馬利科 趙鴻波 賈麗春 杜秀川 高鴻君
(本鋼技術研究院 遼寧 本溪 117021)
摘要：闡述了對固態LF爐精煉渣進行處理，通過整粒，作為精煉返回渣回用到LF爐生產中，加速化渣，節省活性灰使用量的試驗研究，試驗表明：配加LF精煉返回渣作為預熔劑的再利用試驗取得了有利于化渣，節省材料消耗、促進生產，平均每爐配加262kg/爐精煉返回渣制品，可以節省活性灰216kg/爐；鋁粒41kg/爐的效果。
關鍵詞：LF爐精煉渣；再利用；活性灰
本鋼每年約有6萬多噸的LF爐的精煉渣，約有近萬噸的高堿度的白渣，沒有得到很好的利用，全部當作普通的鋼渣處理，回收再利用了其中的鐵，其中含有的大量的氧化鈣和氧化鋁的沒有發揮作用，唐鋼等利用液態的LF爐的精煉渣回爐冶煉三次后再作為普通渣處理［１~4］充分再利用了渣中各種有益成分，本鋼由于現場的配套設備能力不足無法實現液態精煉渣再利用，因此有必要對固態LF爐的精煉渣進行處理，進行整粒，再作為精煉返回渣回用到LF爐中，節省活性灰使用量、縮短LF爐冶煉周期的研究。通過配加LF爐的精煉返回渣作為預熔劑試驗得出了有利于化渣，節省材料消耗、促進生產，平均每爐配加262kg/爐精煉返回渣，可以節省活性灰216kg/爐，鋁粒41kg/爐的效果。
1 本鋼LF爐精煉渣中可再利用成份含量的分析檢驗
本鋼LF爐的高堿度薄板及管線鋼LF爐精煉渣中含有50%的氧化鈣和30%多的三氧化二鋁，約有80%以上可利用的有益成分，可以對固態的LF爐精煉渣進行破碎篩分，對于符合使用條件的5～50mm粒級的部分進行直接再利用，就可以在LF爐中使用，加快造渣速度，節省活性灰和鋁粒使用量［5、6］具有完全的可行性。
1.1 對生產現場精煉渣進行了的分析檢驗
對精煉渣進行了跟蹤，并分不同時段進行了分析，其中兩次的成份分析見表1與表2。
表1 精煉渣成份分析
Table 1 Analysis of the composition of refined slag
|
編號 |
質量百分數/% |
||||||
|
CaO |
Al2O3 |
SiO2 |
MgO |
FeO |
P2O5 |
S |
|
|
1 |
53.00 |
19.84 |
9.63 |
11.87 |
1.030 |
<0.01 |
1.100 |
|
2 |
55.0 |
30.95 |
5.69 |
3.25 |
1.287 |
<0.01 |
1.170 |
|
3 |
56.00 |
30.10 |
7.37 |
3.49 |
1.373 |
<0.01 |
0.936 |
|
4 |
52.00 |
21.03 |
9.41 |
10.81 |
1.802 |
<0.01 |
1.160 |
|
5 |
55.00 |
28.76 |
7.90 |
5.32 |
1.030 |
<0.01 |
0.998 |
|
6 |
50.00 |
31.70 |
6.44 |
5.74 |
1.716 |
<0.01 |
1.130 |
|
7 |
51.00 |
32.22 |
6.43 |
6.22 |
0.944 |
<0.01 |
1.190 |
|
平均 |
53.144 |
27.8 |
7.55 |
6.67 |
1.31 |
<0.01 |
1.097 |
表2 吹氬前后精煉渣成份分析
Table2 Analysis on the composition of refining slag before and after blowing argon
|
編號 |
狀態 |
質量百分數/% |
||||||
|
CaO |
Al2O3 |
SiO2 |
MgO |
TFe |
P2O5 |
S |
||
|
1 |
Ar前 |
43.35 |
33.07 |
12.02 |
4.84 |
3.829 |
0.092 |
0.0760 |
|
2 |
Ar后 |
51.50 |
34.47 |
6.67 |
6.42 |
0.803 |
<0.01 |
0.450 |
|
3 |
Ar前 |
39.14 |
22.71 |
14.33 |
6.72 |
6.242 |
0.372 |
0.393 |
|
4 |
Ar后 |
46.38 |
37.00 |
6.09 |
7.04 |
1.704 |
0.011 |
0.858 |
|
5 |
Ar前 |
58.96 |
23.07 |
8.49 |
5.82 |
1.937 |
<0.01 |
0.335 |
|
6 |
Ar后 |
55.00 |
30.96 |
6.38 |
5.37 |
0.919 |
<0.01 |
0.536 |
|
平均 |
Ar前 |
47.15 |
26.28 |
11.61 |
5.79 |
4.00 |
0.232 |
0.268 |
|
Ar后 |
50.96 |
34.143 |
6.38 |
6.277 |
1.142 |
0.011 |
0.6147 |
|
由表1、2可見，渣中含有50%氧化鈣20~30%的三氧化二鋁可以得到再利用。可再利用的LF爐精煉渣初步分析為冶煉薄板、方坯、管線鋼產生的LF爐高堿度精煉渣。
1.2 對精煉渣處理工藝的試驗
對熱態精煉渣進行冷卻有打水冷卻和自然冷卻兩種方式，對比的結果是：采用冷卻過程中打水會造成精煉渣大量變成粉末，含有大量的水，不能再利用，所以不能采用打水冷卻的方式，必須采用自然冷卻的方式進行冷卻，冷卻時間需要三天到四天，然后才能進行破碎處理，通過鄂式破碎和震動篩的篩分，選出粒度（5~25mm）適合作為LF爐精煉返回渣使用，對處理合格的LF爐精煉返回渣隨機取樣的分析結果見表3所示。
表3 LF爐精煉返回渣成份
Table 3 Composition of Returned Slag in LF Furnace Refining
|
試樣名稱 |
編號 |
質量百分數/% |
||||||
|
CaO |
Al2O3 |
SiO2 |
MgO |
TFe |
P |
S |
||
|
精煉返回渣 |
1 |
43.36 |
39.00 |
6.625 |
6.937 |
1.935 |
≦0.01 |
0.142 |
|
精煉返回渣 |
2 |
42.88 |
40.23 |
6.805 |
6.990 |
1.980 |
≦0.01 |
0.160 |
|
精煉返回渣 |
3 |
41.67 |
40.10 |
6.627 |
6.920 |
2.074 |
≦0.01 |
0.122 |
|
精煉返回渣 |
4 |
40.29 |
40.15 |
6.492 |
6.929 |
2.473 |
≦0.01 |
0.0398 |
|
平均 |
42.05 |
39.87 |
6.637 |
6.944 |
2.115 |
≦0.01 |
0.1159 |
|
回收利用的LF爐精煉渣必須防水操作，防止水份過大，造成對煉鋼的危害，必須對加工與存儲過程進行防雨處理，所以需要對加工LF爐精煉返回渣的地方建立個廠棚，選擇一個靠墻的地方建設了約250m2的加工與存儲廠棚。
1.3 對可利用精煉渣的分析統計
經過初步統計分析有1萬t的冶煉薄板產生的LF爐高堿度精煉渣便于集中分別管理，可以用于回收再利用。
2 生產試驗
通過自然冷卻，破碎，準備了近7t的LF爐精煉返回渣的再利用試驗用料，并進行了初步生產試驗，最后在兩個白天進行了9組冶煉Q235鋼的試驗，沒有發現不良影響，試驗消耗精煉返回渣與節省活性灰與鋁粒的情況見表4所示。
表4 LF爐精煉返回渣再利用使用試驗情況
Table4 Utilization Test of Refining Return Slag in LF Furnace
|
序號 |
鋼包S /% |
成品S /% |
脫硫率 /% |
活性灰用量 /kg/爐 |
鋁粒用量 /kg/爐 |
精煉返回渣用量 /kg/爐 |
|
1 |
0.0144 |
0.007 |
51.39 |
575 |
33 |
294 |
|
2 |
0.0204 |
0.01 |
50.98 |
530 |
33 |
274 |
|
3 |
0.0090 |
0.004 |
55.56 |
484 |
38 |
294 |
|
4 |
0.0082 |
0.002 |
75.61 |
482 |
40 |
293 |
|
5 |
0.0151 |
0.011 |
27.15 |
491 |
43 |
288 |
|
6 |
0.0284 |
0.011 |
61.27 |
778 |
52 |
73 |
|
7 |
0.0101 |
0.005 |
50.50 |
749 |
40 |
255 |
|
8 |
0.0099 |
0.004 |
59.60 |
482 |
41 |
292 |
|
9 |
0.0111 |
0.006 |
45.95 |
670 |
42 |
292 |
|
平均值 |
0.0141 |
0.007 |
53.11 |
582 |
40 |
262 |
|
未加精煉返回渣100爐平均 |
0.0140 |
0.004 |
71.42 |
798 |
81 |
0 |
|
差值 |
|
+0.003 |
-18.31 |
-216 |
-41 |
+262 |
3 試驗的討論分析
3.1 配加LF爐精煉返回渣節省活性灰和鋁球的分析
由表4可見，每爐配加262kg/爐精煉返回渣，可以節省活性灰216kg/爐；鋁粒41kg/爐，而且化渣速度快，有利于化渣，對節省材料消耗、促進生產有利。
對實驗結果分析發現配加精煉返回渣會明顯節省鋁球和活性灰，但是前期試驗還是替代量有一些大，造成成品的含硫量從0.004%增到0.007%,脫硫率從71%降到53%，需要在下一步生產中注意，應當少替代些活性灰。
下一步直接進入生產試驗考核。每爐配加約260kg/爐的精煉返回渣，替代活性灰從216kg/爐降到150kg/爐達到不影響到脫硫率的效果。
3.2 LF爐精煉返回渣制品標準的起草與制定
對于生產試驗使用的LF爐精煉返回渣制品需要有個質量標準，便于今后的使用管理，其標準為LF爐精煉返回渣制品正式命名為LF爐精煉返回渣，產品標準為：水分（≤2%）、粒度范圍（5~50mm）、化學成份(CaO≥35%)，一個批次進行一次檢驗，以入廠檢驗為主等產品標準要求。
3.3 使用LF爐精煉返回渣的效益分析
LF精煉返回渣的價格雖然確定為生產使用和加工單位都接受的價格為196元/t，在沒有計算節約鋁球和節電的效益僅計算節約活性灰的效益是每爐鋼配加200 kg/爐LF精煉返回渣節約活性灰150kg/爐（350元/t），創效為0.18元/t鋼以上。
4 結論
1）LF爐精煉渣再利用的制品正式命名為：“LF爐精煉返回渣”，制定了LF爐精煉返回渣的產品質量標準。
2）LF精煉返回渣再利用試驗取得有利于化渣，節省材料消耗、促進生產的效果，平均每爐配加262kg/爐精煉渣返回渣，可以節省活性灰216kg/爐，鋁粒41kg/爐。
3）在LF精煉返回渣價格為196元/t的條件下。配加LF精煉返回渣節約活性灰（350元/t）創效為0.18元/t鋼以上。
4）通過煉鋼廠的生產試驗證明，LF爐精煉渣再利用的精煉返回渣制品可以直接進入生產應用。
5）回收再利用LF爐精煉渣的技術可行，經濟效益顯著。
參考文獻
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[2] 丁廣友，徐志榮，史翠薇，等．LF熱態鋼渣循環再利用技術的開發與應用[J]．煉鋼，2006，04：12-15．
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[5] 馬建平，張國平．LF爐用精煉渣性能研究[J]．馬鋼技術，2000，04：3-5．
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