煉鋼含鐵固態廢棄物在轉爐上的綜合利用

陳志忠 姜黎安 張道剛 張盛昌 趙付強

(安陽鋼鐵股份有限公司)

煉鋼含鐵固態廢棄物在轉爐上的綜合利用

陳志忠 姜黎安 張道剛 張盛昌 趙付強

(安陽鋼鐵股份有限公司)

煉鋼產出的含鐵固態廢棄物經處理后加工成各類制品供轉爐煉鋼使用,走短流程循環利用道路,改善了爐渣的性能,降低了工序能耗,提高了鋼鐵料吸收率,解決了煉鋼廠多種含鐵廢棄物綜合利用的難題,取得了顯著的經濟效益和社會效益。

煉鋼含鐵廢棄物 轉爐 循環利用

0 前言

在煉鋼過程中,必將產生大量的氧化鐵皮、煙道灰和除塵污泥等煉鋼含鐵固態廢棄物。將這些含鐵廢棄物根據煉鋼對爐料的不同功能要求,結合其不同特性,固結處理后制成多種制成品,替代部分或全部廢鋼直接用于轉爐煉鋼,走短流程循環利用道路,不僅可以回收固態廢棄物中的鐵和氧化鈣,還可利用它含有較高的 FeO而在轉爐造渣中改善爐渣的性能,加速石灰的熔化,提高脫磷、硫效率,縮短吹氧時間,減少氧氣消耗,達到降低金屬料消耗、降低煉鋼成本、治理污染、節約能源的目的。

1 煉鋼固態廢棄物綜合利用概況

目前煉鋼固態含鐵廢棄物的利用方法總的來說分為四大類:

1)燒結制球做煉鐵原料,長流程循環利用。將煉鋼固態含鐵廢棄物作為燒結原料制成燒結球團礦,進入高爐做高爐爐料使用。

2)燒結制球做煉鋼原料,中流程循環利用。將煉鋼固態含鐵廢棄物作為燒結原料制成燒結球團礦,進入轉爐做轉爐冷卻爐料使用。

3)加工處理后,高附加值利用。將煉鋼固態含鐵廢棄物進行處理將其加工成還原鐵粉、鐵紅、磁材、聚合硫酸鐵等高附加值產品。

4)直接成型做煉鋼原料,走短流程循環利用。將煉鋼固態含鐵廢棄物加工成具有一定強度的球團、方塊等各類制成品,經烘烤干燥后在轉爐煉鋼時直接代替生鐵塊、廢鋼等入爐冶煉。

煉鋼固態含鐵廢棄物經燒結制球后進入高爐冶煉,雖能利用高爐還原性氣氛把鐵還原出來,但轉爐污泥和煙塵灰熔化溫度低 (大約在1150℃)、軟化區間狹窄、熔化速度快 (超過1200℃就嚴重結瘤)[1],不能滿足高爐內要有良好透氣性的要求,從能耗、操作和成本等方面來說此法都不科學;燒結制球直接加入轉爐在工藝上雖可行,但燒結工藝制球成本較高在100元 /t～120元 /t左右,對降本不利和不能滿足快速循環的目的;加工處理后,高附加值利用目前尚處于研究階段,還未見投入工業應用的報道;直接成型干燥后作為煉鋼原料,能夠滿足煉鋼對入爐含鐵材料的不同功能需求,可起到回收鐵、冷卻、化渣、脫磷、脫硫等效果[2],達到快速綜合利用的目的。

2 煉鋼含鐵固態廢棄物制成品生產工藝

2.1 煉鋼含鐵固態廢棄物制品生產

將氧化鐵皮、煙道灰和除塵污泥等煉鋼含鐵固態廢棄物與粘結劑適當配比混勻后,利用高壓成型機械壓制成具有一定強度的球狀或塊狀固體,經干燥后隨廢鋼直接入爐。

其生產工藝流程為:初始給料機→傳送皮帶→旋轉篩分器→雜物去除槽→傳送皮帶→攪拌機料斗→攪拌機→傳送皮帶→壓球機料斗→篩粉皮帶→壓球機→成品球皮帶→成品球運輸框。

含鐵廢料制成品的主要化學成分見表1。

表1 氧化鐵皮、煙道灰和除塵污泥制成品的平均成分%

2.2 煉鋼含鐵固態廢棄物制品利用

煉鋼含鐵固態廢棄物制品使用可以作為機械廢鋼、生鐵塊等廢鋼由廢鋼斗直接加入轉爐,也可運送到轉爐高位料倉當做散裝料與石灰、白云石交替使用,其使用的原則是:開吹前提前加入,隨第一批渣料加入,第二批小批量加入。另外,鑒于后期加入含鐵廢料可能增加鋼水的氧化性,吹煉9min后不再加入。

這種方式使用方便,操作簡單,可替代部分廢鋼使用,避免了隨廢鋼入爐時廢料含粉、含水在加入過程中對環境造成的污染和安全隱患。

3 效果及分析

在其它條件相同時,隨機抽查100爐使用和不使用轉爐含鐵廢料制品,其結果分析如下:

3.1 終點鋼水磷含量

轉爐吹煉終點鋼水磷含量的分布狀態柱狀圖,如圖1所示。

圖1 鋼水終點磷含量分布狀態圖

由圖1可以得出,吹煉終點的鋼水磷含量呈正態分布狀態,分析說明:從爐渣的脫磷能力來看,使用含鐵廢料時化渣效果明顯優于不使用含鐵廢料的造渣工藝。

3.2 爐渣的氧化性

轉爐爐渣氧化鐵含量與鋼水終點碳含量的關系圖,如圖2所示。

通過分析圖2可以得出,在鋼水終點含碳量相同的條件下,爐渣中 TFe含量在使用含鐵廢料時數值偏低,在正常條件下較高,這是因為在使用含鐵廢料條件下,終點前降槍操作較好,使得爐渣中 TFe含量較低,降低了冶煉過程中的鐵損,提高了金屬收得率。

圖2 爐渣氧化鐵含量與鋼水終點碳的關系圖

3.3 成渣時間分析

在使用煉鋼含鐵廢料條件下平均化渣時間比正常生產條件縮短18 s,滿足了初期渣要早化要化透的要求。轉爐成渣時間對比如圖3所示。

圖3 正常生產與試驗條件下成渣時間對比圖

4 結語

1)煉鋼產出的含鐵固態廢棄物,經處理后加工成各類制品供轉爐煉鋼使用,解決了煉鋼含鐵廢料使用時因含粉塵、水分多造成的環境污染和潮濕放炮現象,實現了安全、清潔生產;

2)降低了終點爐渣的 TFe含量,減小了轉爐的鐵損,回收了廢料中的鐵,實現了煉鋼含鐵廢料的短流程循環;

3)優化了煉鋼工藝,提高了轉爐初期爐渣堿度,提高了脫磷、硫效率;

4)可以替代部分廢鋼,降低了金屬料消耗,可以替代部分造渣劑,減少了石灰消耗,縮短了吹氧時間,降低了氧氣的消耗量,降低了生產成本,取得了顯著的經濟效益和社會效益。

[1]曲英.冶金原理[M].北京:冶金工業出版社,1994:119-126.

[2]戴云閣,李文秀,龍騰春.現代轉爐煉鋼 [M].沈陽:東北大學出版社,1998:17-40.

IRON SOLID WASTE IN CONVERTER STEELMAKING UTI LIZATION AND PRACTICE

Chen Zhizhong JiangLian ZhangDaogang Zhang Shengchang Zhao Fuqiang
(Anyang Iron&Steel Stock Co.,Ltd)

Iron solid wastes from the steelmaking are treated processed into various products used for converter.This short process recyclingmethods,improving the performance of slag,reducing process energy consumption,increasing absorption of iron and steelmaterials,solving a variety of steel plantwaste utilization problem,and achieved remarkable economic and social benefits.

Steel iron waste Coverter Recycling

聯系人:姜黎安,廠長,高級工程師,河南.安陽(455004),安陽鋼鐵股份有限責任公司第二煉鋼廠;

2010——