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：本要主要總結了煉鋼廠鋼渣回收利用的實踐經驗，主要從初期渣的形成時間、脫P率、噴濺情況、終渣情況等方面討論了鋼渣的利用對轉爐冶煉過程的影響。

關鍵詞：鋼渣；脫磷；噴濺

鋼渣是在冶煉過程中由造渣材料、吹煉反應產物、侵蝕脫落的耐火材料、金屬料帶入的雜質等所組成的固體顆粒，是煉鋼過程中的副產物，其產量約為粗鋼產量的12% ～ 14%，目前我國鋼渣年產量已高達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條件、操作水平、爐型結構、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，所以鋼渣經過處理后再次回收利用，對于煉鋼生產來說有一定的經濟價值。

1  煉鋼基本情況

1.1  設備情況

紅鋼煉鋼廠現有50噸頂吹轉爐2座，四機四流小方坯弧形連鑄機2臺、五機五流小方坯弧形連鑄機1臺，主要生產鋼種為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過中每月所產生的鋼渣量巨大，如果將這些鋼渣經過球磨水洗、篩分、磁選等工藝處理再回收利用將產生較大的經濟效益。

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成分，從表中可以看出磁選后的鋼渣TFe含量達到了56.38%，將磁選顆粒再次入爐冶煉具有較高的利用價值。

表1.2 鋼渣磁選顆粒主要化學成分表

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，根據鐵水物理熱配入3—6噸鋼渣，同時要確保冶煉過程的熱量稍微富余。

3.1  對初渣形成時間的影響

轉爐冶煉過程中初期渣的形成時間對冶煉至關重要，較早的成渣時間能夠有效提高冶煉效率。氧氣頂吹轉爐煉鋼的吹氧時間只有十幾分鐘，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，確保終點達到目標，提高冶煉效率。

通過對冶煉過程實際跟蹤數據和爐長操作經驗反饋，在冶煉條件基本相同的情況下，有鋼渣配入的爐次起渣時間總體上比未配入鋼渣的起渣時間早（以看爐口起渣時間為準）。說明鋼渣的利用有利于提高成渣速度，相關比未加入鋼渣的冶煉爐次對脫P、S創造了條件。

表3.1 起渣時間對比表

3.2  脫P率的影響

通過對鐵水P含量（0.090%≤P≤0.107%）基本相近的的冶煉爐次統計對比發現加入鋼渣的爐次總體脫P合格率比未加入鋼渣的爐次高。表3.2為所收集的脫P情況統計表，以煉鋼廠一倒P≤0.03%為脫P合格。從表中可以看出加入鋼渣的冶煉爐次一倒脫P合格率比未加鋼渣的高6.2個百分點。同時根據爐長操作經驗反饋，加鋼渣的冶煉爐次與未加鋼渣的冶煉爐次相比總體脫P效果更好。說明加鋼渣的冶煉爐次脫P效率對比未加鋼渣更高。

表3.2 脫P合格率統計表

根據脫磷綜合反應方程式：

2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO.P₂O₅)+5[Fe]

2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO.P₂O₅)+5[Fe]

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

3.3  對噴濺的影響

通過對冶煉現場觀察發現，所有加入鋼渣的冶煉爐次在冶煉前期都會出現不同程度的噴濺情況，同時根據爐長操作反饋加入鋼渣的冶煉爐次噴濺情況較為明顯，且基本都是發生在冶煉前期。噴濺產生的主要原因是：冶煉初期渣料加入較集中，化渣不良、不透，同時由于爐內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反應提供了一個非常大的條件，進一步加劇了C-O反應，瞬間 C-O 反應產生大量的氣體，造成前期噴濺^[3-4]。而噴濺的發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。而要預防和控制噴濺首先需要做好裝料制度，合理控制好配料結構和裝入量；其次要控制好冶煉過程中的槍位和供氧強度；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  對終渣的影響

通過對加鋼渣爐次和未加鋼渣爐次終渣取樣對比（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含量相對較高有助于渣系中MgO含量的保持，利于爐襯維護，而加鋼渣爐次終渣堿度相對較低。所以鋼渣利用對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 終渣成分對比（平均值）

4  鋼渣利用的經濟效益和社會價值

鋼渣是煉鋼生產中的副屬物品煉鋼廠將鋼渣處理回收再循環利用，首先具有較高的經濟利用價值，鋼渣回收利用有利于降低煉鋼生產成本；其次鋼渣的回收利用，減少了煉鋼生產廢氣物的排放，有利于改善環境減少污染，體現出了較高的社會環境價值。

4.1  經濟效益

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所需的FeO，滿足脫磷的熱力學條件，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，又能增強爐渣的流動性。所以對于煉鋼廠來說，鋼渣的循環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為煉鋼廠統計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，總溶劑消耗下降3.21kg/t。活性石灰單價為0.34元/kg，使用成本下降約0.96元；輕燒白云石單價為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，經濟效益較為顯著。

表4.1溶劑消耗對比表

4.2  社會價值

鋼渣是煉鋼生產中主要的固體廢物，其內含有個各類有害物質和較多的鐵元素，如果將其直接排放將會造成很大的環境污染和一定程度上的資源浪費。將鋼渣再次循環利用，降低了工業廢物的排放減少了環境污染；同時一定程度上減少了礦產資源的消耗，使有限的資源得到了充分利用，實現了鋼鐵工業健康、綠色發展。

5  結論

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

（2）鋼渣的利用在冶煉前期容易出現噴濺現象，在冶煉過程中需要做好相應的預防和控制，從而減少噴濺情況的發生。

參考文獻

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[3]  任宏偉 周德馨.轉爐噴濺產生原因及控制措施[J].鋼鐵冶金,2017,3:11

[4]  張啟明.轉爐噴濺的機理及控制措施[J].福建冶金,2018,1:33

[5]  周軍.轉爐噴濺產生的原因及預防措施[J].山東工業技術,2015,15:35-36