專利名稱：一種以轉(zhuǎn)爐渣為原料的鐵水脫磷劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及火法冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及魚雷罐或鐵水包的鐵水噴粉脫磷預(yù)處理。
背景技術(shù)：
磷是絕大多數(shù)鋼種中的有害元素。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，用戶對鋼質(zhì)量的要求不斷提高。例如，對于低溫用鋼、海洋用鋼、抗氫致裂紋鋼和部分厚板用鋼，除了要求極低的硫含量以外，也要求鋼中的磷含量＜0.01％或0.005％。此外，為了降低氧氣轉(zhuǎn)爐鋼的生產(chǎn)成本和實(shí)施少渣煉鋼，也要求鐵水磷含量＜0.015％。因此，80年代以來許多冶金工作者致力于研究鐵水“三脫”預(yù)處理問題，開發(fā)了各種處理方法。根據(jù)所用容器的不同，可分為兩類一種是在盛鐵水的鐵水包或魚雷罐型混鐵車中進(jìn)行脫磷；另一種是在轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行鐵水脫磷預(yù)處理。這兩種方法在工業(yè)上均得到了實(shí)際應(yīng)用。
鐵水“三脫”預(yù)處理是為了生產(chǎn)高純凈鋼而發(fā)展起來的技術(shù)，其中心問題是脫磷。其工藝合理性體現(xiàn)在從熱力學(xué)上分析，鐵水溫度比鋼水溫度低有利于脫磷，而且鐵水中碳含量高，增加了磷的活度，有利于脫磷；從動力學(xué)上分析，脫碳反應(yīng)不易發(fā)生而脫磷反應(yīng)容易在渣-鐵界面發(fā)生，越是溫度低越是如此。
石灰渣系和蘇打渣系是目前工業(yè)應(yīng)用的兩類鐵水脫磷劑。蘇打渣系能使鐵水同時脫磷脫硫，但是由于蘇打灰成本高，會引起鐵水溫度大幅度下降、以及對耐火材料的侵蝕和一系列環(huán)境污染等方面的問題，受到一定的限制。
因此，目前由石灰、螢石、氧化鐵等組成的石灰系脫磷劑應(yīng)用較為普遍。但這種脫磷劑在實(shí)際應(yīng)用時存在以下問題(1)初期成渣速度較慢，在噴吹處理中容易發(fā)生噴濺；(2)脫磷劑一般含螢石6-15％，對耐火材料的侵蝕較嚴(yán)重，而且脫磷渣中的氟化物對土壤有污染，不利于環(huán)境保護(hù)；(3)脫磷劑成本偏高；(4)脫磷終渣中自由CaO較高，不利于脫磷渣的綜合利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種以轉(zhuǎn)爐渣為原料的環(huán)保型鐵水脫磷劑，不僅可以大幅度降低脫磷劑成本，而且可以減少脫磷渣中氟化物和自由CaO含量，有利于脫磷渣的進(jìn)一步利用，同時也減少了煉鋼總渣量，有利于環(huán)境保護(hù)。
轉(zhuǎn)爐渣的主要成分是硅酸鈣、鐵酸鈣以及鐵、錳、鈣、鎂的其他氧化物。大部分轉(zhuǎn)爐渣經(jīng)過處理，消除因f.CaO引起膨脹崩壞因素后，可作填埋材料、道路材料、建筑材料如鋼渣水泥和鋼渣磚等墻體材料、鋼渣肥料等，此外，由于轉(zhuǎn)爐渣含有CaO和FeO，可作為部分原料返回高爐、燒結(jié)而循環(huán)使用。
對轉(zhuǎn)爐渣的脫磷能力進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐終渣磷分配比的實(shí)際值與計算值之間有明顯差別，即轉(zhuǎn)爐渣的脫磷能力沒有得到充分的發(fā)揮，磷在渣金之間沒有達(dá)到平衡。其主要原因是吹煉初期造渣未能最佳化、渣量過剩、動力學(xué)條件的不足等。由于通常鐵水預(yù)處理溫度在1300～1400℃，比轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)溫度(1650℃左右)明顯低，這意味著在鐵水溫度下轉(zhuǎn)爐渣有更大的脫磷能力。因此，基于轉(zhuǎn)爐渣的脫磷能力以及轉(zhuǎn)爐渣本身已經(jīng)預(yù)熔的特點(diǎn)，完全可以作為鐵水脫磷劑使用，替代常規(guī)石灰渣系脫磷劑中的石灰、氧化鐵等成分。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的鐵水脫磷劑，含有如下組分轉(zhuǎn)爐渣 20～50石灰 15～28鐵氧化物 20～43以上為重量百分比。
本發(fā)明所述的鐵水脫磷劑還進(jìn)一步包含螢石、蘇打、石灰石中的一種或一種以上，其占鐵水脫磷劑總量的重量百分比分別為，0＜螢石≤3
0＜蘇打≤30＜石灰石≤3。
轉(zhuǎn)爐渣可以是常規(guī)煉鋼轉(zhuǎn)爐渣，也可以是冶煉脫磷鐵水的脫碳渣，其作用兼顧石灰和鐵氧化物；石灰作為脫磷劑的堿劑，以高活性CaO形式存在，而不以鐵酸鹽形式存在，高活性CaO快速溶化后，即與渣中P2O5形成3CaO.P2O5；鐵氧化物為氧化劑，為P的氧化提供固體氧源，同時有助于石灰的熔化；鐵氧化物為FeO和Fe2O3，或者為FeO、Fe2O3中任一種；鐵氧化物可以是燒結(jié)礦或軋鋼鐵皮，也可以是轉(zhuǎn)爐煙塵或燒結(jié)除塵灰。
螢石為助熔劑，提高石灰的熔化速度；蘇打可同時脫磷脫硫，可以提高石灰系脫磷劑的脫磷能力；石灰石在鐵水溫度下會發(fā)生CaCO3的分解反應(yīng)()而吸熱，使得反應(yīng)界面溫度下降，有利于脫磷反應(yīng)的進(jìn)行；所述的轉(zhuǎn)爐渣由CaO、SiO2、MnO、FeO、Fe2O3、MgO、Al2O3、P2O5、S等組成；其中，所述的轉(zhuǎn)爐渣中所含的CaO/SiO2為2.0～4.5，所含的P2O5≤2.5％；所述的石灰中CaO含量≥85％；所述的鐵氧化物中氧化鐵含量≥70％；所述的蘇打中Na2CO3含量≥95％；所述的螢石中CaF2含量≥85％。
鐵水噴粉脫磷要求將轉(zhuǎn)爐渣、石灰、鐵氧化物、螢石、蘇打、石灰石等磨粉，攪拌均勻，即可應(yīng)用于魚雷罐或鐵水包的鐵水噴粉脫磷預(yù)處理。
本發(fā)明的有益效果與現(xiàn)有技術(shù)的脫磷劑相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)脫磷劑中轉(zhuǎn)爐渣比例達(dá)20～50％，顯著降低了生產(chǎn)成本；(2)每使用1kg/t.p轉(zhuǎn)爐渣，可節(jié)省石灰0.5kg/t.p；(3)脫磷劑在脫磷的過程中，同時具有20％以上的脫硫率；(4)脫磷劑熔點(diǎn)低，在較低溫度下，可以快速成渣；(5)脫磷劑中石灰以高活性CaO形式存在，脫磷產(chǎn)物為穩(wěn)定的磷酸鈣，避免了后期煉鋼的回磷反應(yīng)；(6)噴粉處理過程中噴濺發(fā)生率顯著降低；(7)脫磷終渣中自由CaO含量明顯降低，全部在1％以下；
(8)脫磷劑中螢石比例低，≤3％，減輕了脫磷劑對魚雷罐耐火材料的侵蝕；同時脫磷終渣中F含量明顯降低，全部在1％以下，有利于環(huán)境保護(hù)；(9)脫磷劑原料為廢棄轉(zhuǎn)爐渣，成本低廉，有利于環(huán)境保護(hù)，降低了煉鋼的總渣量。
具體實(shí)施例方式
表1所示為本發(fā)明的實(shí)施例。表2所示為比較例。
表1

表2

實(shí)施例1實(shí)施例1鐵水脫磷劑組成見表1。在250kg感應(yīng)爐內(nèi)，裝入鐵水100kg，在1400℃進(jìn)行噴粉處理，噴吹N2氣或Ar氣；噴吹壓力0.2～0.3Mpa，氣體流量0.4～0.5Nm3/h，粉劑噴吹速度200～800g/min，噴吹4kg鐵水脫磷劑。
本發(fā)明實(shí)施例1的鐵水脫磷劑與比較例相比較，其結(jié)果見表3。
表3

實(shí)施例2實(shí)施例2鐵水脫磷劑組成見表1。在250kg感應(yīng)爐內(nèi)，裝入鐵水100kg，在1350℃進(jìn)行噴粉處理，噴吹N2氣或Ar氣；噴吹壓力0.2～0.3Mpa，氣體流量0.4～0.5Nm3/h，粉劑噴吹速度200～800g/min，噴吹4kg脫磷劑。
本實(shí)施例的鐵水脫磷劑與常規(guī)脫磷劑相比較，其結(jié)果見表4。
表4

實(shí)施例3實(shí)施例3鐵水脫磷劑的組成見表1。在320噸魚雷罐中進(jìn)行鐵水預(yù)處理，鐵水預(yù)脫磷溫度范圍1300～1400℃；本實(shí)施例的鐵水脫磷劑與常規(guī)脫磷劑相比較，其結(jié)果見表5。
表5

實(shí)施例4實(shí)施例4鐵水脫磷劑的組成見表1。
在320噸魚雷罐中進(jìn)行鐵水預(yù)處理，試驗(yàn)條件同實(shí)施例3。
本實(shí)施例的鐵水脫磷劑與常規(guī)脫磷劑相比較，其結(jié)果見表6。
表6

實(shí)施例5實(shí)施例5鐵水脫磷劑組成見表1。在250kg感應(yīng)爐內(nèi)，裝入鐵水100kg，在1350℃進(jìn)行噴粉處理，噴吹N2氣或Ar氣；噴吹壓力0.2～0.3Mpa，氣體流量0.4～0.5Nm3/h，粉劑噴吹速度200～800g/min，噴吹4kg脫磷劑。
本實(shí)施例的鐵水脫磷劑與常規(guī)脫磷劑相比較，其結(jié)果見表7。
表7

實(shí)施例6實(shí)施例6鐵水脫磷劑組成見表1。在250kg感應(yīng)爐內(nèi)，裝入鐵水100kg，在1400℃進(jìn)行噴粉處理，噴吹N2氣或Ar氣；噴吹壓力0.2～0.3Mpa，氣體流量0.4～0.5Nm3/h，粉劑噴吹速度200～800g/min，噴吹4kg鐵水脫磷劑。
本發(fā)明實(shí)施例6的鐵水脫磷劑與比較例相比較，其結(jié)果見表8。
表8

實(shí)施例7實(shí)施例7鐵水脫磷劑的組成見表1。在320噸魚雷罐中進(jìn)行鐵水預(yù)處理，鐵水預(yù)脫磷溫度范圍1300～1400℃；本實(shí)施例的鐵水脫磷劑與常規(guī)脫磷劑相比較，其結(jié)果見表9。
表9

實(shí)施例8實(shí)施例8鐵水脫磷劑的組成見表1。
在320噸魚雷罐中進(jìn)行鐵水預(yù)處理，鐵水預(yù)脫磷溫度范圍1300～1400℃。
本實(shí)施例的鐵水脫磷劑與常規(guī)脫磷劑相比較，其結(jié)果見表10。
表10

使用以轉(zhuǎn)爐渣為原料的鐵水脫磷劑處理了10萬多噸鐵水，生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)果表明以轉(zhuǎn)爐渣為原料的鐵水脫磷劑的脫磷效果(脫磷率、單耗、時間等)與常規(guī)脫磷劑相當(dāng)，且處理溫降有所降低，每噸脫磷劑成本降低100元以上，并可有效抑制預(yù)處理渣的粉化(降低了脫磷渣中的f.CaO)，有利于預(yù)處理渣的再利用，由此開辟了廢棄物高附加值利用的新途徑。
權(quán)利要求
1.一種以轉(zhuǎn)爐渣為原料的鐵水脫磷劑，其特征在于，含有如下組分，轉(zhuǎn)爐渣 20～50石灰 15～28鐵氧化物 20～43以上為重量百分比。
2.如權(quán)利要求1所述的以轉(zhuǎn)爐渣為原料的鐵水脫磷劑，其特征在于，還進(jìn)一步包含如下螢石、蘇打、石灰石中的一種或一種以上，其占鐵水脫磷劑的總量的重量百分比分別為0＜螢石≤30＜蘇打≤30＜石灰石≤3。
3.如權(quán)利要求1所述的以轉(zhuǎn)爐渣為原料的鐵水脫磷劑，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)爐渣中所含的CaO/SiO2為2.0～4.5。
4.如權(quán)利要求1所述的以轉(zhuǎn)爐渣為原料的鐵水脫磷劑，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)爐渣中所含的P2O5≤2.5％。
5.如權(quán)利要求1所述的以轉(zhuǎn)爐渣為原料的鐵水脫磷劑，其特征在于，所述的石灰中CaO含量≥85％。
6.如權(quán)利要求1所述的以轉(zhuǎn)爐渣為原料的鐵水脫磷劑，其特征在于，所述的鐵氧化物中氧化鐵含量≥70％。
7.如權(quán)利要求1所述的以轉(zhuǎn)爐渣為原料的鐵水脫磷劑，其特征在于，所述的蘇打中Na2CO3含量≥95％。
8.如權(quán)利要求1所述的以轉(zhuǎn)爐渣為原料的鐵水脫磷劑，其特征在于，所述的螢石中CaF2含量≥85％。
9.如權(quán)利要求1或5所述的以轉(zhuǎn)爐渣為原料的鐵水脫磷劑，其特征在于，所述的鐵氧化物可以是燒結(jié)礦或軋鋼鐵皮，也可以是轉(zhuǎn)爐煙塵或燒結(jié)除塵灰。
全文摘要
一種以轉(zhuǎn)爐渣為原料的鐵水脫磷劑，其組分為(wt％)轉(zhuǎn)爐渣20～50、石灰15～28、鐵氧化物20～43、螢石0～3、蘇打0～3、石灰石0～3。本發(fā)明中的轉(zhuǎn)爐渣比例達(dá)20～50％，鐵氧化物可以是燒結(jié)礦或軋鋼鐵皮，也可以是轉(zhuǎn)爐煙塵或燒結(jié)除塵灰，顯著降低了生產(chǎn)成本；可節(jié)省石灰；熔點(diǎn)低，在較低溫度下可以快速成渣；脫磷劑中石灰以高活性CaO形式存在，脫磷產(chǎn)物為穩(wěn)定的磷酸鈣，避免了后期煉鋼的回磷反應(yīng)；噴粉過程中噴濺發(fā)生率顯著降低；脫磷終渣中自由CaO含量明顯降低；螢石比例低，減輕了對魚雷罐耐火材料的侵蝕；同時脫磷終渣中F含量明顯降低，有利于環(huán)境保護(hù)；原料為廢棄轉(zhuǎn)爐渣，降低了煉鋼的總渣量。
文檔編號C21C7/064GK1524969SQ0311557
公開日2004年9月1日 申請日期2003年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月28日
發(fā)明者陳兆平 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司