茶維杰 和浩 楊冠龍 金勇 陳愛林 楊昌文

（紅河鋼鐵有限公司）

摘要：本要主要總結(jié)了煉鋼廠鋼渣回收利用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，主要從初期渣的形成時(shí)間、脫P(yáng)率、噴濺情況、終渣情況等方面討論了鋼渣的利用對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉過程的影響。

關(guān)鍵詞：鋼渣；脫磷；噴濺

鋼渣是在冶煉過程中由造渣材料、吹煉反應(yīng)產(chǎn)物、侵蝕脫落的耐火材料、金屬料帶入的雜質(zhì)等所組成的固體顆粒，是煉鋼過程中的副產(chǎn)物，其產(chǎn)量約為粗鋼產(chǎn)量的12% ～ 14%，目前我國(guó)鋼渣年產(chǎn)量已高達(dá)1億t^[1-2]。鋼渣中還含有一定量氧化鐵等金屬元素，鋼渣中的各成分含量因煉鋼技術(shù)條件、操作水平、爐型結(jié)構(gòu)、操作工藝等不同而有所差別。而煉鋼冶煉以鐵水、廢鋼作為原料，所以鋼渣經(jīng)過處理后再次回收利用，對(duì)于煉鋼生產(chǎn)來說有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

1  煉鋼基本情況

1.1  設(shè)備情況

紅鋼煉鋼廠現(xiàn)有50噸頂吹轉(zhuǎn)爐2座，四機(jī)四流小方坯弧形連鑄機(jī)2臺(tái)、五機(jī)五流小方坯弧形連鑄機(jī)1臺(tái)，主要生產(chǎn)鋼種為HRB400G、HRB400E、HPB300及其它低合金鋼。

1.2  煉鋼鋼渣情況

表1.1為煉鋼廠2019年6—12月份鋼渣情況，從表中可以看出煉鋼在生產(chǎn)過中每月所產(chǎn)生的鋼渣量巨大，如果將這些鋼渣經(jīng)過球磨水洗、篩分、磁選等工藝處理再回收利用將產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益。

表1.1 煉鋼廠2019年6—12月鋼渣量

表1.2為煉鋼廠鋼渣磁選顆粒的化學(xué)成分，從表中可以看出磁選后的鋼渣TFe含量達(dá)到了56.38%，將磁選顆粒再次入爐冶煉具有較高的利用價(jià)值。

表1.2 鋼渣磁選顆粒主要化學(xué)成分表

2  鋼渣利用的工藝路線及冶煉條件

2.1  主要工藝路線

鋼渣經(jīng)過處理磁選后形成了大塊鋼渣和磁選顆粒，大塊鋼渣直接以廢鋼形式入爐冶煉，磁選小顆粒以廢鋼形式直接配料入爐或者通過爐頂料倉，作為溶劑、冷卻劑等用途在冶煉過程中加料使用，紅鋼煉鋼廠主要以廢鋼形式直接配料入爐。

圖2.1 鋼渣利用工藝路線圖

2.2  冶煉條件

鐵水成分條件：w（Si）為 0.20%~ 0.70%，w（P）≤0.130%，w（S）≤0.050%。冶煉鋼種：HRB400E、HPB300。

3  鋼渣利用對(duì)冶煉過程的影響

紅鋼煉鋼廠在鋼渣利用上主要作為廢鋼通過配斗入爐冶煉，根據(jù)鐵水物理熱配入3—6噸鋼渣，同時(shí)要確保冶煉過程的熱量稍微富余。

3.1  對(duì)初渣形成時(shí)間的影響

轉(zhuǎn)爐冶煉過程中初期渣的形成時(shí)間對(duì)冶煉至關(guān)重要，較早的成渣時(shí)間能夠有效提高冶煉效率。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的吹氧時(shí)間只有十幾分鐘，快速成渣是造渣過程的核心問題，只有快速造渣才能有效去除S、P，確保終點(diǎn)達(dá)到目標(biāo)，提高冶煉效率。

通過對(duì)冶煉過程實(shí)際跟蹤數(shù)據(jù)和爐長(zhǎng)操作經(jīng)驗(yàn)反饋，在冶煉條件基本相同的情況下，有鋼渣配入的爐次起渣時(shí)間總體上比未配入鋼渣的起渣時(shí)間早（以看爐口起渣時(shí)間為準(zhǔn)）。說明鋼渣的利用有利于提高成渣速度，相關(guān)比未加入鋼渣的冶煉爐次對(duì)脫P(yáng)、S創(chuàng)造了條件。

表3.1 起渣時(shí)間對(duì)比表

3.2  脫P(yáng)率的影響

通過對(duì)鐵水P含量（0.090%≤P≤0.107%）基本相近的的冶煉爐次統(tǒng)計(jì)對(duì)比發(fā)現(xiàn)加入鋼渣的爐次總體脫P(yáng)合格率比未加入鋼渣的爐次高。表3.2為所收集的脫P(yáng)情況統(tǒng)計(jì)表，以煉鋼廠一倒P≤0.03%為脫P(yáng)合格。從表中可以看出加入鋼渣的冶煉爐次一倒脫P(yáng)合格率比未加鋼渣的高6.2個(gè)百分點(diǎn)。同時(shí)根據(jù)爐長(zhǎng)操作經(jīng)驗(yàn)反饋，加鋼渣的冶煉爐次與未加鋼渣的冶煉爐次相比總體脫P(yáng)效果更好。說明加鋼渣的冶煉爐次脫P(yáng)效率對(duì)比未加鋼渣更高。

表3.2 脫P(yáng)合格率統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)脫磷綜合反應(yīng)方程式：

2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO.P₂O₅)+5[Fe]

2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO.P₂O₅)+5[Fe]

脫磷反應(yīng)是在金屬液與熔渣界面進(jìn)行，首先是[P]被氧化成五氧化二磷，而后與CaO生成穩(wěn)定的磷酸鈣，固定在爐渣中。增加堿度和氧化性有利于脫磷反應(yīng)進(jìn)行，而回收利用的鋼渣具有含TFe高、CaO高等特點(diǎn)，所以鋼渣的加入提高了脫P(yáng)效率。

3.3  對(duì)噴濺的影響

通過對(duì)冶煉現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，所有加入鋼渣的冶煉爐次在冶煉前期都會(huì)出現(xiàn)不同程度的噴濺情況，同時(shí)根據(jù)爐長(zhǎng)操作反饋加入鋼渣的冶煉爐次噴濺情況較為明顯，且基本都是發(fā)生在冶煉前期。噴濺產(chǎn)生的主要原因是：冶煉初期渣料加入較集中，化渣不良、不透，同時(shí)由于爐內(nèi)配入的鋼渣中含有較高的FeO，造成了熔溶渣中FeO聚集，渣中積累的FeO 給C-O反應(yīng)提供了一個(gè)非常大的條件，進(jìn)一步加劇了C-O反應(yīng)，瞬間 C-O 反應(yīng)產(chǎn)生大量的氣體，造成前期噴濺^[3-4]。而噴濺的發(fā)生在一定程度上造成金屬料的損失，不利于提高金屬收得率，降低鋼鐵料消耗。而要預(yù)防和控制噴濺首先需要做好裝料制度，合理控制好配料結(jié)構(gòu)和裝入量；其次要控制好冶煉過程中的槍位和供氧強(qiáng)度；再次要控制好造渣制度，以小批量、多批次的加入方法，確保早化渣、化好渣^[5]。

3.4  對(duì)終渣的影響

通過對(duì)加鋼渣爐次和未加鋼渣爐次終渣取樣對(duì)比（表3.3），從表3.3可以看出加鋼渣爐次的平均T.Fe高于未加鋼渣的爐次，MgO含量略高于未加鋼渣的爐次，MgO含量相對(duì)較高有助于渣系中MgO含量的保持，利于爐襯維護(hù)，而加鋼渣爐次終渣堿度相對(duì)較低。所以鋼渣利用對(duì)終渣的影響相比未加鋼渣影響不大，能夠滿足工藝要求。

表3.3 終渣成分對(duì)比（平均值）

4  鋼渣利用的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值

鋼渣是煉鋼生產(chǎn)中的副屬物品煉鋼廠將鋼渣處理回收再循環(huán)利用，首先具有較高的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值，鋼渣回收利用有利于降低煉鋼生產(chǎn)成本；其次鋼渣的回收利用，減少了煉鋼生產(chǎn)廢氣物的排放，有利于改善環(huán)境減少污染，體現(xiàn)出了較高的社會(huì)環(huán)境價(jià)值。

4.1  經(jīng)濟(jì)效益

鋼渣中的T.Fe主要以鐵的氧化物形式存在，鋼渣的加入一方面能夠迅速為爐渣提供脫P(yáng)所需的FeO，滿足脫磷的熱力學(xué)條件，能夠提高脫磷效果；另一方面鋼渣的加入，能夠助熔加速熔渣的形成，既能快速提高爐渣的堿度，又能增強(qiáng)爐渣的流動(dòng)性。所以對(duì)于煉鋼廠來說，鋼渣的循環(huán)利用有利于降低石灰、輕燒白云石等溶劑的消耗，從而降低溶劑成本。表4.1為煉鋼廠統(tǒng)計(jì)的加鋼渣冶煉和未加鋼渣冶煉溶劑（活性石灰和輕燒白云石）消耗情況，從表中可以看出加鋼渣冶煉相比不加鋼渣活性石消耗下降2.82kg/t，輕燒白云石消耗下降0.39kg/t，總?cè)軇┫南陆?.21kg/t。活性石灰單價(jià)為0.34元/kg，使用成本下降約0.96元；輕燒白云石單價(jià)為0.31元/kg，成本下降約0.12元；那么噸鋼溶劑消耗成本將下降1.1元/噸，經(jīng)濟(jì)效益較為顯著。

表4.1溶劑消耗對(duì)比表

4.2  社會(huì)價(jià)值

鋼渣是煉鋼生產(chǎn)中主要的固體廢物，其內(nèi)含有個(gè)各類有害物質(zhì)和較多的鐵元素，如果將其直接排放將會(huì)造成很大的環(huán)境污染和一定程度上的資源浪費(fèi)。將鋼渣再次循環(huán)利用，降低了工業(yè)廢物的排放減少了環(huán)境污染；同時(shí)一定程度上減少了礦產(chǎn)資源的消耗，使有限的資源得到了充分利用，實(shí)現(xiàn)了鋼鐵工業(yè)健康、綠色發(fā)展。

5  結(jié)論

（1）實(shí)踐生產(chǎn)表明轉(zhuǎn)爐鋼渣的回收利用有利于提高轉(zhuǎn)爐冶煉過程初期渣的形成，同時(shí)有利于提高一倒脫P(yáng)率，從而降低煉鋼溶劑消耗，降低生產(chǎn)成本。

（2）鋼渣的利用在冶煉前期容易出現(xiàn)噴濺現(xiàn)象，在冶煉過程中需要做好相應(yīng)的預(yù)防和控制，從而減少噴濺情況的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1]  陳躍軍.鋼渣尾渣在轉(zhuǎn)爐造渣中的應(yīng)用初探[J].山西冶金,2018,6:19

[2]  劉長(zhǎng)波等.鋼渣利用及穩(wěn)定化技術(shù)研究進(jìn)展[J].礦產(chǎn)保護(hù)與利用,2018,6:6

[3]  任宏偉 周德馨.轉(zhuǎn)爐噴濺產(chǎn)生原因及控制措施[J].鋼鐵冶金,2017,3:11

[4]  張啟明.轉(zhuǎn)爐噴濺的機(jī)理及控制措施[J].福建冶金,2018,1:33

[5]  周軍.轉(zhuǎn)爐噴濺產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施[J].山東工業(yè)技術(shù),2015,15:35-36