转炉含磷钢渣循环利用技术的研究现状及展望

 为了实现转炉含磷钢渣高效循环利用,系统分析了转炉含磷钢渣的生产状况、组成成分、磷元素的来源和迁移富集机理、矿相结构以及脱磷技术的研究现状。并以此为基础,通过对转炉含磷钢渣循环利用技术的探讨总结,表明目前的钢渣循环利用技术存在着磷资源利用效率低和钢渣能量损耗大的缺点。因此,依据钢渣磷质量分数高低决定其利用方式并在循环利用环节尽可能降低钢渣能量损失是一种必然的趋势。基于前人的研究基础,进一步对实现低磷渣和高磷渣的高效循环利用进行了展望,从而为钢铁企业提高转炉含磷钢渣循环利用率和降低原料生产成本提供理论依据和技术参考。     

含磷钢渣碳热还原脱磷及资源化利用的研究现状

摘要：针对脱磷转炉渣中磷资源高效回收及其资源化利用过程中存在的问题,系统总结了含磷钢渣除磷方式及其应用优缺点,并着重总结了不同条件（炉渣温度、炉渣碱度、钢渣中FeO质量分数、碳当量、底吹气体流量、冶炼时间等）对碳热还原气化脱磷的影响规律。同时,以应用前景较好的碳热还原气化脱磷方法为基础,提出了脱磷转炉渣在碳热还原气化脱磷过程磷的流向规律,展望了渣中磷资源回收制备磷铁及其循环利用模式。这为实现渣中磷资源高效回收及处理后残渣资源化利用提供重要研究基础和方向。     

钢渣中磷分离及回收的研究现状和发展趋势

中国的钢渣产量巨大,但是钢渣的综合利用率较低,造成了严重的资源浪费和环境负担。钢渣中磷的分离与回收是实现钢渣高效资源化利用的关键所在,对开发新的磷资源和建立"无废渣"炼钢流程具有重要意义。首先分析了钢渣中磷的分布状态,总结了目前提出的从钢渣中分离和回收磷的主要方法及其技术特点,并着重介绍了利用选择性浸出从钢渣中直接提取磷酸盐产品的新技术及其研究进展,分析了选择性浸出的原理和实现钢渣循环利用的冶金工艺流程,讨论了其优缺点,最后对未来钢渣资源化利用的发展提出了建议和展望。     

转炉钢渣气化脱磷反应的热力学分析及试验

转炉渣在钢铁厂内部循环使用是最便捷的钢渣二次利用途径,但目前循环利用量甚少,主要是因为钢渣中磷元素含量较高,在烧结过程中难以去除,烧结矿中的磷又经过高炉冶炼几乎全部进入铁水,造成高炉内的磷富集现象,同时又会加重炼钢过程的脱磷负担.采用Factsage 6.2分别对不添加SiO2和添加SiO2条件下钢渣气化脱磷反应的开始温度进行了热力学计算,初步探明了气化脱磷反应的温度、压力条件;在微波加热条件下将纯试剂Ca3(PO4)2与C在1 100℃、103 Pa条件下进行气化脱磷试验,通过检测反应产物验证了气化脱磷反应的可能性;并将钢渣与焦粉在同样条件下进行气化脱磷试验,保温30 min,气化脱磷率达31％.研究结果探明了钢渣气化脱磷反应的热力学条件,为实现转炉渣在钢铁企业内部的循环利用提供了理论依据.     

钢渣处理及资源化综合利用工艺

通过对影响钢渣利用的成分、安定性及活性因素的分析,提出了对应的解决措施;通过对钢渣冷却工艺和利用途径的对比分析,提出采用余热自解工艺冷却钢渣,充分选铁并回收含铁物料及部分可做熔剂的钢渣;尾渣控制合理的粒度,采用不同的深加工工艺,生产钢渣微粉、砌块等建材产品或直接作筑路、回填料,以实现钢渣的资源化综合利用,达到钢渣的"零排放"的目标。     

钢渣中同时回收铁和磷的资源化利用新思路

钢渣是炼钢过程最主要的固体废弃物,其排放量逐年增加。综述了目前国内外钢渣资源化利用方式,特别关注了钢渣循环利用技术的进展。在此基础上,提出了一种改质结合熔融还原钢渣循环利用工艺构想,旨在同时回收钢渣中Fe和P,并将处理后的钢渣返回到炼钢工序中继续使用,同时生成的低品位高碳磷铁可作为合金用于炼钢生产。钢渣利用方式要适应低碳经济的要求,严格控制钢铁冶金过程固体废弃物排放量,尽可能采取廉价、可行的操作方式处理钢渣,并实现效益的最大化。     

转炉钢渣部分替代铁水预处理脱磷渣的实验研究

用四元合成转炉钢渣部分替代铁水预处理渣进行脱磷实验,确定了反应最佳温度(1 350℃)和渣金质量比(1∶7)。实验表明,当低磷转炉钢渣替代量不高于40%时,铁水预处理渣可以达到85%以上的脱磷率。低磷转炉钢渣部分替代铁水预处理脱磷渣进行脱磷具有一定的可行性,也有利于冶金资源的节约和再利用。     

炼铁工序铁素流的系统动力学分析

运用系统动力学原理,采用因果关系和存量流量分析方法,在相对宏观的层面构建了钢铁生产流程炼铁工序的铁素流动态模型。仿真结果准确,验证了所建炼铁工序系统动力学模型的正确性并分析了不同返回情况下高炉铁素、铁水铁素流和损失铁素流的动态特性。计算结果表明:从物料投入高炉到铁水稳定输出时段,铁水铁素流随时间的增加而不断增大,然后逐渐趋于稳定,且铁水铁素流在炼铁初始时段增加速度最快;高炉铁素和损失铁素流均与本单元铁素流返回率呈正相关,且不随上游铁素流返回率的变化而改变;铁水铁素流与上游铁素流返回率、本单元铁素流返回率均呈负相关;上游铁素流返回率的增大会使铁水铁素流减小至新的稳定输出状态;本单元铁素流返回率的增大会使铁水铁素流先减小,然后逐渐增大至新的稳定输出状态。     

返回转炉钢渣对铁水脱硅、脱磷的影响

在实验室条件下，模拟转炉钢渣的组成，利用CaO-SiO2-Fe2O3-MnO2-MgO-P2O5-Al2O3-CaF2系熔剂对铁水进行预处理，研究了转炉钢渣组成和渣中添加BaO对铁水脱硅和脱磷的影响。结果表明，通过控制转炉钢渣的组成可获得约75％的脱硅率和80％左右的脱磷率。脱硅过程伴随有铁水的回磷反应。随Fe2O3含量增加，回磷率提高，最大回磷率可达22．5％。此外，分析了铁水回磷原因和防止回磷的，发现使用添加BaO的转炉钢渣对脱硅后的铁水进行脱磷处理，当BaO添加量控制在15％－20％范围内时，可明显提高铁水的脱磷率。     

酒钢转炉钢渣基础性能研究

本文通过对三种转炉钢渣形貌、粒度、安定性、易磨性、压碎值、化学成分、岩相矿相等指标检测,研究钢渣的基本性能,以寻求钢渣综合利用的可能性,为钢渣的深层次的开发利用提供技术依据。研究表明:钢渣用于烧结、炼钢等返回料,是内循环利用的首选;钢渣尾渣用于生产钢渣水泥、砖、混凝土掺和料、筑路材料是钢渣资源化利用的发展方向。     

120t转炉高磷铁水冶炼高碳低磷钢生产实践

针对莱钢用高磷铁水冶炼高碳低磷钢容易出现终点碳过低和终点磷超标的问题,通过将脱磷渣碱度控制在1.5左右,实行双渣留渣工艺,提高前期底吹强度改善动力学条件,使用无氟化渣剂和增上滑板挡渣优化挡渣效果等措施,实现了高磷铁水冶炼低磷钢的高效生产。其中,终点磷质量分数可稳定控制在0.010%以下,脱磷率由89.80%提高到94.67%,终点碳质量分数控制在0.15%以上,钢水氧化性降低,钢包渣厚降低了40mm,精炼成白渣时间减少,满足了高碳低磷钢洁净度的要求,取得了良好的经济效益。     

不锈钢喷粉吹氧法铁水脱磷工艺

为了满足生产超低磷钢的预脱磷要求,对不锈钢铁水脱磷工艺进行介绍。在45 t钢包中进行石灰喷粉+吹氧的工业试验,结果表明,在铁水脱硅期达到预期效果(铁水w([Si])≤0.1%)后,铁水脱磷期可实现平均脱磷率大于88%。根据试验数据,分别回归出脱硅期和脱磷期的脱磷率、磷分配比的计算公式。通过添加萤石能够获得较好的铁水脱磷效果,随着铁水硅含量变化,铁水温度、吨钢耗氧量、石灰消耗量、炉渣碱度的增加,铁水的脱磷率明显增加。炉渣w((TFe))的增加对铁水脱磷率的影响不显著。研究认为,目前采用的石灰喷粉+吹氧冶炼进行铁水脱磷处理是行之有效的不锈钢铁水脱磷方法。     

钢渣有压热闷工艺尘汽捕集净化系统探讨

钢渣有压热闷工艺是目前钢渣处理领域最先进的技术,是有效解决钢渣堆存、资源化利用等方面问题的技术支撑。从尘汽的捕集、系统风量的计算、净化设备的选择等方面,对钢渣有压热闷工艺在辊压破碎和冷却处理过程中所产生的高温、高湿、阵发性粉尘尘汽的捕集净化系统进行探讨,使钢渣在实现处理的前提下,产生的尘汽有组织地达标排放。     

首钢京唐热态渣、钢绿色循环利用体系开发

为实现“全三脱”工艺少渣冶炼,进一步降低辅料消耗,首钢京唐开发了热态脱硫渣、液态脱碳渣及铸余渣钢直接返回利用工艺。对热态渣、钢的可回收性进行了分析,并通过工业试验验证了工艺的应用效果。结果表明,回收利用5 t的脱硫渣,脱硫剂消耗可降低30%～40%,铁水温降相对减少10～15 ℃,总渣量减少30%～40%,同时可降低铁损,减少对环境的污染;对于脱碳渣,每炉回收热态渣20 t,可节约石灰3.2 t,若铁水硅质量分数小于0.15%,脱磷炉可不加石灰,钢铁料消耗相应减少2.4 kg/t,并且可取消萤石及轻烧的使用,可实现脱磷炉零辅料消耗;对于钢包铸余,通过控制高炉出铁量,将精炼工序RH/LF/CAS产生的热态精炼渣及钢包铸余兑入半钢包,连同半钢一起兑入脱碳炉中进行冶炼,铸余钢回包次数可达到6～8次,实现液态铸余直接回收。     

复吹转炉冶炼高级别管线钢低磷控制

随着铁水磷含量的增高,邯钢邯宝炼钢厂250t复吹转炉在冶炼高级别管线钢时对钢中磷含量的控制越来越难。从转炉脱磷的热力学和动力学理论两方面进行了分析,并针对性地制定了转炉吹炼过程去磷的有效措施,包括采用转炉留渣操作提高前期去磷效果、提高炉渣碱度、对于铁水磷质量分数高于0.12%的炉次采用少渣冶炼、吹炼过程枪位比优化前提高200mm和应用出钢下渣检测和滑板挡渣技术降低回磷等。转炉冶炼工艺优化后,转炉终点磷的质量分数平均值由优化前的0.0122%降低到优化后的0.0089%,钢包磷质量分数由0.0135%降低到0.0096%,为邯宝炼钢厂大批量生产优质高级别管线钢等洁净钢打下了基础。     

转炉冶炼低磷洁净钢的工艺开发和实践

 转炉具备冶炼低磷钢的生产能力,但生产超低磷9Ni钢,转炉脱磷工艺仍然是主要难点和研究重点。分析了钢水温度、炉渣碱度、FeO和渣量等对转炉脱磷的影响规律,并结合现场工装设备条件,对转炉双联法、三渣法、双渣法3种脱磷模式进行试验对比。双联脱磷工艺半钢温降大、单炉周期长、生产组织难度大,三渣法操作过程复杂、终点磷控制优势不明显。双渣法冶炼周期短,通过优化转炉脱磷工艺,实现了采用双渣法冶炼工艺生产超低磷钢,简化了超低磷钢转炉冶炼流程,提高了生产效率。研究了转炉脱磷主要工艺参数,分析得出采用脱碳氧枪喷头时,供氧流量按脱碳吹炼流量的83.5%控制,可达到良好的脱磷效果并减少铁水碳的烧损;脱磷期半钢碳含量不宜控制过低,半钢碳质量分数为3.0%～3.5%时能保证前期的脱磷效果和脱碳期的热量。脱磷期温度控制在1 300～1 350 ℃,脱磷率较高也有利于炉渣熔化。炉渣碱度为1.8～2.2时,可保证较高的脱磷率和化渣效果。一次倒渣量40%以上,脱碳期终点温度按1 590～1 610 ℃控制,终渣FeO质量分数不小于20%,终渣碱度大于6,转炉终点磷质量分数可降低到0.002%以下。采用下渣检测系统和滑板挡渣操作,严格控制下渣量,出钢采用磷含量低的合金,炉后钢水增磷可控制在小于0.000 5%。通过工业试验,实现了铸机成品磷质量分数小于0.002%。     

高炉- 转炉区段铁水运输温降综述

节能降耗是钢铁企业长期发展的核心内容,高温铁水作为冶炼过程中能量流的载体,铁水温度始终是降低钢铁生产成本、保障钢铁产品质量的关键因素之一。综述了高炉- 转炉区段铁水热量损失的主要方式和影响因素,分析了铁水运输过程温降的关键问题,指出了新型界面技术——“一包到底”模式,是铁水运行周期短、温降小的基本保障。钢铁企业还可以通过研制铁水覆盖剂,减小铁水面散热;优化铁水包保温结构,包括增设绝热层和保温盖等措施,有望为进一步减小铁水温降提供参考和依据。     

含硫钢冶炼工艺的研究与应用

针对传统含硫钢冶炼工艺存在的问题,介绍含硫钢生产的难点。通过研究电炉出钢复合脱氧剂块加精炼促进剂合成渣洗技术、低硫容量炉渣的研究、硫合金化工艺的研究与开发、钙处理技术优化、开发VD炉梯形吹氩控制技术、软吹工艺控制等工艺技术优化,形成一套成熟的含硫钢冶炼控制新技术,提高钢水洁净度,获得钢水良好的可浇性。VD真空处理后硫损失控制不超过0.005%,实现含硫钢的批量稳定生产,产品质量稳定,满足高端客户的需求。