精炼渣循环利用技术分析.doc

精炼渣循环利用技术分析 王念欣，唐立冬，赵志洪，徐学永 （济南钢铁股份有限公司 第三炼钢厂，山东 济南 250101） 摘 要为了实现精炼渣循环利用，分别对精炼渣样成分、精炼渣脱硫能力及精炼渣循环利用过程中对生产工艺的影响等进行了分析。结果表明，精炼渣循环3次以内，不会影响炉渣脱硫及钢包透气性，而且不会造成钢水的回硅、回磷。目前济钢第三炼钢厂精炼渣利用率45以上，实现浇余回收0.6 t/炉，吨钢可降低石灰消耗3.5 kg、萤石消耗1.2 kg；LF炉处理时吨钢电耗约降低3 kWh；降低了废渣排放，取得了显著的经济效益和社会效益。 关键词精炼渣；循环利用技术；脱硫；钢包透气性；回磷 经LF精炼炉处理后的精炼炉渣具有高碱度、低氧化性、低熔点的特性，同时由于其成分特殊，还特别容易粉化。而精炼渣循环利用可以节约造渣材料，减少石灰及萤石用量；减少精炼过程渣对炉衬的侵蚀，提高包衬寿命和下一炉脱硫能力及脱氧吸附夹杂的能力。同时，热态精炼渣循环利用还可以提高成渣速度，减少熔化渣料的电耗，实现浇注后余钢回收，进一步提高金属收得率，减少工业废物的排放量。济钢第三炼钢厂通过对热态精炼渣进行分析研究，将连铸机浇注完后钢包内的钢渣不倒入渣盆，而是出钢前直接倒入空钢包（或倒入出钢后的钢包内），进行钢包浇余及精炼渣的回收再利用，实现了所谓“废渣”的循环利用，取得了显著的经济效益和社会效益。 1 精炼渣样成分 分别对原始渣（循环前）、循环1次、循环2次、循环3次的炉渣取样化验，其组分变化见表1。 表1 精炼渣成分组成 循环次数 成品[S]/ SiO2/ CaO/ R S/ MgO/ Al2O3/ FeO/ MnO/ P2O5/ 循环前 0.0058 8.680 50.187 5.782 0.53 5.40 16.92 0.7 0.22 0.0197 循环1次 0.0063 7.561 48.823 6.458 0.61 6.58 19.73 0.48 0.13 0.0280 循环2次 0.0082 7.017 49.553 7.062 0.83 9.96 24.34 0.54 0.24 0.0163 循环3次 0.0090 6.360 44.530 7.002 0.79 9.86 27.51 0.51 0.17 0.0230 注R为精炼渣碱度，RCaO/SiO2。 可见，随循环次数的增加，精炼渣碱度逐渐升高，这主要是循环过程中不断补加小粒度石灰的结果；同时由于对包衬的侵蚀及每次都进行喂铝线，精炼渣中的（MgO）及（Al2O3）都逐步积累呈上升趋势。 2 精炼渣脱硫能力分析[1] 2.1 曼内斯曼指数 由曼内斯曼指数（M）原理 MR/Al2O3（CaO/SiO2）/Al2O30.25～0.35， （1） 说明当M0.25～0.35时，钢渣具有较好的脱硫效果。把表1中数据代入式（1），计算钢渣循环利用过程中曼内斯曼指数变化循环利用前M00.342；循环利用1次M10.327；循环利用2次M20.290；循环利用3次M30.255。 可见，随循环次数的增加，由于适当补加了顶渣，炉渣碱度提高，但是由于精炼处理过程中需要加入铝线、铝粒，导致渣中Al2O3含量相应升高，同时由于渣中Al2O3含量的升高比炉渣碱度升高的幅度相对要大，所以炉渣的曼内斯曼指数逐渐下降而偏离0.25～0.35的最佳范围，脱硫能力相应下降。原则上精炼渣可以进行3次循环利用，但是要兼顾好炉渣碱度和Al2O3含量的关系。 2.2 硫的分配系数 由钢水脱硫反应式[FeS]CaOCaS[FeO]，钢渣脱硫能力用分配系数Ls表示 Ls（S）/[S]。 （2） 把表1中的数据代入式（2），则Ls091.38；Ls196.83； Ls2101.22；Ls387.78。因此，随着精炼渣循环次数的增加，Ls开始是上升的，但循环利用3次以后就开始下降，脱硫速率相应开始降低。Ls还受铁水条件的影响，铁水KR处理与否直接影响入炉硫含量及成品硫含量，从而也给钢渣的脱硫能力带来较大的变数。 3 精炼渣循环利用对生产工艺的影响 随着热态精炼渣的循环利用，分别跟踪分析了精炼渣回收过程中对钢包透气性、渣层变化、炉渣脱硫率、增硅、回磷等的影响。 3.1 钢包透气性 对进行热态精炼渣回收炉次进行钢包透气性抽查，统计分析其带来的影响，具体数据见表2。 表2 倒渣时机对底吹的影响 倒渣时机 总炉数 透气性好炉数 透气性较好炉数 透气性一般炉数 透气性好的百分数 出钢前倒渣 115 107 7 1 93.04 出钢后倒渣 61 57 4 0 93.44 不倒循环渣 100 94 5 1 94 现场跟踪出钢前倒渣的炉次，未发现钢包底吹不透现象，底吹均非常好。说明在正常情况下出钢前倒渣和出钢后倒渣对钢包透气性影响差别不大。与不倒循环渣炉次的钢包透气性比较可见，倒循环渣基本不影响钢包的透气性。 3.2 渣层厚度 循环次数与渣层厚度的关系见表3。 表3 循环次数与渣层厚度 炉号 钢种 渣层厚度/mm 循环次数 精炼石灰/kg 精炼萤石/kg 6603860 Q345B-R 115 0 1000 330 6703624 S275JRH 105 0 600 200 6703622 Q345B-R 130 1 600 200 6603881 X42 110 0 600 200 66038821） SPHC 170 0 1000 200 67038282） Q235B内2 250 3 600 200 6703827 Q235B内2 90 1 600 200 6603965 Q235B内2 110 0 1000 300 6603966 Q235B内2 170 2 600 200 6703729 Q235B内2 130 0 1000 400 注1）挡渣效果差；2）挡渣效果一般。 由表3可见，随精炼渣循环次数的增加，钢包内的渣层厚度相应增加，但只要出钢口正常、保证挡渣效果，精炼渣进行循环利用3次以内基本不会因为渣层过厚而对精炼处理造成明显影响。 3.3 脱硫率 为提高精炼渣碱度，采取在精炼工序补加适量的小粒度石灰，事实证明碱度提高后，循环渣的脱硫率可相对提高约6.5。 统计分析表明，精炼渣回收和未回收炉次相比，脱硫率差别不大（相差约2），尤其是循环后在精炼工序补加小粒度石灰，其脱硫率大致相当，说明进行精炼渣回收利用不会影响精炼工序的脱硫能力。 3.4 SPHC钢种回硅、脱硫对比分析 针对SPHC低碳低硅钢种，精炼渣循环利用及不循环利用炉次原始数据对比见表4。 表4 精炼渣循环与否数据对比 项 目 出钢量/t [Si]CAS/ [Si]CCM/ 增硅量/ [S]CAS/ [S]CCM/ 脱硫/ 循环炉次 148.857 痕迹 0.036 0.036 0.0152 0.007 0.0082 不循环 151.917 痕迹 0.029 0.029 0.013 0.006 0.007 注[Si]CAS、[S]CAS分别为出钢后CAS站取样分析的钢水中的硅、硫含量；[Si]CCM、[S]CCM为成品样中的硅、硫含量。 循环炉次平均增硅0.036，而不循环炉次平均增硅0.029，所以冶炼SPHC钢种可以进行精炼渣循环利用。同时，由于循环炉次适量补加了小粒度石灰，提高了炉渣碱度，保证了脱硫效果。 3.5 对回磷的影响 为减少夹杂物、提高钢水质量、实现过程精准管理，济钢第三炼钢厂制定了出钢下渣量控制管理办法，加强出钢口维护、确保出钢挡渣效果，严格控制出钢下渣，减少下渣回磷，目前所有工序的回磷量平均＜0.004。通过对100炉次的跟踪，进行精炼渣循环利用后回磷量平均增加0.000 7，所以进行精炼渣循环利用不影响低磷钢种的冶炼。 4 结 语 济钢第三炼钢厂于2006年6月份正式进行精炼渣循环利用，通过制定详细的精炼渣循环利用方案，合理优化生产组织节奏，运行效果良好，当月精炼渣循环利用率达到45。经初步统计，通过精炼渣循环利用，每炉回收余钢（大包浇余）0.6 t；减少了出钢时的顶渣用量，吨钢可降低石灰消耗3.5 kg、萤石消耗1.2 kg；LF炉处理时吨钢电耗约降低3 kWh；同时精炼渣经过循环利用，降低了废渣排放，减少了工业污染，达到了清洁生产的目的，同时取得了显著的经济效益和社会效益。 参考文献 [1] 张监.炉外精炼的理论与实践[M].北京冶金工业出版社，1999.