程蛟 和浩 張應幫 羅建 張亞云 邱肖 陳愛林 高文波 段頌濤

（紅河鋼鐵有限公司）

摘要：本文主要闡述了轉爐除塵灰（污泥）、氧化鐵皮資源作為主原料制作而成的二次資源壓塊在轉爐冶煉過程代替廢鋼、造渣助熔劑等煉鋼原料的應用實踐。通過分析二次資源壓塊對轉爐冶煉過程的作用及影響，優(yōu)化工藝操作。達到調節(jié)轉爐冶煉熱量平衡、操作穩(wěn)定、降低消耗、含鐵二次資源得到有效循環(huán)利用的目的；同時減少了冶金固體廢棄物排放，獲得良好經濟效益和社會效益。

關鍵詞：轉爐；二次資源；循環(huán)利用

1  含鐵原料來源

1.1  轉爐除塵灰（污泥）

煉鋼廠轉爐吹氧工藝濕法除塵的收集物，既除塵灰（污泥）。由于轉爐冶煉過程中熔池中心一次氧化區(qū)溫度高，鋼液翻騰和熔體表面氣流爆裂濺起大量金屬液滴，使鐵原子或鐵的氧化物蒸發(fā)隨爐氣逸出，同時加料過程中散裝料細微顆粒也被爐氣帶入煙道，經過一次除塵沉淀和二次除塵補集構成轉爐除塵灰（污泥）。形成大量冶金工業(yè)含鐵資源，噸鋼將產生10～25kg干基塵灰^[1]。

轉爐除塵灰（污泥）的成分，如表1、表2

1.2  氧化鐵皮

連鑄鑄坯冷卻過程鑄坯產生的表面氧化鐵皮及切割產生氧化鐵皮，軋鋼加熱過程鑄坯表面產生氧化鐵皮及軋制過程新生氧化鐵皮，氧化鐵皮以Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO三種形態(tài)同時存在。

2  含鐵資源使用工藝流程及實踐條件

2.1  含鐵資源利用工藝流程

2.2  二次資源壓塊理化指標如表3

2.3  鐵水條件如表4

3  二次資源壓塊在轉爐中應用理論基礎及控制措施

3.1  二次資源壓塊造渣機理

由圖1  CaO-FeO 系相圖可以看出，其中FeO內溶解有 Fe₂O₃，用 Fe_xO(浮氏體)表示，相圖中有一個異分熔化化合物2CaO·Fe₂O₃（C₂F），分解溫度為1133℃，它在1125℃可與Fe_xO形成共晶體: C₂F-Fe_xO。由圖2  CaO-Fe₂O₃系二元相圖可以看出，F(xiàn)e₂O₃是兩性物與強堿性 CaO 形成兩個異分熔化化合物 CaO·2Fe₂O₃( CF₂ )、CaO·Fe₂O₃( CF)以及一個同分熔化化合物 2 CaO·Fe2O₃(C₂F)。CF₂僅能在1115∽1240℃的溫度范圍內穩(wěn)定存在，且 CF及 CF₂的形成溫度在1440℃ 以下，通過以上相圖得知 Fe₂O₃、FeO均對石灰有助溶作用^［2］。

3.2  煉鋼過程爐渣成分變化及及控制措施

轉爐煉鋼吹煉過程中，爐渣總(FeO)的增加是促使石灰加速熔化的關鍵所在，由圖3中可見，一般轉爐吹煉初渣位于A區(qū)，而轉爐終渣成分達到B區(qū)。但以后A區(qū)變到B區(qū)，爐渣成分可延圖中所示1和2兩種途徑變化。當爐渣總(FeO) 增加緩慢，爐渣延途徑1達到B區(qū)，這就要通過C₂S二相區(qū)，渣中有C₂S固相存在，粘度較大，處于返干狀態(tài)，不利于磷、硫脫除；當爐渣總(FeO) 增加較快時，爐渣成分則在液相區(qū)內延途徑2達到B區(qū)，爐渣粘度較小有利于快速除去磷、硫，可見，熔渣中總(FeO)的增加速率直接影響到石灰塊的溶化速率及爐渣的狀態(tài)和性質^[3]。

3.3  轉爐使用二次壓塊的影響分析

采用二次資源壓塊替代部分廢鋼后，因二次壓塊的加入量較大，渣中總(FeO)質量分數(shù)增加的速度比較快，熔渣成分在液相區(qū)內沿圖3中的途徑2到達B區(qū)，轉爐冶煉過程中易出現(xiàn)噴濺現(xiàn)象，同時，由于渣中總(FeO)含量較高，若操作不當，終渣TFe會有所上升。

3.4 使用二次壓塊代替廢鋼的控制措施

3.4.1  造渣制度

采用二次資源壓塊替代廢鋼后工藝操作，石灰輕燒按照原工藝配加，確保濺渣效果，保持終渣MgO>8%，若爐渣希，可適當上調輕燒量200-300kg。原煉鋼工藝中，噸鋼配加助熔化渣劑2 kg左右，采用二次資源替代廢鋼工藝時，因(FeO)是含量高，能加速石灰的溶化，因此冶煉過程中不配加助熔化渣劑。

3.4.2  溫度制度

根據(jù)鐵水判斷冶煉過程總體溫度情況，及時調整二次資源壓塊用量。開吹時加入二次資源壓塊1-1.5左右，占加入總質量的80-90％，以取代廢鋼的冷卻作用。冶煉過程分批次加入二次資源壓塊，每批次加入量不大于200 kg，否則會造成熔池溫度下降過多、渣料結團、影響過程化渣；冶煉過程的中后期，視熔池溫度進行調溫，在提槍前 2 min 加完。

3.4.2  供氧制度

為控制冶煉過程噴濺及終渣TFe上升，采用恒壓變槍操作，搶位采用“兩低中高”，與原工藝相比較流量不變，搶位整體降低100mm。

3.4.3  終點制度

煉鋼終點主要根據(jù)碳焰及吹氧時間判斷，距提槍2分鐘不再加二次資源壓塊，以避免因二次資源壓塊未得到充分反應，引起終渣TFe上升及爐渣變質；終點“壓槍”時間大于40秒，對熔池進行深槍位攪拌，盡量降低終渣TFe及均勻鋼液溫度及成分。

4  實踐工藝分析

4.1  對初期渣時間、供氧時間及噴濺率的影響，如表5

加二次資源壓塊初渣熔化時間由227秒縮短了15～29 s，二次資源壓塊能實現(xiàn)加速初渣熔化及快速成渣；純供氧時間隨二次資源壓塊使用量上升而延長，但由于鐵水條件波動及鐵水量增加，供氧時間延長不明顯，采用二次資源壓塊應降低氧耗趨勢；中前期溢渣現(xiàn)在有上升趨勢。

4.2對渣料的影響，如表6

采用二次資源壓塊代替部分廢鋼，造渣助熔劑下降2kg/t，石灰+輕燒下降2-3kg/t。

4.3  對脫P率影響，如表7

通過一倒脫P合格率來看，采用二次資源壓塊代替部分廢鋼，轉爐一倒脫P合格率明顯上升；終渣TFe略有上升趨勢，但通過進一步強化終點控制，延長終點深吹時間和提高終點C含量，終渣TFe沒上明顯上升。

4.4  對鋼鐵料消耗，鐵水消耗的影響，如表8

采用二次資源壓塊代替部分廢鋼，可循環(huán)利用鐵素資源，鋼鐵料消耗下降4-7kg/t；但鐵水消耗上升，不利于提升廢鋼比，采用二次資源壓塊替代廢鋼的工藝，其必要條件之一就是鐵水供應充足。

5  總結

通過二次資源壓塊在轉爐中是應用實踐，總結如下：

（1）采用二次資源壓塊替代廢鋼的煉鋼工藝，通過調整轉爐冶煉操作制度可以控制轉爐冶煉過程的噴濺，噴濺率不會明顯上升，終渣TFe沒有明顯變化。

（2）采用二次資源壓塊替代廢鋼的煉鋼工藝，具有促進初期渣早化，控制過程返干，提高轉爐脫P率，代替造渣助熔劑，降低渣料消耗作用。

（3）采用二次資源壓塊替代廢鋼的煉鋼工藝，企業(yè)內部含鐵資源可得到有效循環(huán)利用，鋼鐵料消耗明顯減低，外排固廢得到有效控制。

（4）采用二次資源壓塊替代廢鋼的煉鋼工藝，其必要條件是鐵水充足，不利于節(jié)鐵增鋼，增加廢鋼比。

（5）采用二次資源壓塊替代廢鋼的煉鋼工藝在轉爐中應用具有可行性。

參考文獻

[1]  王令福．煉鋼粉塵處理工藝的最新發(fā)展[J]．冶金能源，2006，25(4)：46．

[2]  黃希祜．鋼鐵冶金原理（第3版）[M].北京: 冶金工業(yè)出版社.2011.

[3]  黃希祜. 鋼鐵冶金原理（第3版）[M].北京: 冶金工業(yè)出版社.2011.