氧气转炉用石灰石代造渣炼钢技术

技术氧气转炉用石灰石代造渣炼钢技术氧气转炉用石灰石代造渣炼钢

2013年5月3日

氧气转炉用石灰石代造渣炼钢技术

黄海涛

（江西理工大学冶金与化学工程学院，江西赣州,341000）

摘要：本文通过对生产实际的分析，研究转炉炼钢用石灰石代替部分石灰造渣过程中石灰石的行为，论证了转炉采用石灰石造渣炼钢的相对合理方案。阐述了石灰石应用于转炉炼钢的优越性，既可以部分替代活性石灰，同时还可以平衡转炉富余热量，减少其他降温材料的使用量，为炼钢生产节约了成本，创造了更大的利润空间。

关键词：转炉；石灰石；效益

Generation of oxygen converter with limestone slag steelmaking technology

Haitao--Huang

(jiangxi university of science and technology institute of metallurgy and chemical engineering,ganzhou in

jiangxi province,341000)

Abstract:this article through the analysis of actual production,the research part of converter steelmaking with the limestone instead of lime slag in the process of the behavior of the limestone, demonstrates the converter using limestone slag steelmaking relatively reasonable scheme.The application of limestone on the superiority of converter steel-making,can partly replace active lime,but also to balance the surplus heat of converter,reducing other cooling material usage, saved the cost for the steelmaking production,create larger profits space.

Key words:converter;Limestone;benefits

1技术背景

节能减排是21世纪全球最重要的环境保护问题，是我国工业生产部门当前的最重要工作之一。据2009年统计，我国钢铁工业的能耗总量占全国能源消费总量的15%左右，占全国工业能源消费总量的23%，可以说我国钢铁业是节能减排的主战场之一。钢铁生产过程的节能减排，因其工业规模巨大、污染严重和耗能多而具有更重要的意义。笔者经考察得知，石灰煅烧-转炉造渣这一工业链上存在着浪费烧成石灰所携带的物理热、CO

2

过度排放、增加环境污染、影响炼钢顺行等一系列问题。经进一步研究发现，石灰石煅烧成为石灰只需要热量，而热量也可以由炼钢转炉提供，因而炼钢用石灰可以直接在转炉中烧成，这样可以解决上述存在的问题。于是，氧气顶吹转炉用石灰石代替石灰造渣炼钢的方法被提出。已在湘钢，武钢等大型公司进行工业试验并取得了成功，这一方法是对氧气转炉炼钢工艺的大变革，在低碳炼钢节能减排方面具有重要的意义。在2011年1月获得了国家知识产权局颁发的专利授权。

2理论依据

现代转炉炼钢中普遍采用石灰作为造渣材料。而石灰则是由石灰石煅烧而来的。在新技术中，在转炉内直接加入石灰石相当于是将石灰石的煅烧过程放在了转炉炉内集中进行，其反应式如下：

CaCO

3

=CaO+CO

2

o

m

r

G

∆=169120-144.6T（900～1200K）开吹后转炉内熔池温度一般在1300—14000C之间．石灰石在加入转炉后瞬问承受1300—14000C的高温，由碳酸钙的分解反应式可知，急剧升温后将促使石灰石表面碳酸

钙的分解激烈进行。原本在炉外需要煅烧3—5h的石灰石分解反应在转炉炉内由于内外表面巨大的温度差。使石灰石煅烧成为石灰的速度急剧加快。另外，由于石灰石分解会生成大量的CO 2气体，会使得炉内熔渣泡沫化程度提高，有利于增加石灰与熔渣反应的表面积，同时CO 2气体的逸出会在石灰石煅烧生成的石灰表面形成诸多气孔，石灰高气孔率的形成会更有效地促进石灰的快速熔化，有利于高碱度转炉熔渣的快速形成。在现代炼钢生产中影响转炉前期石灰熔化的主要因素。是由于吹炼初期Si、Mn的快速氧化所生产的Si O 2与石灰中CaO在其表面形成高熔点物质2CaO·Si O 2进而影响石灰的熔化速度。而采用石灰石作为造渣材料．由于煅烧反应不断生成的CO 2气体的逸出，可有效地限制Si O 2进入石灰内部，避免了高熔点物质2CaO·Si O 2的生成。从而有利于石灰的熔化。CO 2气体的排出以及石灰的快速熔化是相互促进的，从化学反应动力学角度分析，这两种生成物的排出和熔化促进石灰石煅烧反应的进行。因此在保证了转炉炉内温度的前提下，石灰石的热分解熔化速度并不低于石灰在炉内的熔化速度。

3技术简介

这一方法是，改变煅烧石灰的位置，把原来在石灰窑里进行的过程改在转炉中进行，这样就形成了一种新的炼钢方法，由石灰造渣炼钢法转变为石灰石造渣炼钢法。

由图1、图2和图3可以看出，石灰石造

渣炼钢法的主要特征是：使原来在2个反应器分别进行的CaCO 3的分解反应和CaO 的化渣反应合并在1个反应器中完成，因而减少了生产工序；石灰石在转炉里急速加热完成石灰煅烧，仅需要1~2分钟，因此相对于在石灰窑中数小时的煅烧，热的无功耗散可忽略不计；石灰石在铁水面上分解出的CO 2可参与铁水中元素的氧化反应，生成的CO 可

作为能源回收；石灰石在转炉内煅烧生成

石灰后无须出炉转运，不再浪费生成石灰所携带的物理热；石灰石直接装入转炉，与现行的石灰煅烧-转炉造渣过程相比，需要增加转炉热量供给。图1中粗线所框是钢铁生产过程中的炼钢工序的位置，现行的转炉炼钢生产模式在加入铁水的同时，要加入石灰等造渣，加入冷铁料以降低炉温。石灰是造渣原料，由石灰石煅烧而成，在现行生产模式下从石灰石到在转炉中转变为炉渣的过程如图2所示。

由图2可见，从石灰石到在转炉中转变为炉渣的过程中有大量的能量浪费和CO 2

排放，一百多年来这种情况一直没有改变。本

人提出的新方法，着眼于消除图2过程中的能量浪费和CO 2排放，生产过程如图3所示。可见不仅消除了上述的问题，还能够从CaCO

3分解的CO 2与铁水反应中得到CO ，作为能源和化工原料。由比较可知，这是一种清洁、优越的生产方法，对于中国来讲，因钢铁产业规模巨大而更显其意义重大。

图1钢铁生产过程及其中炼钢工序的位置

加热

铁水+冷铁料