CN113862413A - 利用转炉二次除尘灰进行铁水脱碳的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用转炉二次除尘灰进行铁水脱碳的方法，其步骤依次包括：制备脱碳剂基料，脱碳剂基料的原料包括转炉二次除尘灰；将脱碳剂基料与无机粘结剂混合作为混合料，再与水充分混合后压制成小块并烘干得到块状脱碳剂，所述无机粘结剂占混合料重量的5~10%；将块状脱碳剂装填至排空的鱼雷罐车内底部，块状脱碳剂的用量为灌装至鱼雷罐车的铁水重量的4~8%，鱼雷罐车余热对块状脱碳剂进行预热；将铁水倒灌至鱼雷罐车内，铁水温度为1330~1500℃，铁水与块状脱碳剂接触并氧化反应进行脱碳处理。本发明操作简便、易于实现，从根源上解决石墨粉尘污染问题，在确保脱碳效果的同时能有效利用废弃物资源，投资少、成本低。

Description

利用转炉二次除尘灰进行铁水脱碳的方法

技术领域

本发明涉及炼钢过程中铁水预处理技术，特别涉及一种利用转炉二次除尘灰进行铁水脱碳的方法。

背景技术

在当前钢铁生产工艺基本趋于成熟和稳定的基础上，不断改进装备之间的“界面”技术是优化生产指标的有效措施，其中，高炉与转炉（混铁炉）间的铁钢界面尤为重要，即炼铁厂高炉出来的铁水（温度约为1500℃）灌装到鱼雷罐车中，然后经鱼雷罐车将铁水运输到炼钢厂的混铁炉或转炉铁水包中，这一过程中，由于散热损失导致铁水温度急剧下降至1320℃左右，100℃以上的温降导致碳在铁水中的溶解度大幅下降，导致大量碳粉析出，产生大量高温烟尘，甚至可见大量片状石墨，经检测分析，烟尘主要成分为碳和铁，含量超过70%~80%。有研究表明，铁水温度每降低100℃，碳的饱和溶解度平均下降0.24%，即1吨铁水析出碳约2.4kg，由此日周转千吨铁水的铁钢界面将产生数十吨含碳粉尘。这不仅浪费大量碳、铁资源，还影响了大气质量、对设备和人体均造成较大伤害，例如片状石墨粉尘掉落在行车轨面时车辆易发生打滑，又如部分碳与铁形成Fe₃C析出时对生产现场的带磁场电器设备影响极大，严重影响到电器的散热、绝缘性能和使用寿命。另外，石墨粉尘光滑易粘附，接触人体皮肤易引起皮肤瘙痒、红肿等症状。

目前解决这一问题的方法有几种：一是，采用抽风除尘方法来净化空气；二是，改进鱼雷罐车的外部保温结构来降低罐内铁水热损失，从而减少运输过程中的铁水温降；三是，鱼雷罐车采用加盖方式，减少铁水热损失。第一种方法受工艺操作制约，除尘烟罩与其它设备运行相冲突，设备布置困难，维修运行费用高，烟尘补集效果不佳，并且治标不治本。后两种方法取得一定的成效，但仍然避免不了大量石墨粉尘的产生，因为高炉出来的碳饱和铁水必然会在温降过程中发生碳析出。

因此，有必要在现有技术的基础上，从根源解决问题，即通过降低铁水中的碳含量来降低石墨粉尘污染。为此，某钢铁企业在对铁水样品进行降碳试验时，采用滇滩矿、巴西粉、预混粉、烧结返矿等铁精矿粉作为脱碳剂，将脱碳剂装入25kg的编织袋，在高炉出铁水时，人工从高炉炉前小坝后的铁沟中加入矿粉。虽然该试验方法能实现铁水降碳，但仍存在如下问题：一是，铁精矿粉作为脱碳剂，成本比较高；二是，向铁水中直接加入室温下的滇滩矿粉后会造成铁水降温20℃左右，所造成的热损失较大，加剧了含碳粉尘的产生；三是，现场使用铁精矿粉时，是在高炉出铁水时以人工方式直接向铁水沟加入由编织袋包装的滇滩矿粉，易导致铁水喷溅、物料损失，并且存在安全隐患。

另外，转炉在兑铁水、加废钢、出钢、出渣等阶段产生的烟气，以及加散装料和吹氧冶炼时溢出的烟气，统称为转炉二次烟气。这些烟气具有温度高、粉尘粒径小、瞬间烟气量大等特点，是目前转炉炼钢厂的主要污染源，为此钢铁企业普遍使用转炉二次烟气除尘***，由转炉二次烟气除尘***收集的灰为转炉二次除尘灰。一次除尘的设备为冷却器，其作用为除尘、降温，一次除尘灰的粒度较粗，作为烧结原料回收利用。二次除尘的设备为静电除尘器，其作用为除尘、降温，二次除尘灰的粒度较细，一部分作为烧结原料回收利用，一部分作为竖炉球团原料回收利用。一般来说，二次转炉除尘灰中TFe全铁含量为23.88~27.53%， FeO重量百分比为10.00~12.00%，Fe₂O₃重量百分比为23.00~26.00%。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用转炉二次除尘灰进行铁水脱碳的方法，采用转炉二次除尘灰作为脱碳剂基料的主要原料制得脱碳剂，在高炉铁水进入到鱼雷罐车的过程中，将脱碳剂施加于铁水中，使脱碳剂中的铁氧化物和高炉铁水中的碳进行氧化反应从而实现铁水脱碳。

本发明是这样实现的：

一种利用转炉二次除尘灰进行铁水脱碳的方法，其步骤包括：

步骤一，制备脱碳剂基料，脱碳剂基料的原料包括转炉二次除尘灰；

步骤二，将脱碳剂基料与无机粘结剂混合作为混合料，再与水充分混合后压制成小块并烘干得到块状脱碳剂，所述无机粘结剂占混合料重量的5~10%；

步骤三，将块状脱碳剂装填至排空的鱼雷罐车内底部，块状脱碳剂的用量为灌装至鱼雷罐车的铁水重量的4~8%，鱼雷罐车余热对块状脱碳剂进行预热；

步骤四，将铁水倒灌至鱼雷罐车内，铁水温度为1330~1500℃，铁水与块状脱碳剂接触并氧化反应进行脱碳处理。

所述步骤一中，将转炉二次除尘灰进行焙烧处理作为脱碳剂基料，焙烧条件为：空气中焙烧、温度为800~1000℃，时间为3~5小时。

所述步骤一中，脱碳剂基料的原料还包括铁精矿粉，将转炉二次除尘灰与铁精矿粉共混作为脱碳剂基料，转炉二次除尘灰的重量百分比为30~70%，其余为铁精矿粉。

所述步骤一中，脱碳剂基料的原料还包括轧钢氧化铁皮，将转炉二次除尘灰与轧钢氧化铁皮共混作为脱碳剂基料，转炉二次除尘灰的重量百分比为30~70%，其余为轧钢氧化铁皮。

所述步骤一中，脱碳剂基料的原料还包括铁精矿粉和轧钢氧化铁皮，将转炉二次除尘灰、铁精矿粉、轧钢氧化铁皮共混作为脱碳剂基料，其相应的重量百分比例为20~50%、10~30%、30~60%。

所述转炉二次除尘灰共混前先进行焙烧处理，焙烧条件为：空气中焙烧、温度为800~1000℃，时间为3~5小时。

所述步骤二中，混合料与水混合后通过压球机或压块机压制成型，在110~120℃下烘干，烘干时间为3~5小时。

所述步骤二中，所述块状脱碳剂的块体尺寸为0.3~5cm。

所述步骤四中，当块状脱碳剂与铁水混合脱碳时，铁水温度为1400~1500℃。

所述步骤二中，将部分的脱碳剂基料经焙烧后制成粉状脱碳剂；所述步骤三中，在连接高炉铁水口和鱼雷罐车的铁水沟内预先铺设粉状脱碳剂；所述步骤四中，铁水流经铁水沟时与粉状脱碳剂接触并氧化反应进行预脱碳处理。

本发明利用转炉二次除尘灰进行铁水脱碳的方法，首先，通过向高炉出来的铁水中加入以转炉二次除尘灰为主要原料的脱碳剂，在铁水温度1330~1500℃的高温下脱碳剂与铁水中的碳发生氧化还原反应，有效地将铁水中的碳氧化脱除，实现对高炉出铁的预处理脱碳，从根源上解决钢铁企业铁水倒装环节石墨粉尘的污染问题，采用这样的脱碳剂对高炉铁水脱碳作用明显，有效减少了铁水析碳量，缓解炼钢过程中石墨粉尘污染问题，并且充分利用了废弃物资源，回收了转炉二次除尘灰中的铁，提高了转炉二次除尘灰的利用价值。特别是，转炉二次除尘灰在焙烧前的Fe₂O₃含量仅约为24.56%，FeO含量约为11.44%，经空气焙烧后，可将S、C等成分氧化成SO₂、CO₂而去除，同时将FeO转化成Fe₂O₃, 使得焙烧后的转炉二次除尘灰的Fe₂O₃的含量可达36~40%，由于Fe₂O₃在高温下具有较强的氧化性，可将铁水中所含的C氧化成CO或CO₂脱去，同时转炉二次除尘灰中的铁元素也得到了高效回收。而且，经有氧焙烧的转炉二次除尘灰，再通过与铁精矿粉和/或轧钢氧化铁皮共混作为脱碳剂基料，能综合地提高脱碳剂基料中铁氧化物的占比，进一步改善了脱碳剂的氧化脱碳效率。

其次，在脱碳剂的施加方式上，将脱碳剂基料制成小块的块状脱碳剂并放置在已排空铁水的鱼雷罐车内，在鱼雷罐车由炼钢厂返回炼铁厂的过程中，鱼雷罐车的余热对块状脱碳剂进行预加热，使得块状脱碳剂由常温升高至800~1000℃，减少了块状脱碳剂与高温铁水（约1480℃）接触时发生的热损失，避免温降过大加剧析碳现象，而且高炉铁水灌倒入鱼雷罐车内冲击块状脱碳剂，使块状脱碳剂和铁水实现充分混合和接触，将铁水中的碳脱除，无需搅拌操作。同时，通过对转炉二次除尘灰进行压块处理制成块状脱碳剂，有利于减少铁水喷溅和物质损失，避免喷溅产生危险事故，也有效地提高了物料利用率。另外，可将部分脱碳剂基料制成粉状脱碳剂并预先铺陈在连接高炉和鱼雷罐车之间的铁水沟内，对流经的铁水进行预脱碳，由于铁水呈流动状态依次流过铁水沟，能与粉状脱碳剂充分接触并反应脱碳，而且粉状脱碳剂无需粘结剂和压块处理，可有效减少人工和成本。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：操作简便、易于实现，从根源上解决石墨粉尘污染问题，在确保脱碳效果的同时能有效利用废弃物资源，投资少、成本低。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明利用转炉二次除尘灰进行铁水脱碳的方法是在高炉出来的铁水中加入以转炉二次除尘灰为主要原料的脱碳剂，进行脱碳处理，从根源上减少碳粉尘的产生。具体步骤包括：

步骤一，制备脱碳剂基料，脱碳剂基料的原料包括转炉二次除尘灰。具体地，转炉二次除尘灰经焙烧后作为脱碳剂基料直接使用，也可以与铁精矿粉和/或轧钢氧化铁皮共混得到脱碳剂基料进行使用。

所述转炉二次除尘灰的TFe全铁含量为23.88~27.53%，转炉二次除尘灰的化学组分按重量百分比为：Fe₂O₃：23.00~26.00%、FeO：10.00~12.00%、S：0.180~0.200%、SiO₂：5.50~6.50%、Al₂O₃：1.80~2.30%、CaO：24.00~27.00%、MgO：9.00~11.00%、MnO：0.60~0.80%、P₂O₅：0.130~0.190%、C：2.50-4.00%、ZnO：8.00~9.00%，其余杂质：6.00~7.00%。可见，未经处理的转炉二次除尘灰中的Fe₂O₃的含量不多，还含有较高含量的C，对铁水的脱碳效率较差。由此，在将其用于单独作为脱碳剂基料前需要通过焙烧去碳，或者将其与铁精矿粉和/或轧钢氧化铁皮共混作为脱碳剂基料使用，优选地，共混前转炉二次除尘灰可进行焙烧处理去碳。焙烧条件为：在空气中焙烧、焙烧温度为800~1000℃，焙烧时间为3~5小时。转炉二次除尘灰经焙烧后，其碳含量接近为0，基本上将全部二价铁转变成三价铁，能提供更好的氧化性。

具体地，脱碳剂基料的制备方法包括但不限于以下几种：1）将转炉二次除尘灰焙烧制成脱碳剂基料；2）将未焙烧的转炉二次除尘灰直接与铁精矿粉共混制成脱碳剂基料；3）将未焙烧的转炉二次除尘灰直接与轧钢氧化铁皮共混制成脱碳剂基料；4）将未焙烧的转炉二次除尘灰直接与铁精矿粉、轧钢氧化铁皮共混制成脱碳剂基料；5）将转炉二次除尘灰焙烧后再与铁精矿粉共混制成脱碳剂基料；6）将转炉二次除尘灰焙烧后再与轧钢氧化铁皮共混制成脱碳剂基料；7）将转炉二次除尘灰焙烧后，再与铁精矿粉、轧钢氧化铁皮共混制成脱碳剂基料。

当转炉二次除尘灰与铁精矿粉共混制成脱碳剂基料时，转炉二次除尘灰的重量百分比为30~70%（如转炉二次除尘灰经焙烧处理，则为焙烧后的转炉二次除尘灰的重量百分比），其余为铁精矿粉，所述铁精矿粉为滇滩矿、巴西粉或烧结返矿。当转炉二次除尘灰与轧钢氧化铁皮共混制成脱碳剂基料时，转炉二次除尘灰的重量百分比为30~70%（如转炉二次除尘灰经焙烧处理，则为焙烧后的转炉二次除尘灰的重量百分比），其余为轧钢氧化铁皮，优选地，转炉二次除尘灰和轧钢氧化铁皮的质量比为50：50。当转炉二次除尘灰与铁精矿粉、轧钢氧化铁皮共混作为脱碳剂基料，其相应的重量百分比例为20~50%、10~30%、30~60%。

步骤二，将脱碳剂基料与无机粘结剂混合作为混合料，再与水充分混合后压制成小块并烘干得到块状脱碳剂，所述无机粘结剂占混合料重量的5~10%。无机粘结剂优选为膨润土，其用量优选为混合料重量的8~10%，采用无机粘结剂可避免向铁水中引入碳。

将脱碳剂基料制成小块的块状脱碳剂，其目的是增大脱碳剂投加到高炉铁水中时的颗粒尺寸，防止发生高温喷溅带来的损失和安全问题。虽然，粉状脱碳剂也可直接与高炉出来的铁水混合，但如若投加方式不当则很容易产生喷溅，而且造成一定的物质损失，相比较而言，块状脱碳剂则可减少喷溅产生。所述块状脱碳剂的具体形状不限，可为规则的圆柱形、矩形体、椭球形、球形或不规则的立体形状，块体尺寸优选为为0.3~5cm。具体的制备块状脱碳剂的方式包括为：将脱碳剂基料与无机粘结剂混合作为混合料，再与适量水充分混合后通过压球机或压块机压制成型，在110~120℃下烘干，烘干时间为3~5小时。

另外，还可将部分的脱碳剂基料制成粉状脱碳剂，用于铺设在铁水沟内对铁水进行预脱碳处理。其中，转炉二次除尘灰、铁精矿粉为粉料可直接作为粉状脱碳剂使用，而轧钢氧化铁皮不易制成粉料，如轧钢氧化铁皮粒度不大或为薄片型，也可直接铺设于铁水沟内。

步骤三，将块状脱碳剂装填至排空的鱼雷罐车内底部，块状脱碳剂的用量为灌装至鱼雷罐车的铁水重量的4~8%，鱼雷罐车余热对块状脱碳剂进行预热。另外，还可在连接高炉铁水口和鱼雷罐车的铁水沟内预先铺设粉状脱碳剂。

首先，最主要的脱碳剂的施加方式为：在铁水从鱼雷罐车中倒灌到炼钢厂转炉或铁水包中后，将块状脱碳剂装填至鱼雷罐车内底部，在鱼雷罐车从炼钢厂返回炼铁厂的过程中对块状脱碳剂进行预热，在鱼雷罐车返回到炼铁厂再次装运铁水时，罐车内的块状脱碳剂已被加热至800~1000℃，高炉铁水灌倒入罐车内后，将铁水中的碳脱除，无需搅拌操作。其次，在高炉铁水流经铁水沟进入鱼雷罐车前还可进行预脱碳，即将部分的脱碳剂基料制成粉状脱碳剂，在连接高炉铁水口和鱼雷罐车的铁水沟内预先铺设粉状脱碳剂，使铁水流经粉状脱碳剂并发生反应实现脱碳，这样的施加方式，既不会出现大量喷溅，对流经的高炉铁水起到了部分的脱碳效果，也减少了对全部脱碳剂基料进行压块烘干的工作量。

另外，经过焙烧处理的转炉二次除尘灰作为脱碳剂基料，其Fe₂O₃的含量最高约36-40wt%，此时需稍微提高脱碳剂的用量，而对于转炉二次除尘灰经过预先焙烧、再与轧钢氧化铁皮共混或再与铁精矿粉共混作为脱碳剂基料，其Fe₂O₃含量相对更高一些，此时脱碳剂用量可适当下调。如脱碳剂用量过少，无法充分脱碳，而如脱碳剂用量过高，则可能带来温降过大、脱碳剂有残余、对铁水引入过多杂质，导致对铁水原本化学组成产生较大影响等问题。

步骤四，将铁水从高炉铁水口经铁水沟倒灌至鱼雷罐车内，铁水与脱碳剂接触并氧化反应进行脱碳处理。具体地，铁水流经铁水沟时可与预先铺设的粉状脱碳剂接触并氧化反应，铁水进入到鱼雷罐车内时与块状脱碳剂接触并氧化反应。当块状脱碳剂与铁水混合脱碳时，铁水温度为1330~1500℃，尤其是铁水温度在1400~1500℃时能实现较好的脱碳效果，这是由于铁水温度若低于1400℃则会导致反应速度较慢，相应的反应时间变长，可能导致脱碳剂部分残留、反应不完全。

实施例1

转炉二次除尘灰经有氧焙烧处理得到脱碳剂基料，与高炉铁水混合实现脱碳。表1列出了实施例1中的未经焙烧的转炉二次除尘灰样品的TFe全铁含量、化学组分及其重量百分比，如下所示：

取500g上述未经焙烧的转炉二次除尘灰进行有氧焙烧，焙烧条件为：在空气中焙烧、焙烧温度为900℃，焙烧时间为4小时。表2列出了实施例1中经过焙烧的转炉二次除尘灰的TFe全铁含量、化学组分及其重量百分比，如下所示：

由表2可见，经过有氧焙烧后，转炉二次除尘灰中的大部分FeO转化为Fe₂O₃，同时实现去碳效果。将一定量的经焙烧的转炉二次除尘灰与膨润土混合作为混合料，再与适量水充分混合均匀制浆、压制成块状，在110~120℃下烘干，时间为3~5小时，得到圆柱形块状脱碳剂，其直径为1cm、高为1.5cm，其中，膨润土占混合料重量的8%。

从钢铁厂取样，每个铁块样品（约重500g）中的成分略有差异，为了使检测结果更准确，每个样品检测三次，取三次平均值，且每次实验都对铁块样品中的含碳量进行重复检测，铁块样品中Si、Mn平均含量分别为0.28%和0.20%。

本实施例研究了不同用量的脱碳剂对铁水脱碳效果的影响，具体的是，分别向铁水中投加基于铁水重量的4%、5%和8%的转炉二次除尘灰块状脱碳剂，保持铁水温度为1450℃。表3列出了实施例1的铁块样品碳含量检测的实验结果，如下所示：

由表3可见，随着转炉二次除尘灰块状脱碳剂的用量增加，铁水中的降碳量呈现逐渐升高趋势，具有显著对的脱碳效果。

实施例2

转炉二次除尘灰经有氧焙烧与轧钢氧化铁皮共混制成脱碳剂基料。本实施例中的转炉二次除尘灰及其焙烧处理过程与实施例1中的相同，得到表2中的经焙烧的转炉二次除尘灰。轧钢氧化铁皮是钢坯在加热或热轧状态进行加工时形成的附着在表面上的金属铁氧化物，表4列出了实施例2使用的轧钢氧化铁皮的TFe全铁含量、化学组分及其重量百分比，如下所示：

将经焙烧的转炉二次除尘灰和上述轧钢氧化铁皮按照质量比为1：1进行共混得到脱碳剂基料，然后与膨润土混合作为混合料，再与适量水充分混合均匀制浆，通过圆盘造球机直接造球，干燥后得到直径为2cm的球形块状脱碳剂，在110~120℃下烘干，时间为3~5小时，其中，膨润土占混合料重量的8%。表5列出了实施例2中脱碳剂基料的TFe全铁含量、化学组分及其重量百分比，如下所示：

本实施例研究了不同用量的脱碳剂对铁水脱碳效果的影响，具体的是，分别向铁水中投加基于铁水重量的4%、5%和6%的球形块状脱碳剂，保持铁水温度为1450℃。铁块样品的规格和检测方法均与实施例1相同。表6列出了实施例2的铁块样品碳含量检测的实验结果，如下所示：

由实施例1和实施例2比较可知，将转炉二次除尘灰经焙烧后作为脱碳剂基料制成的脱碳剂，和转炉二次除尘灰经焙烧后与轧钢氧化铁皮共混作为脱碳剂基料的脱碳剂，二者在相同用量的情况下，实施例2的脱碳效果更好。

由表6可见，经焙烧的转炉二次除尘灰与轧钢氧化铁皮共混制成脱碳剂，一方面，轧钢氧化铁皮含73.18%的TFe，可对轧钢氧化铁皮中的铁实现高效回收；另一方面，可减少转炉二次除尘灰的用量，而且轧钢氧化铁皮中杂质元素Ca、Mg、Si等含量非常低，避免给高炉铁水引入过多杂质元素。

实施例3

本实施例采用在实施例2中得到的球形块状脱碳剂，研究了不同铁水温度条件下，转炉二次除尘灰脱碳剂对铁水脱碳效果的影响，具体的是，保持脱碳反应的铁水温度分别为1330℃、1390℃和1450℃，且在每组温度实验中，脱碳剂的用量为铁水重量的4%。铁块样品的规格和检测方法均与实施例1相同。表7列出了实施例3的铁块样品碳含量检测的实验结果，如下所示：

由表7可见，在脱碳剂用量恒定的情况下，降碳量与脱碳反应时的铁水温度关系不大，1330℃时的降碳量与1450℃时的降碳量接近，而1390℃时的降碳量相对较高。由此，降碳量主要取决于脱碳剂用量。综合考虑到反应完全和节省成本等因素，由焙烧后转炉二次除尘灰与轧钢氧化铁皮共混作为脱碳剂基料制成的脱碳剂用量优选为5%，铁水温度在1390-1400℃为宜，实现高炉铁水的降碳量达到0.58%以上。

实施例4

转炉二次除尘灰经有氧焙烧与轧钢氧化铁皮共混制成脱碳剂基料。本实施例中的转炉二次除尘灰及其焙烧处理过程与实施例1中的相同，得到表2中的经焙烧的转炉二次除尘灰。本实施例中的轧钢氧化铁皮和实施例2中的相同。将经焙烧的转炉二次除尘灰和轧钢氧化铁皮按照质量比为67：33共混制成脱碳剂基料，然后与膨润土混合作为混合料，再与适量水充分混合均匀制浆，通过圆盘造球机直接造球，干燥后得到直径为2cm的球形块状脱碳剂，在110~120℃下烘干，时间为3~5小时，其中，膨润土占混合料重量的8%。表8列出了实施例4中脱碳剂基料的TFe全铁含量、化学组分及其重量百分比，如下所示：

本实施例研究了不同用量的脱碳剂对铁水脱碳效果的影响，具体的是，分别向铁水中投加基于铁水重量的4%、5%和6%的球形块状脱碳剂，保持铁水温度为1450℃。铁块样品的规格和检测方法均与实施例1相同。表9列出了实施例4的铁块样品碳含量检测的实验结果，如下所示：

由实施例2（表6）和实施例4（表9）比较可知，在脱碳剂用量相同、铁水温度相同的情况下，实施例2的降碳效果优于实施例4，由此说明在脱碳剂基料中增大焙烧后转炉二次除尘灰的比例对脱碳效率没有提高。因此，优选地，焙烧后转炉二次除尘灰与轧钢氧化铁皮按50:50混合作为脱碳剂基料制成的脱碳剂，能实现较好的脱碳效率。

实施例5

转炉二次除尘灰经有氧焙烧与铁精矿粉共混制成脱碳剂基料。本实施例中的转炉二次除尘灰及其焙烧处理过程与实施例1中的相同，得到表2中的经焙烧的转炉二次除尘灰。本实施例中的铁精矿粉为巴西铁精矿粉，表10列出了实施例5的铁精矿粉的TFe全铁含量、化学组分及其重量百分比，如下所示：

TFe 全铁含量%	化学组分	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	FeO	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MnO	其余 杂质
								65.23	重量百分比（wt%）	92.61	0.52	3.66	1.50	0.69	1.02

将经焙烧的转炉二次除尘灰与铁精矿粉按质量比70:30共混作为脱碳剂基料，然后与膨润土混合作为混合料，再与适量水充分混合均匀制浆，压制成块体，在110~120℃下烘干，时间为3~5小时，得到圆柱形块状脱碳剂，其直径为1cm、高为1.5cm，其中，膨润土占混合料重量的8%。表11列出了实施例5中脱碳剂基料的TFe全铁含量、化学组分及其重量百分比，如下所示：

由表11可见，经焙烧的转炉二次除尘灰与铁精矿粉混合后，其中Fe₂O₃含量已达到53.37%，具有非常理想的铁水脱碳效果。

本实施例研究了不同用量的脱碳剂对铁水脱碳效果的影响，具体的是，分别向铁水中投加基于铁水重量的4%、5%和6%的圆柱形块状脱碳剂，保持铁水温度为1450℃。铁块样品的规格和检测方法均与实施例1相同。表12列出了实施例5的铁块样品碳含量检测的实验结果，如下所示：

由表12可见，经焙烧后的转炉二次除尘灰和铁精矿粉共混作为脱碳剂基料制得的脱碳剂，铁水降碳效果非常显著。将实施例5的实验结果与实施例1、2、4的实验结果相比，本实施例的脱碳效果远远高于实施例1，与实施例4的脱碳效果相差不大，但比实施例2的脱碳效果略低，这也与转炉二次除尘灰占脱碳剂基料的比例有关。由此，可通过将一定量铁精矿粉与焙烧后转炉二次除尘灰共混的方式，来大幅提升脱碳剂的降碳效率。由于巴西铁精矿粉成本较高，其用量比例可稍低一些，即能起到良好降碳效果。另外，本实施例直接利用了铁精矿粉脱碳和生产铁水，无需对铁精矿粉进行专门的造球处理。

实施例6

未经焙烧的转炉二次除尘灰与铁精矿粉共混制成脱碳剂基料。本实施例中的转炉二次除尘灰与实施例1中的相同，具体化学组分及其重量百分比可参见表1。本实施例中的铁精矿粉为巴西铁精矿粉，与实施例5中的相同，具体化学组分及其重量百分比可参见表10。

将未经焙烧的转炉二次除尘灰与铁精矿粉按质量比70:30共混作为脱碳剂基料，然后与膨润土混合作为混合料，再与适量水充分混合均匀制浆，压制成块体，在110~120℃下烘干，时间为3~5小时，得到圆柱形块状脱碳剂，其直径为1cm、高为1.5cm，其中，膨润土占混合料重量的8%。表13列出了实施例6中脱碳剂基料的TFe全铁含量、化学组分及其重量百分比，如下所示：

由表13可见，未经焙烧的转炉二次除尘灰与铁精矿粉混合后，其中Fe₂O₃含量已达到44.98%，具有较理想的铁水脱碳效果。

本实施例研究了不同用量的脱碳剂对铁水脱碳效果的影响，具体的是，分别向铁水中投加基于铁水重量的4%、5%和6%的圆柱形块状脱碳剂，保持铁水温度为1450℃。铁块样品的规格和检测方法均与实施例1相同。表14列出了实施例6的铁块样品碳含量检测的实验结果，如下所示：

由表14可见，以未焙烧的转炉二次除尘灰和铁精矿粉共混作为脱碳剂基料制得的脱碳剂，降碳效率不及实施例5（表12），说明将转炉二次除尘灰经充分有氧焙烧处理后，可提升其作为脱碳剂的脱碳效率。但由于焙烧涉及能源消耗问题，且需要使用相应的焙烧设备，造成成本增加，而未经焙烧的转炉二次除尘灰直接与适当比例的铁精矿粉共混作为脱碳剂基料制得的脱碳剂，仍然可以实现预期的脱碳效果，铁精矿粉占脱碳剂基料的重量百分比优选为30%~70%。

实施例7

转炉二次除尘灰经有氧焙烧与轧钢氧化铁皮、铁精矿粉共混制成脱碳剂基料。本实施例中的转炉二次除尘灰及其焙烧处理过程与实施例1中的相同，得到表2中的经焙烧的转炉二次除尘灰。本实施例中的轧钢氧化铁皮与实施例2中的相同（参见表4）。本实施例中的铁精矿粉（巴西铁精矿粉）与实施例5中的相同（参见表10）。将经焙烧的转炉二次除尘灰和轧钢氧化铁皮按照质量比为2：2进行共混，然后与铁精矿粉按质量比4：1进行共混得到脱碳剂基料，再与膨润土混合作为混合料，再与适量水充分混合后通过圆盘造球机直接造球，干燥后得到直径为2cm的球形块状脱碳剂，在110~120℃下烘干，时间为3~5小时，其中，膨润土占混合料重量的8%。表15列出了实施例7中脱碳剂基料的TFe全铁含量、化学组分及其重量百分比，如下所示：

表15可见，将焙烧后转炉二次除尘灰、轧钢氧化铁皮和巴西铁精矿粉和按照40:40:20混合后，其中Fe₂O₃的百分含量已达到47.44%，具有较理想的铁水脱碳效果，而且轧钢氧化铁皮属于废料、其价格低、所含杂质元素少，作为脱碳剂的原料有不可比拟的优势，可减少成本较高的巴西铁精矿粉的用量。

本实施例研究了不同用量的脱碳剂对铁水脱碳效果的影响，具体的是，分别向铁水中投加基于铁水重量的4%和5%的球形块状脱碳剂，保持铁水温度为1450℃。铁块样品的规格和检测方法均与实施例1相同。表16列出了实施例7的铁块样品碳含量检测的实验结果，如下所示：

由表16可见，经焙烧的转炉二次除尘灰与轧钢氧化铁皮、铁精矿粉按质量比40：40：20共混作为脱碳剂基料制得的脱碳剂，可取得非常理想的降碳效果，在脱碳剂用量4%时，铁水降碳量达到0.47%，亦对转炉二次除尘灰和轧钢氧化铁皮中的铁均实现了高效回用。轧钢氧化铁皮的使用，可减少转炉二次除尘灰和铁精矿粉的用量，降低脱碳处理成本，并可减少向铁水中引入的杂质元素量，不仅确可降低铁水倒装环节中产生石墨粉尘的污染问题，而且还可借此过程有效回收利用轧钢氧化铁皮中的铁元素。

以上实施例1~7是以转炉二次除尘灰为脱碳剂基料的主要原料，经焙烧作为脱碳剂基料使用，或者，经焙烧或不经焙烧后再与铁精矿粉、轧钢氧化铁皮至少其中之一共混作为脱碳剂基料使用，由脱碳剂基料得到块状脱碳剂，从实验结果来看，转炉二次除尘灰经焙烧处理后，再与铁精矿粉和/或轧钢氧化铁皮共混后制得的脱碳剂的降碳效果较好，特别是实施例2中的经焙烧处理的转炉二次除尘灰和轧钢氧化铁皮共混作为脱碳剂基料得到的脱碳剂的脱碳效率较为理想，而且脱碳剂的综合成本较低，还可对轧钢氧化铁皮中的铁元素进行回收利用。

在炼钢厂铁水倒装环节现场使用时，在脱碳剂的施加方式上，其一，待铁水从鱼雷罐车中倒灌到炼钢厂的转炉或铁水包之后，将块状脱碳剂装填至鱼雷罐车内底部，使鱼雷罐车从炼钢厂返回炼铁厂的过程中，借助鱼雷罐车的余热将块状脱碳剂进行预热，减少块状脱碳剂直接与高炉铁水混合造成的铁水热损失；其二，在高炉出铁水之前，向连接高炉出来的铁水口与鱼雷罐车的铁水沟内铺设粉状脱碳剂，使铁水流经粉状脱碳剂并相互反应实现预脱碳，粉状脱碳剂可以快速与铁水沟内的铁水反应，且不会产生喷溅。由此，以转炉二次除尘灰为主要原料的脱碳剂加入到高炉出来的处于倒装环节的铁水中，能有效降低铁水中的C含量，从根源上减少高炉铁水因温降而产生的大量石墨粉尘，缓解炼钢厂的粉尘污染问题，减轻炼钢厂除尘设备的负载。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用转炉二次除尘灰进行铁水脱碳的方法，其特征在于：其步骤如下：

步骤一，制备脱碳剂基料，脱碳剂基料的原料包括转炉二次除尘灰；

步骤二，将脱碳剂基料与无机粘结剂混合作为混合料，再与水充分混合后压制成小块并烘干得到块状脱碳剂，所述无机粘结剂占混合料重量的5~10%；

步骤三，将块状脱碳剂装填至排空的鱼雷罐车内底部，块状脱碳剂的用量为灌装至鱼雷罐车的铁水重量的4~8%，鱼雷罐车余热对块状脱碳剂进行预热；

步骤四，将铁水倒灌至鱼雷罐车内，铁水温度为1330~1500℃，铁水与块状脱碳剂接触并氧化反应进行脱碳处理。

2.根据权利要求1所述的利用转炉二次除尘灰进行铁水脱碳的方法，其特征在于：所述步骤一中，将转炉二次除尘灰进行焙烧处理作为脱碳剂基料，焙烧条件为：空气中焙烧、温度为800~1000℃，时间为3~5小时。

3.根据权利要求1所述的利用转炉二次除尘灰进行铁水脱碳的方法，其特征在于：所述步骤一中，脱碳剂基料的原料还包括铁精矿粉，将转炉二次除尘灰与铁精矿粉共混作为脱碳剂基料，转炉二次除尘灰的重量百分比为30~70%，其余为铁精矿粉。

4.根据权利要求1所述的利用转炉二次除尘灰进行铁水脱碳的方法，其特征在于：所述步骤一中，脱碳剂基料的原料还包括轧钢氧化铁皮，将转炉二次除尘灰与轧钢氧化铁皮共混作为脱碳剂基料，转炉二次除尘灰的重量百分比为30~70%，其余为轧钢氧化铁皮。

5.根据权利要求1所述的利用转炉二次除尘灰进行铁水脱碳的方法，其特征在于：所述步骤一中，脱碳剂基料的原料还包括铁精矿粉和轧钢氧化铁皮，将转炉二次除尘灰、铁精矿粉、轧钢氧化铁皮共混作为脱碳剂基料，其相应的重量百分比例为20~50%、10~30%、30~60%。

6.根据权利要求3至5任一项所述的利用转炉二次除尘灰进行铁水脱碳的方法，其特征在于：所述转炉二次除尘灰共混前先进行焙烧处理，焙烧条件为：空气中焙烧、温度为800~1000℃，时间为3~5小时。

7.根据权利要求1所述的利用转炉二次除尘灰进行铁水脱碳的方法，其特征在于：所述步骤二中，混合料与水混合后通过压球机或压块机压制成型，在110~120℃下烘干，烘干时间为3~5小时。

8.根据权利要求1或7所述的利用转炉二次除尘灰进行铁水脱碳的方法，其特征在于：所述步骤二中，所述块状脱碳剂的块体尺寸为0.3~5cm。

9.根据权利要求1所述的利用转炉二次除尘灰进行铁水脱碳的方法，其特征在于：所述步骤四中，当块状脱碳剂与铁水混合脱碳时，铁水温度为1400~1500℃。

10.根据权利要求1所述的利用转炉二次除尘灰进行铁水脱碳的方法，其特征在于：所述步骤二中，将部分的脱碳剂基料经焙烧后制成粉状脱碳剂；所述步骤三中，在连接高炉铁水口和鱼雷罐车的铁水沟内预先铺设粉状脱碳剂；所述步骤四中，铁水流经铁水沟时与粉状脱碳剂接触并氧化反应进行预脱碳处理。