不锈钢除尘灰再利用技术_张增武

还原作用是通过 CO 来实现的。在冶炼中，有固定
碳存在时，金属氧化物被还原的反应：
M eO + CO = M e + CO2
（ 1）
C + CO2 = 2CO
（ 2）
由反应（ 1） 、（ 2） 得
MeO + C = Me + CO
（ 3）
不锈钢除尘灰类同矿石粉，由铁合金冶炼原理
可知，利用电炉法直接用不锈钢除尘灰冶炼铬镍铁
10 ～ 80 mm≥85% ≤10 mm 不超过 10%
≤5 mm 不超过 5%
≤2． 0
2 m 高落下外观尺寸≥ 20 mm 数量≥80%
3． 3 铬镍铁合金的冶炼
用不锈钢除尘灰压球在电炉内冶炼铬镍铁合金 的操作主要分为制作母液、逐批还原和终还原 3 步。
3． 3． 1 制作母液
在电炉冶炼前期用普通碳素废钢、不锈渣钢或 海绵铁熔化后均可作母液。虽然母液选料不同，但 是冶炼方法一样。用普通碳素废钢作母液的具体操 作步骤：
炉高位料仓，冶炼时加入电炉内，熔化成液体，用碳 3． 1 工艺流程
作主还原剂，从金属液中将 Fe、Ni、Cr 等元素还原出
不锈钢除尘灰压球冶炼铬镍铁合金技术应用到
来，铸成铬镍铁合金锭。
太钢不锈钢公司炼钢二厂 30 t 超高功率电炉（ 参数
为提高金属收得率、缩短冶炼周期，在电炉冶炼 见表 1） 上，其生产工艺流程为：
2 h 后脱模。
（ 4） 脱模时用天车小钩钩住吊件将铬镍铁合金
锭从模中吊出。
4 结语
（ 1） 经过 5 年生产实践，在保护环境、解决镍资
源和降低生产成本方面，该项技术发挥了很大的作
用，每炉平均消化不锈钢除尘灰压球 25 t，冶炼时间
为 5 h，电耗 1 850 kW·h / t，不锈钢除尘灰中的主要
中图分类号： X756
文献标识码： A
文章编号： 1006 － 5008（ 2012） 08 － 0070 － 03
OF REUSING TECHNIQUE OF DEDUSTING ASH IN STAINLESS STEEL PRODUCTION
Zhang Zengw u
（ No． 2 Steelw orks，Stainless Steel Co． ，Ltd． ，Tai Steel，Taiyuan，Shanxi，030003） Abstract： Along w ith production capability of stainless steel getting continuous expanded how to digest the precipitator dust of stainless steel has become an important question for the business． The technique to smelt inconel w ith dedusting ash is developed in 30t ultra － high pow er electric furnace by themselves in No． 2 Steelw orks，Stainless Steel Co． ，Ltd． ，Tai Steel in Feb． of 2007． Then it is spread to industrial production． It is show ed from the practice of five years that it plays an important role in environment protection，solving nickel being short and reducing cost． Key Words： stainless steel dedusting ash； inconel； development and application
（ 3） 每送电 20 ～ 30 min 停电测温、取样、观察炉 况，加入硅铁粉 30 ～ 100 kg。
（ 4 ） 保 持 金 属 液 中 ［C］≥ 2． 50%，［Si］≥ 0. 20% ，渣呈泡沫状，过程中从炉门口放渣 1 ～ 2 次。
（ 5） 过程温度控制在 1 570 ± 20 ℃ 。
3． 3． 3 终还原
表 5 金属液终还原控制目标
Tab． 5 Control target of end reduction of metal liquid
C /% ≥2． 50
Si / % ≥0． 20
Ni /% ≥1． 5
金属液 /t 20 ～ 25 t
3． 3． 4 存在的问题及对应措施
冶炼过程易产生喷溅和溢渣的原因： 一是熔池 温度不均匀，即压球每批加入过多或过快，使熔池温 度快速下降到 1 535 ℃ 以下，抑制了碳、氧反应，使 FeO 在金属液中聚集，继续送电，当温度在短时间内 上升到 1 550 ℃ 时，碳、氧开始急剧反应，瞬间产生 大量的 CO 气体，产生喷溅和溢渣； 二是焦炭或压球 水分超标，水在高温下气化，也会造成喷溅和溢渣。 因此，须控制好压球每批加入量与间隔时间，并保持 冶炼过程温度均衡在 1 570 ± 20 ℃ 之内。
项目
公称 容量 /t
熔池 钢水量 /t
最大 留钢量 /t
变压器 容量 / kVA
档位 /级
电极 直径 /mm
出钢 最大倾角 /°
出钢口 直径 /mm
技术参数
30
35ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
15
25 000
19
450
20
130（ 偏心炉底）
3． 2 分选与压球
压球前对不锈钢除尘灰进行分选，化学成分符
合表 2 的选为压球原料，配 5% 粘结剂，搅拌混合后
合金是可行的，但冶炼中粉尘较大，不但增加除尘设
备负荷，而且也影响金属收得率。为此，太钢将不锈
钢除尘灰压制成具有一定强度的压球后再冶炼铬镍
河北冶金
2012 年第 8 期
铁合金。
持金属液中［C］≥2． 50% ，从而借助除尘灰中的氧
2． 2 再利用技术的开发
化物被碳还原产生 CO 的动力条件，促使 CO 搅拌
3． 4 浇铸
（ 1） 用天车吊罐翻注到模中，铬镍铁合金锭单 重 1 t。
（ 2） 翻注前向模底加保护渣 12 ～ 18 kg，模中预 放吊件 1 个； 每模翻注时间为 2 ～ 3 min，浇铸到液面
距模上沿 100 mm 时停注，防止外溢。
（ 3） 注完 40 min 后，往模内均匀打水冷却，冷却
TFe ≥30
Cr2 O3 ≥10
NiO ≥2． 0
P2 O5 ≤0． 065
表 3 不锈钢除尘灰压球粒度和强度
Tab． 3 Grain size and strength of pressuring ball w ith stainless steel dedusting ash
粒度
水分 /%
强度
≤600
3． 3． 2 逐批还原
（ 1） 档位由 5 档调至 8 档（ 电压 170 ± 5 V，每相 电流 39 000 ± 100 A） ，在送电过程中往母液中加入 压球和焦炭。
（ 2） 每隔 3 ～ 5 min 加一批，每批加入压球0． 3 ～ 0． 5 t、焦炭 30 ～ 50 kg，压球和焦炭交替加入。
用压球机压制成球，自然风干，压球粒度和强度符合
表 3 的，上电炉高位料仓，不达标的，返回作骨料继
续压球。
表 2 压球用不锈钢除尘灰化学成分
%
Tab． 2 Chemical composition of
stainless steel dedusting ash for pressuring ball
%
深度控制在距液面下 200 ～ 300 mm，角度 30°，吹 N2 强搅拌，在每个电极下搅拌时间≥5 min，总搅拌时 间≥20 min。
（ 3） 将金属液温度调到 1 630 ± 10 ℃ ，放渣后出 液。若每炉在出液后炉内留下金属液 5 ～ 10 t，下一 炉熔化时间可缩短 5 ～ 15 min。
（ 1） 先在电炉底平铺石灰 0． 3 ～ 0． 5 t，再铺焦炭
1． 0 ～ 1． 5 t。 （ 2） 用料蓝往电炉内加入 7 ～ 10 t 普通碳素废
钢，废钢条件见表 4。 （ 3） 用 5 档（ 电压 190 ± 5 V，每相电流 41 000 ±
100 A） 熔化，炉内废钢全部熔清，渣子化透后，将金 属液升温至 1 590 ± 10 ℃ 。
（ 1） 金属液成分达到终还原控制目标（ 见表 5） ， 用 5 档升温，金属液温度达到 1 620 ± 10 ℃ ，加入石 灰 100 ～ 300 kg，萤石 100 ～ 200 kg，碳粉 100 ～ 200
71
总第 200 期
HEBEI YEJIN
kg 和硅铁粉 100 ～ 200 kg，档位转为 8 档调渣。 （ 2） 渣化透后停电，将吹 N2 管插入金属液内，
表 4 母液原料普碳废钢技术指标
Tab． 4 Technical index of ordinary carbon w aster steel of mother liquor
TFe / % P / % 水分 / % 外形尺寸 / mm 单重 / （ kg / 块）
≥60 ≤0． 040 ＜ 1． 0 ≤1 000 × 500 × 500
根据不锈钢生产线各工序冶炼的钢种不同，对 动力在电炉冶炼全过程持续不断，除尘灰在炉内快
除尘灰分时分段回收，进行分类管理，以提高除尘灰 回收利用率。
速熔化成液体，使其中 FeO、NiO、Cr2 O3 等金属氧化 物中含有的金属元素在短时间内被还原。
不锈钢除尘灰分选后，压制成球，用皮带送入电 3 除尘灰再利用技术的工业化应用
太钢作为一个有社会责任感的大型企业，为构 建持续发展和谐社会，一直重视环境保护，不但对污 染物排放实施了严格管理，而且还加强了对排放物 的再利用。从 2007 年 2 月份开始，在山西太钢不锈 钢股份有限公司炼钢二厂 30 t 超高功率电炉上，进
收稿日期： 2012 － 04 － 05 作者简介： 张增武（ 1963 － ） ，男，工程师，2003 年毕业于北京科技大 学计算机科学与技术专业，现在山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢 二厂技术质量科，从事不锈钢冶炼、模注和方坯连铸工艺研究及特殊 钢品种开发，E － mail： Zhangzwtg@ 126． com
山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂于 2007 年 2 月在 30 t 超高功率电炉上自主开发了用不锈钢除
尘灰冶炼铬镍铁合金技术，并推广应用到工业化生产中。5 年的运行实践表明，该技术在保护环境、解
决镍资源和降低生产成本方面发挥了巨大作用，值得同类企业借鉴。
关键词： 不锈钢除尘灰； 铬镍铁合金； 开发与应用
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行了不锈钢除尘灰再利用技术的开发与应用，月消
化不锈钢除尘灰压球 2 900 t，金属收得率 53% 以
上，填补了太钢在该技术领域的空白。
2 不锈钢除尘灰再利用技术开发
2． 1 铁合金冶炼原理的引入
铁合金冶炼是利用还原剂还原金属氧化物，得
到所需元素的过程。碳是铁合金冶炼中主要的和广
泛使用的还原剂，用固体碳还原金属氧化物时，碳的
前期用一定量的普通碳素废钢（ 或不锈渣钢、海绵
不锈钢除尘灰→分选→压球→电炉→模注→铬
铁等） 和焦炭熔化后作母液，再向母液中逐批加入 镍铁合金锭
除尘灰压球，同时配加一定量的焦炭（ 或碳粉） ，保
表 1 30 t 超高功率电炉技术参数
Tab． 1 Technical parameters of 30 t ultra － high pow er electric furnace
总第 200 期 2012 年第 8 期
HEBEI METALLURGY
Total No． 200 2012，Number 8
不锈钢除尘灰再利用技术
张增武
（ 山西太钢不锈钢股份有限公司 炼钢二厂，山西 太原 030003）
摘要： 随着不锈钢产能不断扩大，如何消化不锈钢除尘灰已成为不锈钢生产企业必须面对的一大问题，
1 前言 不锈钢除尘灰中含有 FeO、Cr2 O3 和 NiO 等金
属氧化物，如不经处理，直接排放，不但污染环境，而 且其中所含的贵重金属也得不到利用。
据统计，冶炼 1 t 不锈钢平均产生除尘灰约 43 kg。对一个年产 300 万 t 不锈钢企业，年除尘灰排 放量将达到 12． 9 万 t。随着经济的发展，不锈钢产 能仍在不断扩大，寻求一个好的不锈钢除尘灰再利 用方法已成为生产企业所面临的一大问题。