钢渣替代烧结白灰的试验

钢渣中含有大量能够循环利用的钙、铁、镁等成分,替代熔剂用于烧结过程是钢渣循环利用的重要途径之一。为提高钢渣在烧结过程中的使用比例,回收利用钢渣中的有用成分,采用XRD、矿相显微镜、微型烧结装置和烧结杯装置对某钢厂转炉钢渣进行了替代烧结白灰的试验研究。结果表明,钢渣的矿物组成主要是RO相(MgO、FeO和MnO的固溶体)、硅酸二钙、硅酸三钙等;钢渣作为熔剂用于烧结能够促进液相生成,提高液相流动性;钢渣搭配优质白灰替代部分低质白灰能够提高烧结矿的成品率和平均粒径,降低固体燃耗。     

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。     

生物质灰渣改质对钢渣中磷富集行为的影响

随着天然磷矿石资源的日益枯竭,转炉钢渣中的磷已被视为重要的替代资源之一,其回收利用越来越受到重视。利用生物质灰渣中氧化钾含量高的特点,研究了其改质钢渣对含磷固溶体生成及磷元素富集行为的影响,并通过水化实验分析了改质前后磷的浸出情况。结果表明：添加生物质灰渣可促进钢渣中2Ca O·Si O₂-3Ca O·P₂O₅固溶体体积增大及磷的富集,并最终生成新的2Ca O·Si O₂-2K₂O·Ca O·P₂O₅固溶体;相比于草莓和番茄灰渣,大豆灰渣改质后含磷固溶体生成量较高,磷的浸出效果最好。     

MgO和MnO对CaO-SiO2-Fe2O3-P2O5渣的物相影响

转炉渣中的磷主要存在于n2CaO·SiO2-3CaO·P2O5（以下简记为nC2S-C3P）固溶体的富磷相中。为了深入理解转炉渣的物相,便于有效富集钢渣中的磷,研究MgO和MnO含量的变化对CaO-SiO2-Fe2O3-P2O5渣中nC2S-C3P固溶体的磷含量及渣结晶物相的影响,并对其进行热力学分析。结果表明：在CaO-SiO2-Fe2O3-P2O5四元渣系中加入少量MgO或MnO,可以在一定程度上提高nC2S-C3P固溶体中的磷含量;继续提高MgO或MnO含量,固溶体中的磷含量不再发生变化。随着MgO或MnO的加入,富铁相增多,有利于钢渣的磁选分离。     

转炉钢渣磷富集与应用的技术研究

介绍了目前转炉钢渣磷富集的技术与研究现状及主要存在的问题,在对钢渣中磷的赋存状态分析的基础上,以回收高品位磷资源为主要目的,提出通过对转炉钢渣进行熔融改质处理,实现钢渣中磷的充分富集,促进形成高品位大结晶的富磷相。本研究对促进企业节能减排和冶金废渣高效综合利用等具有重要意义。     

转炉钢渣的物理化学和矿物特性分析

 为了合理回收转炉钢渣中的铁,以临钢钢渣为原料,采用光谱半定量全分析、X衍射、扫描电镜、和电子探针等方法分析试样的物理化学和矿物特性,并对原渣的粒度和金属分布进行测定。结果表明：转炉钢渣中主要物相是硅酸二钙、硅酸三钙和熟石灰,含铁物相主要有金属态（Fe）、简单化合态（Fe2O3、Fe3O4、Fe2O3·nH2O和FeCO3等）、铁酸盐（2CaO·Fe2O3等）和固溶体（MgO·2FeO）,全铁品位高达23.39%,分布比较分散;钢渣比较难磨且具有选择性破碎特性。研究结果为后续钢渣加工和综合利用提供了依据。     

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。     

影响鞍钢转炉渣安定性的矿物相研究

由于鞍钢转炉钢渣存在体积安定性不良等问题,严重制约了钢渣的再利用途径和范围。采用扫描电子显微镜的X射线能谱仪等手段观察了鞍钢转炉渣的矿物形貌,测定了矿物的元素成分,并对不同时期转炉渣中f-CaO与f-MgO的含量进行化学分析,以明确f-CaO、RO相和f-MgO等对钢渣安定性的影响规律。结果表明:1)鞍钢转炉钢渣中主要矿物相为C2S、铁铝钙、镁铁相固溶体和少量C3S、f-CaO与f-MgO;2)鞍钢转炉渣中RO相的主要组织为镁铁相,质量分数为10%~20%,MgO/FeO的典型比例约为1∶2;3)鞍钢转炉渣f-CaO质量分数为2.08%~7.79%,f-MgO质量分数为0.16%~0.41%;4)微观形貌和化学分析结果均证明鞍钢转炉钢渣安定性的主要影响因素为f-CaO含量;5)游离氧化镁的单相组织极少,对转炉渣的安定性影响主要取决于RO相。     

脱磷转炉内成渣路线的理论研究

以CaO-SiO2-FeO三元渣系为基，利用正规溶液模型计算了不同碱度、炉渣组分对于脱磷转炉内磷分配比和终点磷含量的影响规律；同时，采用Factsage软件计算了不同脱磷渣系的液相线温度，考察了添加不同炉渣组元对于渣系液相线温度的影响规律。综合理论计算结果，得到脱磷转炉适宜的成渣路线为铁质成渣路线，脱磷初渣成分为15%CaO-44%SiO2-41%FeO，中期渣成分为53%CaO-25.5%SiO2-21.5%FeO,后期固磷渣成分为63.6%CaO-30.3%SiO2-6.1%FeO。可为脱磷转炉的生产操作提供参考。     

转炉冶炼终点磷的预报模型

根据现场的冶炼工艺和生产数据，研究了转炉冶炼终点磷的预报方法；采用机理模型和偏最小二乘模型分析了终点磷的影响因素；建立了基于偏最小二乘回归的转炉终点磷的预报模型。结果表明，训练样本在终点磷的绝对误差为±0.003%，在控制精度范围内命中率达87.26%，测试样本在此精度范围内的命中率达到8627%。     

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.     

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。     

复吹转炉双联工艺冶炼X80管线钢脱磷试验研究

结合某厂生产X80管线钢实际状况,对复吹转炉双联工艺的炼钢脱磷过程进行试验,研究转炉炉渣碱度和氧化性对脱磷的影响。结果表明：在铁水磷含量为0.118%和0.116%,脱磷炉和脱碳炉终点渣碱度CaO/SiO₂分别为1.6～2.0、3.3～4.1,T.Fe含量分别为10%～15%、20%～35%的条件下,脱磷炉脱磷率最高达50.85%,平均为38.35%,终点脱磷率最高为95.69%,平均为94.88%,冶炼终点钢水磷含量控制在0.007%以下,最低0.005%,满足X80管线钢生产要求。     

脱磷炉利用脱碳炉返回渣的试验

为了达到节能降耗的目的,脱磷炉采用回吃脱碳炉返回渣的工艺。主要研究了脱碳炉渣的熔化特性以及作为炉料在脱磷炉中的应用效果。结果表明,通过每炉次加入约3.5t的脱碳炉渣,可平均节约1.01t石灰,4.71kg/t钢铁料消耗,脱磷炉终点炉渣的岩相组成主要由硅酸二钙、RO相、玻璃相和少量的金属铁粒组成。加入返回渣后脱磷炉终点炉渣中硅酸二钙和铁酸二钙含量有所增加,玻璃相含量降低,炉渣碱度有所升高,脱磷炉终点钢水成分控制水平有所提高。由此表明,采用脱碳炉渣返回脱磷炉循环利用减少了石灰等原辅料和钢铁料消耗,同时达到了预期的脱磷效果。     

攀钢半钢转炉少渣炼钢新工艺开发和应用

首先针对SRP炼钢工艺存在的问题进行了介绍,目前该工艺除新建钢厂外,很难在绝大多数已建成钢铁厂推广采用,然后对半钢转炉炼钢不适宜采用当前流行的MURC工艺的原因进行了详细阐述。以攀钢西昌钢钒200 t转炉为依托,在半钢转炉脱磷理论分析的基础上,提出了"一炉全留渣、一炉倒出大半"的半钢转炉热态渣循环利用新工艺,在实际应用中取得了显著的效果,转炉脱磷效率有很明显的提高,转炉各种辅料消耗平均降至47.64 kg/t,石灰消耗平均为13.95 kg/t,同时对于降低钢铁料消耗、提高转炉寿命也有很好的作用。     

鞍钢超低磷钢生产实践

针对不同的工艺路线开展了超低磷钢生产技术研究,结合各生产线的装备特点,开发出各自的深脱磷方法。实现了双渣法转炉出钢磷含量小于0.006 0%、双联法转炉出钢磷含量在0.003 0%～0.005 0%之间的目标,并在生产超低磷钢试验中磷含量达到了0.001 8%的实绩。     

炼钢厂含铁固体废弃物资源化回收利用

首钢京唐钢铁联合有限责任公司是首钢搬迁调整的重要载体,钢铁厂的建设并非是污染物的转移,而是按照循环经济的理念,做到固体废弃物接近“零排放”。重点论述了首钢京唐炼钢厂转炉一次除尘灰、炉渣、余钢等固体废弃物的处理难点及工艺控制点,并结合京唐公司“全三脱”工艺特点,相继开发了脱碳炉热态渣返回脱磷炉、钢包铸余渣返回脱磷半钢包回收利用等技术,实现了炼钢厂固体废弃物的厂内循环利用。     

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%。     

应用COMI炼钢工艺控制转炉脱磷基础研究

 基于转炉炼钢过程脱磷的热力学分析和计算,以控制转炉冶炼过程脱磷期温度为出发点,提出一种利用CO2气体代替部分O2进行吹炼的转炉炼钢新工艺,即COMI炼钢工艺。研究发现：COMI炼钢工艺能有效控制转炉熔池温度,降低半钢和一倒钢液磷含量,同时可有效减少炉渣铁损,为转炉高效脱磷提供了一种新思路。