炼钢转炉尘泥球团应用研究

炼钢转炉尘泥球团应用研究
吕心刚
【摘要】为了解转炉尘泥球团应用于转炉中的冶炼性能,进行了生产性对比实验.试验表明:应用尘泥球团作为化渣剂可加快初期炉渣的形成,明显提高转炉炉渣的去磷能力,回收一定量的铁元素,降低石灰和氧气消耗.
【期刊名称】《冶金设备》
【年(卷),期】2011(000)002
【总页数】4页(P67-70)
【关键词】转炉;尘泥球团;应用研究
【作者】吕心刚
【作者单位】安阳钢铁集团有限责任公司,河南安阳455004
【正文语种】中文
【中图分类】TF748.2
1 前言
人类合理利用资源、梯次使用,并最终实现资源可循环利用的循环经济模式,不仅是企业降低成本,提高产品市场竞争能力的重要途径,也是企业发展的必然结果。

钢铁工业从清洁化生产到循环经济模式,是社会进步和实现生态平衡的必然要求。

中国钢铁企业目前转炉煤气回收多以湿法为主,转炉烟尘以尘泥形式产出。

根据有关统计资料,每生产一吨转炉钢产生尘泥约15kg～25kg[1](干尘),尘泥中全铁含量约为
35%～41%[2]。

冶金企业对尘泥进行综合利用,有利于资源的充分回收、治理污染、保护环境和提高经济效益。

转炉吹炼过程产生烟气经除尘后产生尘泥,其含铁量高、杂质少,并含一定氧化钙。

以往为减少污染和二次资源利用,习惯返回做烧结原料,但一定程度降低了烧结矿质量。

某厂转炉生产过程中每年产生的尘泥,原来一直是返回烧结厂使用,利用效果不
理想。

通过系列研究,开发了适合于转炉尘泥利用的压团中温固结新工艺,并上马尘
泥造球生产线,生产出尘泥球团作为化渣剂应用于转炉生产。

为了解尘泥球团加入
转炉的冶炼性能,掌握尘泥球团在转炉的应用技术,进行了成品球团加入转炉冶炼的
生产性实验。

2 成品球团应用生产性试验
按最佳配料及制作工艺制成一定数量的成品转炉尘泥球团,在小型转炉上进行了炼
钢生产性试验。

采集试验期间的主原料铁水成份、所炼钢种的终点钢水碳、磷、硫等含量、炉渣数据,进行了对比与数据回归分析。

2.1 试验条件
试验采用 35t转炉,平均出钢量 40t/炉,冶炼钢种Q235、20MnSi。

冶炼过程中尘
泥球团主要随第一批渣料加入。

第二批小批量加入,吹炼 9min后不再加入污泥球团。

尘泥球团的用量:5kg/t～10kg/t;尘泥球团的成分见表1,产品主要性能见表2。

表1 试验用尘泥球团化渣剂的平均成分(%)TFe FeO Fe2O3 CaO SiO2Al2O3 S P 57.44 12.18 66.15 12.30 2.58 2.17 0.053 0.038
表2 试验用尘泥球团化渣剂的产品性能堆密度/g/cm3熔点温度/℃成品团块抗冲
击力/N/个成品团块落下强度指数/%含水量/% 1.84 1280 1640 93.1 0.5
2.2 试验与正常生产条件下的各项数据
为了对比加入球团前后的脱磷、脱硫能力及冶金效果,采集了正常生产条件与试验
条件下的铁水含硅量、含磷量、含硫量、吹炼终点钢水含碳量、含磷量、含硫量等
及相关数据,数据范围见表3。

正常生产和试验条件下炉渣数据范围分别见表4。

表3 正常生产条件与试验条件下铁水及吹炼终点数据项目铁水成分/%钢水终点成分/% Si Mn P S成渣时/min CPS铁水加入量/t废钢加入量/t白灰加入量/t出钢量/t正常生产平均值 1.17 0.17 0.079 0.023 32.75 9.6 2.6 4.21 0.08 0.013
0.029 41.59试验条件平均值 1.09 0.17 0.078 0.026 32.69 9.42 2.51 4.03 0.08 0.012 0.023 41.42
表4 正常生产条件与试验条件下的炉渣数据(%)注:表 1及表 4中 TFe是炉渣中各种含铁氧化物中铁元素的总折合量,不能再与其它成分相加。

炉渣成分 TFe FeO SiO2 CaO MgO P2O5 S R正常生产平均值 17.10 14.14 13.45 54.73 12.80 1.44 0.15 4.09试验条件平均值 14.87 12.43 13.80 56.34 12.90 1.65 0.16 4.10
3 生产性试验结果及分析
3.1 脱硫与脱磷能力分析
1)终渣的 TFe、硫的分配系数 Ls、磷的分配系数Lp的回归方程式。

统计正常生产铁水、钢水及炉渣的工艺数据,对转炉的终渣中的 TFe、硫的分配系数Ls、磷的分配系数Lp等与其它参数的变化关系,分别进行回归分析[3]。

可得到以下回归方程式:
式中 (TFe)——终点炉渣的氧化性;
(MgO)—终点炉渣中 MgO的百分含量,%;
R—终点炉渣的碱度,R=(CaO)/(S iO2);
Ls—硫的分配系数,表示炉渣脱硫能力的大小,Ls=(S)/[S];
Lp—磷的分配系数,表示炉渣脱磷能力的大小,Lp=(P2O5)/[P];
[C]—终点钢水中碳含量,%;
[S]—终点钢水中硫含量,%;
[P]—终点钢水中磷含量,%;
(S)—终点炉渣中硫含量,%;
(P2O5)—终点炉渣中磷含量,%。

2)生产性试验数据与正常生产数据的对比分析。

分别用 TFe试、Ls试、Lp试表示试验条件下炉渣的氧化性、硫的分配系数与磷的分配系数,再使用回归方程式 (1)、(2)、(3)来计算试验条件下的炉渣的氧化性、硫的分配系数与磷的分配系数,它们分别用 TFe计、Ls计、Lp计表示,然后进行比较。

(1)脱硫能力的比较:试验条件下和计算条件下不同炉次硫的分配系数如图 1所示。

图1 试验条件下和计算条件下不同炉次脱硫能力比较
由图 1可以看出,试验时炉次的脱硫能力大于计算条件下炉次的脱硫能力。

(2)脱磷能力的比较:试验条件下和计算条件下不同炉次磷的分配系数如图 2所示。

图2 试验条件下和计算条件下不同炉次脱磷能力比较
由图 2可以看出,试验时炉次的脱磷能力明显大于计算条件下炉次的脱磷能力。

从平均水平来看,试验时炉渣的脱磷能力大于计算值的70.59。

因此,从炉渣的脱磷能力来考察,使用转炉尘泥球团化渣剂大大优于不使用尘泥球团化渣剂的造渣工艺。

3.2 炉渣的氧化性
对正常生产与试验条件下实测的炉渣氧化性数据作图进行分析,可以得到两种情况下的炉渣氧化性与钢水终点碳含量的关系图(如图 3所示)。

图3 炉渣氧化性与钢水终点碳的关系
由图 3分析可以得出,在钢水终点含碳量相同的条件下,炉渣中 TFe含量在使用转炉尘泥球团化渣剂试验值偏低,在正常条件下较高,这是因为在试验条件下,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。

3.3 成渣时间分析
成渣时间一般指从吹氧到初期渣化好、化透的时间。

是否成渣一般根据火焰靠经验
来判断,吹氧一段时间后火焰发飘、发软,同时伴随部分小渣粒溢出,则视为成渣[4]。

根据成渣时间数据,可以作出在正常生产条件下与试验条件下的成渣时间对比图(如图 4所示)。

图4 正常生产与试验条件下成渣时间对比
由图 4可以看出,在试验条件下平均化渣时间比正常生产条件缩短 18s,满足了初期渣要早化、要化透的要求。

3.4 尘泥球团化渣剂铁元素回收量分析
尘泥球团化渣剂加入转炉可以回收一定数量的铁元素。

回收铁元素的数量,可根据转炉尘泥化渣剂的成分计算出来。

以 1t化渣剂来计算回收铁元素的数量,铁元素的回收率按 80%计算,则计算过程如下:
G回收铁 =1000kg×57.44% ×80%=459.5 (kg/t化渣剂)
即每向转炉内加入 1t化渣剂,可以回收铁元素 459.5kg。

3.5 应用尘泥球团化渣剂降低造渣料的分析
应用尘泥球团化渣剂可降低石灰、萤石等造渣材料用量。

尘泥球团化渣剂中氧化钙含量达12%左右,全铁含量达 57%左右,因而可部分替代石灰和铁矿石。

同时,由于成渣时间短、化渣效果好,也可节约其它造渣材料用量。

具体情况见表5。

表5 正常生产条件下与试验条件下的造渣料消耗量对比造渣料消耗量/kg·t-1正常生产试验增减铁矿石 1.96 0.00 -1.96萤石 4.06 3.59 -0.47石灰 55.20 53.1 -
2.1尘泥球 4.24 +4.24轻烧白云石 20.88 16.13 -4.75
3.6 应用尘泥球团化渣剂经济效益分析
实施该项目所产生的经济效益主要体现在吨钢钢铁料消耗成本和造渣料消耗成本的降低上。

1)降低钢铁料消耗成本计算。

应用尘泥球团前后钢铁料消耗情况见表 6。

表6 应用尘泥球团前后钢铁料消耗对照(kg/t)项目使用前使用后增减情况钢铁料消耗 1092.63 1088.58 -4.05
钢铁料消耗指标的降低所产生的效益计算:
吨钢成本降低额 =(实施后消耗 -实施前消耗)×实施前的价格 =(1088.58-1092.63)/ 1000×1057=-4.28(元/t)
2)降低造渣料消耗成本计算。

应用尘泥球团前后造渣料消耗成本见表 7。

表7 应用尘泥球团前后造渣料消耗成本对照名称价格/元·t-1消耗指标/kg/t钢使用前使用后增减成本变化/元·t-1铁矿石 800 1.96 0.00 -1.96 -1.57萤石 320 4.06 3.59 -0.47 -0.15石灰 280 45.20 44.26 -0.94 -0.26尘泥球 210 4.24 +4.24 +0.89轻烧白云石 200 20.88 16.13 -4.75 -0.95合计 -2.04
由表 7可以看出,应用尘泥球团化渣剂由于造渣料消耗指标的降低,使吨钢成本降低了 2.04元。

应用尘泥球团化渣剂后,由于钢铁料消耗以及造渣料消耗指标降低使吨钢成本降低总额为: 4.28+2.04=6.32(元)。

该厂年产钢 200万 t,全部应用尘泥球团化渣剂后年创效益为:200× 6.32=1264(万元)。

4 结论
1)通过生产性试验发现:转炉尘泥球团化渣剂在加快初期炉渣的形成时间、提高转炉炉渣的去硫、去磷能力有明显作用;另外结合转炉冶炼操作,还可以降低终点炉渣的 TFe含量,减小转炉的铁损。

2)通过生产性试验和计算分析,转炉尘泥球团化渣剂可以回收部分铁元素;可以替代部分矿石,减少石灰用量;应用尘泥球团化渣剂具有显著的经济效益。

参考文献
[1]任中兴,刘洪松.转炉 OG泥消化及烧结应用试验[J].钢铁,1998,Vol.33(12):4～8
[2]邹春梅.含铁尘泥的回收与综合利用[J].节能与环保,1998(1):45～46
[3]陈铁军,张一敏.转炉尘泥综合利用实验研究及应用[J].湖南冶金,2005(3):15～17
[4]徐兵,孙立民.宝钢转炉冷固球团生产及返回转炉应用[J].宝钢技术,2007(5):35～37。