炼钢含铁固态废弃物在转炉上的综合利用

陈志忠 姜黎安 张道刚 张盛昌 赵付强

(安阳钢铁股份有限公司)

炼钢含铁固态废弃物在转炉上的综合利用

陈志忠 姜黎安 张道刚 张盛昌 赵付强

(安阳钢铁股份有限公司)

炼钢产出的含铁固态废弃物经处理后加工成各类制品供转炉炼钢使用,走短流程循环利用道路,改善了炉渣的性能,降低了工序能耗,提高了钢铁料吸收率,解决了炼钢厂多种含铁废弃物综合利用的难题,取得了显著的经济效益和社会效益。

炼钢含铁废弃物 转炉 循环利用

0 前言

在炼钢过程中,必将产生大量的氧化铁皮、烟道灰和除尘污泥等炼钢含铁固态废弃物。将这些含铁废弃物根据炼钢对炉料的不同功能要求,结合其不同特性,固结处理后制成多种制成品,替代部分或全部废钢直接用于转炉炼钢,走短流程循环利用道路,不仅可以回收固态废弃物中的铁和氧化钙,还可利用它含有较高的 FeO而在转炉造渣中改善炉渣的性能,加速石灰的熔化,提高脱磷、硫效率,缩短吹氧时间,减少氧气消耗,达到降低金属料消耗、降低炼钢成本、治理污染、节约能源的目的。

1 炼钢固态废弃物综合利用概况

目前炼钢固态含铁废弃物的利用方法总的来说分为四大类:

1)烧结制球做炼铁原料,长流程循环利用。将炼钢固态含铁废弃物作为烧结原料制成烧结球团矿,进入高炉做高炉炉料使用。

2)烧结制球做炼钢原料,中流程循环利用。将炼钢固态含铁废弃物作为烧结原料制成烧结球团矿,进入转炉做转炉冷却炉料使用。

3)加工处理后,高附加值利用。将炼钢固态含铁废弃物进行处理将其加工成还原铁粉、铁红、磁材、聚合硫酸铁等高附加值产品。

4)直接成型做炼钢原料,走短流程循环利用。将炼钢固态含铁废弃物加工成具有一定强度的球团、方块等各类制成品,经烘烤干燥后在转炉炼钢时直接代替生铁块、废钢等入炉冶炼。

炼钢固态含铁废弃物经烧结制球后进入高炉冶炼,虽能利用高炉还原性气氛把铁还原出来,但转炉污泥和烟尘灰熔化温度低 (大约在1150℃)、软化区间狭窄、熔化速度快 (超过1200℃就严重结瘤)[1],不能满足高炉内要有良好透气性的要求,从能耗、操作和成本等方面来说此法都不科学;烧结制球直接加入转炉在工艺上虽可行,但烧结工艺制球成本较高在100元 /t～120元 /t左右,对降本不利和不能满足快速循环的目的;加工处理后,高附加值利用目前尚处于研究阶段,还未见投入工业应用的报道;直接成型干燥后作为炼钢原料,能够满足炼钢对入炉含铁材料的不同功能需求,可起到回收铁、冷却、化渣、脱磷、脱硫等效果[2],达到快速综合利用的目的。

2 炼钢含铁固态废弃物制成品生产工艺

2.1 炼钢含铁固态废弃物制品生产

将氧化铁皮、烟道灰和除尘污泥等炼钢含铁固态废弃物与粘结剂适当配比混匀后,利用高压成型机械压制成具有一定强度的球状或块状固体,经干燥后随废钢直接入炉。

其生产工艺流程为:初始给料机→传送皮带→旋转筛分器→杂物去除槽→传送皮带→搅拌机料斗→搅拌机→传送皮带→压球机料斗→筛粉皮带→压球机→成品球皮带→成品球运输框。

含铁废料制成品的主要化学成分见表1。

表1 氧化铁皮、烟道灰和除尘污泥制成品的平均成分%

2.2 炼钢含铁固态废弃物制品利用

炼钢含铁固态废弃物制品使用可以作为机械废钢、生铁块等废钢由废钢斗直接加入转炉,也可运送到转炉高位料仓当做散装料与石灰、白云石交替使用,其使用的原则是:开吹前提前加入,随第一批渣料加入,第二批小批量加入。另外,鉴于后期加入含铁废料可能增加钢水的氧化性,吹炼9min后不再加入。

这种方式使用方便,操作简单,可替代部分废钢使用,避免了随废钢入炉时废料含粉、含水在加入过程中对环境造成的污染和安全隐患。

3 效果及分析

在其它条件相同时,随机抽查100炉使用和不使用转炉含铁废料制品,其结果分析如下:

3.1 终点钢水磷含量

转炉吹炼终点钢水磷含量的分布状态柱状图,如图1所示。

图1 钢水终点磷含量分布状态图

由图1可以得出,吹炼终点的钢水磷含量呈正态分布状态,分析说明:从炉渣的脱磷能力来看,使用含铁废料时化渣效果明显优于不使用含铁废料的造渣工艺。

3.2 炉渣的氧化性

转炉炉渣氧化铁含量与钢水终点碳含量的关系图,如图2所示。

通过分析图2可以得出,在钢水终点含碳量相同的条件下,炉渣中 TFe含量在使用含铁废料时数值偏低,在正常条件下较高,这是因为在使用含铁废料条件下,终点前降枪操作较好,使得炉渣中 TFe含量较低,降低了冶炼过程中的铁损,提高了金属收得率。

图2 炉渣氧化铁含量与钢水终点碳的关系图

3.3 成渣时间分析

在使用炼钢含铁废料条件下平均化渣时间比正常生产条件缩短18 s,满足了初期渣要早化要化透的要求。转炉成渣时间对比如图3所示。

图3 正常生产与试验条件下成渣时间对比图

4 结语

1)炼钢产出的含铁固态废弃物,经处理后加工成各类制品供转炉炼钢使用,解决了炼钢含铁废料使用时因含粉尘、水分多造成的环境污染和潮湿放炮现象,实现了安全、清洁生产;

2)降低了终点炉渣的 TFe含量,减小了转炉的铁损,回收了废料中的铁,实现了炼钢含铁废料的短流程循环;

3)优化了炼钢工艺,提高了转炉初期炉渣碱度,提高了脱磷、硫效率;

4)可以替代部分废钢,降低了金属料消耗,可以替代部分造渣剂,减少了石灰消耗,缩短了吹氧时间,降低了氧气的消耗量,降低了生产成本,取得了显著的经济效益和社会效益。

[1]曲英.冶金原理[M].北京:冶金工业出版社,1994:119-126.

[2]戴云阁,李文秀,龙腾春.现代转炉炼钢 [M].沈阳:东北大学出版社,1998:17-40.

IRON SOLID WASTE IN CONVERTER STEELMAKING UTI LIZATION AND PRACTICE

Chen Zhizhong JiangLian ZhangDaogang Zhang Shengchang Zhao Fuqiang
(Anyang Iron&Steel Stock Co.,Ltd)

Iron solid wastes from the steelmaking are treated processed into various products used for converter.This short process recyclingmethods,improving the performance of slag,reducing process energy consumption,increasing absorption of iron and steelmaterials,solving a variety of steel plantwaste utilization problem,and achieved remarkable economic and social benefits.

Steel iron waste Coverter Recycling

联系人:姜黎安,厂长,高级工程师,河南.安阳(455004),安阳钢铁股份有限责任公司第二炼钢厂;

2010——