备方法，可以达到快速脱磷的目的，解决钢铁企业排污难题。

本发明的技术方案为：一种转炉炼钢高效脱磷剂的制备方法，脱磷剂组成为：转炉冶炼OG泥、连铸和轧钢沉泥、钙基膨润土、碳酸钙、活性石灰粉、铝矾土、结合剂；其特征在于：[1]转炉冶炼OG泥，主要质量百分比成分为：CaO为8～15％、SiO₂为3～6％、Al₂O₃为2～5％、FeO为0.5～2％、TFe为50～53％、S≤0.08％；[2]连铸和轧钢沉泥：连铸过程产生的氧化铁皮，轧钢工序主要由板坯加热、轧制除磷过程中产生的氧化铁皮、轧制油，其中氧化铁皮TFe含量为70％左右；连铸过程和轧钢过程产生的沉泥中TFe含量65％；[3]结合剂组成为：MgCl₂含量16-18.5％、MgSO₄含量8％，CaSO₄含量1.0％、CaCl₂含量5.0～8.0％、NaCl含量5.5％、KCl含量3.0～3.8％以及硅酸盐；所述脱磷剂由下列方法制成：1、材料收集，收集转炉冶炼污泥、轧钢过程和连铸过程产生的含有氧化铁皮的沉泥；2、将连铸沉泥、轧钢沉泥、转炉冶炼污泥自然干燥；3、配料质量百分比：转炉冶炼污泥10％，连铸和轧钢沉泥70％、铝矾土5％，活性石灰粉3％，钙基膨润土2％，碳酸钙5％，结合剂5％；4、采用混料机将上述配料充分混匀，然后加入3.0-3.5％水使石灰充分消解，静置时间大于10天；为了使少量的水与原料充分混匀，加水采用花洒喷头洒水，水压0.015～0.018MPa；5、静置后的混合原料，采用碾料机充分碾压，增加原料的致密性；6、采用压球机压球成形，成型的脱磷剂为椭球形，最大直径不大于5厘米，在空气中自然干燥大于72小时收集装袋即可。

转炉炼钢熔渣中的FeO和Fe₂O₃含量是促进石灰溶解，熔炼早期快速化渣脱磷的必备条件。通常采用向转炉熔池内渣钢界面(氧枪枪位通常称为高拉)吹入氧气的方式使铁水中的铁氧化成为Fe₂O₃、FeO(渣中的铁氧化物通常以FeO表示)，渣中的铁氧化物与CaO反应生成铁酸钙，促进了石灰颗粒层层剥离快速溶解，当渣中的FeO含量大于11％熔渣的脱磷能力增强，脱磷反应速度加快，可以达到快速脱磷的目的。

因此，在转炉吹炼初期加入低熔点的铁氧化物，既减少了铁水中的铁的吹炼氧化，又能在熔池内促使石灰迅速熔化、化渣，是理想的高效脱磷方法。

转炉炼钢干法除尘灰、湿法除尘的OG泥(含有大量的氧化铁和少量的氧化亚铁)、连铸坯和轧钢过程产生的氧化铁皮或污泥(主要成分为铁的氧化物)，对其进行加工处理后，作为转炉炼钢的助溶剂和冷却剂，重新投入到炼钢生产过程。该造渣剂可以促使冶炼初期快速成渣和化渣，有利于冶炼早期快速脱磷。同时，污泥及灰尘中的Fe₂O₃(FeO)在炼钢过程中部分还原成Fe，另一部分以FeO形式存在于渣中，代替铁水中Fe的氧化，提高铁水收得率，达到降低转炉炼钢成本的目的。该产品可以替代现有造渣材料，价格低廉，具有可观的经济效益，解决了企业污物排放及处理的难题。

原料组成：转炉冶炼OG泥、连铸和轧钢沉泥(连铸和轧钢氧化铁皮)、钙基膨润土。转炉污泥(OG泥)：转炉炼钢湿法除尘产物，质量百分比为：CaO为8～15％、SiO₂为3～6％、Al₂O₃为2～5％、FeO为0.5～2％、TFe为50～53％、S≤0.08％；连铸和轧钢沉泥：主要由板坯加热、轧制除磷过程中产生的氧化铁皮、轧制油等组成。主要组分为FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄、炼钢连铸坯氧化铁皮(FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄)TFe含量为70％左右；连铸过程和轧钢过程产生的沉泥中TFe含量65％，熔点低，利于早期化渣脱磷(例如FeO熔点1369℃)。连铸和轧钢沉泥(钢坯连铸和轧钢过程产生的氧化铁皮)，钢铁企业的氧化铁皮产量为钢产量的2％左右，如果以散状铁鳞为冷却助熔剂，由于氧化铁皮的密度为4.5-5.0g/cm³，质量较轻的散状铁鳞很容易在除尘过程中抽走。加入的脱磷料大多直接进入除尘烟道，起不到脱磷效果，而且增加了材料的消耗和除尘设备的负荷。因此，通过一定的配比，造球后加入转炉炼钢炉内是这些固体废弃物资源利用的最有效方法。

脱磷剂使用与原工艺的对比试验：采用本方法生产的脱磷剂在转炉冶炼过程中进行了工业试验，经铁水脱硫预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、连铸生产。

在转炉冶炼初期分别加入脱磷剂与不加脱磷剂试验对比试验，试验分2组，1#～5#号为第一组，6#～10#号为第二组。

第一组，炉号1至5号没有加脱磷剂，其余渣料为每炉5吨的石灰，1.2吨的白云石；在转炉冶炼过程中加入500Kg/炉的冷却剂(转炉钢渣经热闷法处理后的粒钢，含铁90％)。

第二组，炉号6至10号加脱磷剂，加入时间为转炉下枪氧点火1分钟后，转炉冶炼后期加入500Kg/炉脱磷剂(起冷却作用)。其余渣料为每炉4吨的石灰，每炉钢1.2吨的白云石。

转炉脱磷率、转炉吹炼时间、转炉冶炼周期进行对比。

第一组，转炉脱磷率为89.34～90.65％，平均脱磷率为90.7％，转炉吹炼时间为15.5～17.5min，转炉冶炼周期为42～43min。

第二组，在转炉冶炼前期和后期都加了脱磷剂(后期加脱磷作为冷却剂使用)，脱磷率为94.20～95.65％，平均脱磷率为95.2％

钢铁料消耗可显著降低，平均降低15.38Kg/吨钢；冶炼周期从原工艺的平均42.8分钟(每炉钢)降低到了37.3分钟/炉，每炉钢转炉冶炼时间平均降低了5.5分钟，主要方法一是吹炼时间缩短，二是由于转炉吹炼能快速脱磷，成分、温度命准率提高，转炉吹炼结束直接出钢(不需要取样分析成分)，可节省时间5分钟以上，每座转炉每天可多产钢三炉，生产效率大幅度提升。

转炉终渣成分控制：CaO含量42～46％，SiO₂含量15～18.5％，P₂O₅含量1.5～3.2％，Al₂O₃含量2.0～4.5％；MgO含量4.5～10％，二元碱度(CaO/SiO₂(R))的值控制在2.4～3.0，MnO含量3.0～6.3％，渣中铁的氧化物Fe₂O₃含量16～23％。

试验钢熔炼成品成分见表1。

表1试验钢熔炼成品成分

本方法生产的脱磷剂在炼钢生产中广泛使用，适合高磷铁水的转炉冶炼，还可以在废钢资源不足情况下作为冷却剂配合使用。

应用效果,资源利用：转炉污泥、连铸轧钢沉泥是冶金生产中的废弃物，通过加工成脱磷剂，利用其中含有金属铁的氧化物及其它有效成分，提高化渣脱磷效率，降低钢铁料消耗，脱磷剂每吨成本350元/吨，每吨钢加入量30kg；同时钢铁料消耗可降低15.38kg，产出钢坯价格以2500元/吨价格计算，活性石灰价格每吨520元/吨，每炉钢重量按125吨计算。吨钢可产生效益：(2500÷1000)×15.38-(300÷1000×30＝29.45元,年产钢量600万吨计算，降低钢铁料消耗可创造1.767亿元的经济效益。由于冶炼周期缩短每年还可增加产量13万吨以上。社会效益，利于环境保护，冶金用污泥球是钢铁冶金***中正常产生的含铁物料，其中含有油污、重金属等污染物，如对这类含铁物料不能或利用不当，将造成水质、空气、土壤的污染与土地的占用。因此，科学充分高效地利用这些废弃物，既有利于节约资源，减少投入，降低成本，又利于环境保护、减少污染物排放。

具体实施方式

一种转炉炼钢高效脱磷剂的制备方法，脱磷剂组成为：转炉冶炼OG泥、连铸和轧钢沉泥、钙基膨润土、碳酸钙、活性石灰粉、铝矾土、结合剂；[1]转炉冶炼OG泥，主要质量百分比成分为：CaO为8～15％、SiO₂为3～6％、Al₂O₃为2～5％、FeO为0.5～2％、TFe为50～53％、S≤0.08％；[2]连铸和轧钢沉泥：连铸过程产生的氧化铁皮，轧钢工序主要由板坯加热、轧制除磷过程中产生的氧化铁皮、轧制油，其中氧化铁皮TFe含量为70％左右；连铸过程和轧钢过程产生的沉泥中TFe含量65％；[3]结合剂组成为：MgCl₂含量16-18.5％、MgSO₄含量8％，CaSO₄含量1.0％、CaCl₂含量5.0～8.0％、NaCl含量5.5％、KCl含量3.0～3.8％以及硅酸盐；所述脱磷剂由下列方法制成：1、材料收集，收集转炉冶炼污泥、轧钢过程和连铸过程产生的含有氧化铁皮的沉泥；2、将连铸沉泥、轧钢沉泥、转炉冶炼污泥自然干燥；3、配料质量百分比：转炉冶炼污泥10％，连铸和轧钢沉泥70％、铝矾土5％，活性石灰粉3％，钙基膨润土2％，碳酸钙5％，结合剂5％；4、采用混料机将上述配料充分混匀，然后加入3.0-3.5％水使石灰充分消解，静置时间大于10天；为了使少量的水与原料充分混匀，加水采用花洒喷头洒水，水压0.015～0.018MPa；5、静置后的混合原料，采用碾料机充分碾压，增加原料的致密性；6、采用压球机压球成形，成型的脱磷剂为椭球形，最大直径不大于5厘米，在空气中自然干燥大于72小时收集装袋即可。

Claims

1.一种转炉炼钢高效脱磷剂的制备方法，脱磷剂组成为：转炉冶炼OG泥、连铸和轧钢沉泥、钙基膨润土、碳酸钙、活性石灰粉、铝矾土、结合剂；其特征在于：[1]转炉冶炼OG泥，主要质量百分比成分为：CaO为8～15％、SiO₂为3～6％、Al₂O₃为2～5％、FeO为0.5～2％、TFe为50～53％、S≤0.08％；[2]连铸和轧钢沉泥：连铸过程产生的氧化铁皮，轧钢工序主要由板坯加热、轧制除磷过程中产生的氧化铁皮、轧制油，其中氧化铁皮TFe含量为70％左右；连铸过程和轧钢过程产生的沉泥中TFe含量65％；[3]结合剂组成为：MgCl₂含量16-18.5％、MgSO₄含量8％，CaSO₄含量1.0％、CaCl₂含量5.0～8.0％、NaCl含量5.5％、KCl含量3.0～3.8％以及硅酸盐；所述脱磷剂由下列方法制成：1、材料收集，收集转炉冶炼污泥、轧钢过程和连铸过程产生的含有氧化铁皮的沉泥；2、将连铸沉泥、轧钢沉泥、转炉冶炼污泥自然干燥；3、配料质量百分比：转炉冶炼污泥10％，连铸和轧钢沉泥70％、铝矾土5％，活性石灰粉3％，钙基膨润土2％，碳酸钙5％，结合剂5％；4、采用混料机将上述配料充分混匀，然后加入3.0-3.5％水使石灰充分消解，静置时间大于10天；为了使少量的水与原料充分混匀，加水采用花洒喷头洒水，水压0.015～0.018MPa；5、静置后的混合原料，采用碾料机充分碾压，增加原料的致密性；6、采用压球机压球成形，成型的脱磷剂为椭球形，最大直径不大于5厘米，在空气中自然干燥大于72小时收集装袋即可。