程蛟 和浩 張應(yīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)爐冶煉過程代替廢鋼、造渣助熔劑等煉鋼原料的應(yīng)用實踐。通過分析二次資源壓塊對轉(zhuǎn)爐冶煉過程的作用及影響，優(yōu)化工藝操作。達到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)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(jīng)濟效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐；二次資源；循環(huán)利用

1  含鐵原料來源

1.1  轉(zhuǎn)爐除塵灰（污泥）

煉鋼廠轉(zhuǎn)爐吹氧工藝濕法除塵的收集物，既除塵灰（污泥）。由于轉(zhuǎn)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(jīng)過一次除塵沉淀和二次除塵補集構(gòu)成轉(zhuǎn)爐除塵灰（污泥）。形成大量冶金工業(yè)含鐵資源，噸鋼將產(chǎn)生10～25kg干基塵灰^[1]。

轉(zhuǎn)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(chǎn)生的表面氧化鐵皮及切割產(chǎn)生氧化鐵皮，軋鋼加熱過程鑄坯表面產(chǎn)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(zhuǎn)爐中應(yīng)用理論基礎(chǔ)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(nèi)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(nèi)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(zhuǎn)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(guān)鍵所在，由圖3中可見，一般轉(zhuǎn)爐吹煉初渣位于A區(qū)，而轉(zhuǎn)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(nèi)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(zhì)^[3]。

3.3  轉(zhuǎn)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(zhì)量分數(shù)增加的速度比較快，熔渣成分在液相區(qū)內(nèi)沿圖3中的途徑2到達B區(qū)，轉(zhuǎn)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(diào)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(diào)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(zhì)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(jié)團、影響過程化渣；冶煉過程的中后期，視熔池溫度進行調(diào)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(yīng)，引起終渣TFe上升及爐渣變質(zhì)；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(yīng)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(zhuǎn)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(yīng)充足。

5  總結(jié)

通過二次資源壓塊在轉(zhuǎn)爐中是應(yīng)用實踐，總結(jié)如下：

（1）采用二次資源壓塊替代廢鋼的煉鋼工藝，通過調(diào)整轉(zhuǎn)爐冶煉操作制度可以控制轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(nèi)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(zhuǎn)爐中應(yīng)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.