钢渣处理及资源化利用技术现状与展望

介绍了钢渣产生及利用情况，分析了钢渣处理及利用难点及原因，重点介绍了国内外钢渣处理和利用技术现状及显热回收技术进展，并针对钢渣处理和利用技术发展趋势提出了建议。     

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。     

微波加热场中钢渣的还原脱磷行为

 在微波加热场条件下,对钢渣进行还原脱磷行为研究。结果表明：钢渣的吸波性能良好,不同组成钢渣在微波场中均具有较好的脱磷效果,脱磷率可达到51.35%～81.16%。碳当量和温度对脱磷的影响最显著,碳当量一般选择3～4倍较好。综合考虑影响脱磷效果的各种因素,确定微波处理钢渣脱磷的最佳工艺参数。     

微波碳热还原钢渣脱磷的升温特性

利用微波碳热还原方法,对转炉钢渣脱磷进行实验,研究了钢渣的升温特性。结果表明,在温度越高、粒度越细小和碳当量越大时,微波处理钢渣的脱磷效果越好和钢渣升温特性越快;钢渣种类对脱磷效果也有明显的影响。从而,确定了微波处理钢渣的工艺参数。     

钼酸铁的碳热还原

用水溶液沉淀法制备钼酸铁[Fe_2(MoO_4)_3]。用900～1100℃温度范围内获得的反应产物的热重法和X射线衍射法来研究石墨还原—碳化钼酸铁。又在700～800℃温度范围内研究了用一氧化碳的还原-碳化法。发现用石墨还原是通过产生铁和Magneli相而进行的,后者再还原成MoO_2和Fe_3Mo_3C,最后,在Fe_3Mo_3C消耗后,生成了Fe_2MoC。另一方面,用CO的还原-碳化,在生成MoO_2后,直接碳化成Mo_2C和Fe_2MoC,并未生成中间相Fe_3Mo_3C。     

循环钢渣与铜渣搭配利用的碳热还原

 通过理论分析,提出了铜渣与钢渣搭配利用的新工艺,并通过试验考察了含碳球团的还原和熔分情况,探讨了该工艺的可行性。铜渣和钢渣互为熔剂,促进了相互的还原过程,碱度为2.0时最有利于磷的还原,1 400 ℃还原30 min时磷的气化脱除率约为75%;碱度为1.0时最有利于铁氧化物的还原,1 200 ℃还原20 min时试样的金属化率达到92%。铜渣与钢渣的质量之比高于1.32时可以实现渣、铁分离,碱度为1.0时粒铁的收得率超过90%,磷在粒铁中的分布率接近45%。     

莱钢钢渣处理工艺及其资源化利用技术

阐述了莱钢钢渣处理工艺及其资源化利用技术;简要分析了莱钢钢渣处理工艺现状,总结了莱钢钢渣处理技术的独创性和规模水平;阐述了莱钢结合自身实际,在钢渣资源化循环利用的技术和应用领域取得的阶段性成果,提出了莱钢钢渣处理工艺及其资源化技术应用发展方向。     

高温碳热还原进行转炉渣资源化的研究

本文简要介绍了转炉渣资源化的研究进展并在感应炉中分别于1650℃和1800℃对转炉渣进行了碳热还原的实验研究.1800℃时转炉渣经碳热还原,渣中的磷有62.7％进入铁碳合金,32.8％气化,4.5％留在还原后的残渣中,可以除去95:5％的磷.转炉渣中的Fe、Mn可以全部还原成金属并被碳饱和;1800℃时转炉渣中的自由CaO可以与碳反应生成CaC2,还原后的转炉渣中主要物相是Ca2SiO4、Ca3SiO5和少量CaC2.     

熔融改质含磷钢渣碳热还原回收有价元素试验

 针对含磷转炉渣中磷、铁及锰等有价资源回收及有价元素回收后钢渣资源化利用的问题,通过理论计算、电阻炉试验、感应炉试验等研究手段,系统分析了熔融改质后的含磷钢渣碳热还原回收有价元素的热力学条件和影响规律。研究结果表明,还原温度为1 723 K、碱度为1.0~2.0时,低碱度有利于渣中铁、磷资源的回收;当炉渣碱度为1.0时,Fe₂O₃、P₂O₅、MnO还原率分别可达到99.50%、84.47%和3.26%,渣中铁元素和磷元素收得率分别为99.50%和68.69%;当碱度为1.5时,渣中Fe₂O₃、P₂O₅还原率分别为90.45%和63.73%,与碱度为1.0时相比还原率降低;当碱度为2.0时,渣铁未实现完全分离,渣中Fe₂O₃还原率为71.43%。在感应炉内对熔融改质工业渣碳热还原试验中,在碱度为1.0时,温度为1 723 K条件下,渣中铁元素收得率可以达到99%以上,磷收得率为47.18%;通过热力学分析可以发现,FeO、P₂O₅与MnO相比更容易被碳还原,在试验过程发现,FeO及P₂O₅先还原,反应20 min后渣中MnO开始被还原,整个还原过程中渣中MnO含量略有降低;碳热还原后渣中FeO质量分数仅为0.07%,渣中P₂O₅质量分数为0.93%,MnO质量分数为2.83%;利用FactSage对比改质渣还原前后物相组成可知,还原后渣中含铁物相(Ca₃Fe₂Si₃O₁₂)物相能得到有效控制,磷酸钙质量分数明显减少,渣中橄榄石相大幅度增加,提高了钢渣的应用范围,这为含磷钢渣有价元素回收及资源化利用提供了研究基础。     

微波碳热还原转炉渣气化脱磷反应的宏观动力学

在1 100~1 350℃,1 000Pa,3倍碳当量条件下,采用微波加热方法对碳还原转炉钢渣的气化脱磷反应进行了宏观动力学分析。结果表明,微波加热条件下,气化脱磷率为31.0%~35.7%,该气化脱磷反应为二级反应,活化能为55.52kJ/mol,并得到了气化脱磷反应速率常数与温度的关系式,同时界面化学反应为可能的限制性环节。通过提高反应温度、减小钢渣及焦炭粒度、增大反应物料接触面积,可提高气化脱磷反应的速率。研究结果为探明微波碳热还原脱磷反应的机理及速率问题,实现转炉钢渣在钢铁企业内部的循环利用提供了理论依据。     

焦炭还原脱磷转炉熔渣的气化脱磷试验

为了解决脱磷转炉熔渣中磷含量过高而不能直接实现转炉内循环利用的问题,在实验室进行了焦炭还原脱磷转炉熔渣热态试验,系统研究了不同碳当量、温度、碱度、FeO质量分数、氮气流量对气化脱磷率的影响规律。研究结果表明,试验采用2倍碳当量气化脱磷效果较好,气化脱磷率随着温度的升高而逐渐增加,1 733K时气化脱磷率为68.6%;气化脱磷率随着碱度的降低而逐渐增加,当碱度控制为1.4时气化脱磷率可以达到45.6%;FeO质量分数在10%～30%范围变化时,气化脱磷率随着FeO质量分数的增加先升高后降低,FeO质量分数为25%时气化脱磷率最高可以达到43.5%。气化脱磷率随着氮气流量的增加先升高后降低,氮气流量为80L/h时,气化脱磷率为45.37%。由SEM分析结果可知,脱磷炉渣中的磷主要富集在硅钙富集区域,气化脱磷反应后微区内磷分布无特殊规律。     

高磷钢渣气化脱磷影响因素的实验

 在脱磷剂种类和配比一定的条件下,借助微型烧结实验手段,研究了碱度、温度、配碳量和磷含量等因素对高磷钢渣气化脱磷率的影响规律。研究发现,碱度升高,钢渣气化脱磷率降低,温度升高,钢渣气化脱磷率升高;随着配碳量增加,钢渣气化脱磷率先升高后降低,磷含量增加,钢渣气化脱磷率升高,当磷含量达到一定水平后,磷含量对气化脱磷率的影响减弱,并最终确定了各因素的最佳状态。     

SiO2、Na2CO3对预还原烧结过程中气化脱磷的影响

白云鄂博铁精矿磷含量较高为0.08%(质量分数),且磷元素主要以氟磷灰石的形式存在。基于前期白云鄂博矿磷的赋存状态及白云鄂博矿预还原烧结工艺对脱磷影响的研究,同时为了开发利用其他中、高磷铁矿,研究了白云鄂博铁精矿预还原烧结过程中磷的气化脱除机制。利用FactSage热力学软件、XRD、SEM-EDS对比分析不同SiO2、Na2CO3添加量对预还原烧结过程中气化脱磷率、金属化率以及物相转变的影响。结果表明:最佳的SiO2、Na2CO3添加量(质量分数)分别为3%、1%,对应的脱磷率为31%,金属化率为96%,实现了预还原烧结过程中磷的有效脱除,进一步明确预还原烧结脱磷机制,为以后中、高磷铁矿脱磷的研究指明了方向。     

Experiment on dephosphorization process of “remaining slag double slag” in combined blown converter

The dephosphorization process test was carried out in a domestic converter steel plant by using the “remaining slag double slag” process technology. The results show that with the increasing of dephosphorization rate in early stage of converter, the end point dephosphorization rate increases continuously. The silicon content in molten iron has the greatest influence on the dephosphorization rate in early stage. According to the composition of molten iron, properly reducing the oxygen supply intensity, reducing the gas solid oxygen ratio，adding an appropriate amount of lime and sinter in early stage of smelting are conducive to the improvement of dephosphorization rate in early stage. Adding lime of 4-8kg per ton of molten steel in the first turn down stage does not affect the tapping temperature, which can improve the dephosphorization rate in the first turn down to end point stage and the end point dephosphorization rate at the same time. From the control effect of the end point, the alkalinity of the end point slag should not be less than 3.0, the mass fraction of FeO in the slag should be 16%-20%, and the end point tapping temperature should be appropriately reduced to 1610-1630℃, which is conducive to the improvement of the end point dephosphorization rate. By strengthening of the stirring of molten pool and promoting the balance of the steel slag reaction, it is conducive to improvement of the end point phosphorus distribution ratio, so as to further improve the end point dephosphorization rate.     

碳热还原转炉渣脱磷的试验

 对碳热还原转炉渣进行热力学分析,分别在二硅化钼高温电阻炉和500 kg顶底复吹多功能试验炉开展转炉渣碳热还原脱磷的实验室试验。结果表明,反应温度及动力学条件对脱磷率有较大影响,在电阻炉试验条件下,保证反应温度为1 500 ℃、碳当量为3.0、保温时间为30 min的情况下,可以获得30%左右的脱磷率。在顶底复吹多功能试验炉内,焦粉既作为还原剂也作为升温剂,焦粉与氧气反应放热可以保证脱磷反应在较高温度下进行,同时顶吹氧气对熔渣层的良好搅拌有利于脱磷反应速度进一步提高,试验过程脱磷率为84%,其中还原进入钢液的脱磷率为75.85%,气化脱磷率为8.15%。焦粉带入的硫有10.8%进入钢水,有6.25%进入炉渣。     

炼钢转炉脱磷的研究进展及展望

磷在钢中作为一种有害元素会危害钢材的塑性、韧性和可焊性等性能,如何高效地降低钢中的磷含量一直成为国内外钢铁企业的研究重点.总结并分析了转炉冶炼中造渣料、氧枪控制、底吹控制、冶炼温度和转炉渣成分对脱磷的影响,并以此为基础,对转炉脱磷技术的发展进行了展望,为钢铁企业的脱磷工艺提供理论依据和技术参考.     

碳热还原法回收不锈钢尾渣中铁和铬的试验

 在理论分析的基础上,对国内某钢厂不锈钢尾渣进行高温碳热还原试验研究,研究了碳当量、碱度、反应温度和保温时间对铁、铬还原率的影响。结果表明,增加碳当量、降低碱度和提高反应温度均能提高铁、铬的还原率,铁的还原率最高可以达到93.29%,铬的还原率最高为76.49%。其中碳当量较低时,铁、铬的还原率均较低,随着碳当量的增加,在铁的还原率趋于稳定后,铬的还原率会大幅上升;碱度为1.4～1.2时,铁和铬的还原趋于平缓;当保温时间超过60 min后,延长时间并不能显著地提高铁、铬的还原率。     

低碳铝镇静钢转炉炼钢低温脱磷工艺

对转炉脱磷进行热力学与动力学分析,介绍了低碳铝镇静钢转炉低温脱磷生产工艺,对该生产工艺过程参数进行了统计分析,并对过程炉渣进行了SEM、EDS、XRD分析.结果表明:通过降低平均出钢温度至1 617 ℃,碱度控制在2.4～3.0,TFe质量分数控制在12％～15％,转炉后期脱磷效率大大加强,冶炼后期调渣后TSC阶段渣钢...