CN104818366B - 一种硼泥制备的铁水包聚渣剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢铁冶金技术领域，特别涉及一种硼泥制备的铁水包聚渣剂。该聚渣剂的原料组成按照重量百分比计算为：硼泥50%‑65%、硅石30%‑40%、刚玉粉5%‑10%，其制备方法主要包括：磨粉、配料、混匀和制粒；本发明作为铁水包聚渣剂，在铁水包内进行喷粉脱硫预处理完成后、扒渣前加入铁水包渣层内，可有效提高脱硫渣的聚团性能，提高集渣和扒渣效率，减少扒渣次数，缩短扒渣时间，并有利于降低扒渣铁损，减少铁水回硫从而保证脱硫效果等，具有显著的经济效益和社会效益，值得推广。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，特别涉及一种硼泥制备的铁水包聚渣剂。
背景技术
我国多数硼矿石的品位低，以碳碱法提取硼砂后，产生大量废弃硼泥，由于硼泥处理工艺复杂，一直作为弃渣堆积处理，不仅占用大量土地资源，而且硼泥露天堆积对土壤和水资源形成严重的污染，硼泥综合利用问题有待解决。
在钢铁冶金领域，铁水喷粉脱硫预处理已经在全国范围内推广；在铁水包内对铁水脱硫以喷吹CaO、Mg粒或CaO+Mg为主，铁水脱硫后，在铁水包内产生较多量的含硫渣需要扒出，但由于脱硫后的铁渣难以聚集成团块，导致扒渣效率低，扒渣时间长，造成一定程度的铁水回硫，因此在扒渣前需要加入扒渣剂对铁渣进行变质处理；现有技术中，中国专利公开号CN 102560000B 和CN 102586516A 都公开了一种由钠长石、萤石、食盐等构成的聚渣剂，通过降低铁渣碱度来改变渣熔点和粘度，形成粘稠的块状渣团，来提高扒渣效果，但是，这类聚渣剂因为降低了渣碱度，对脱硫不利，铁水回硫问题没有得到有效解决；中国专利公开号CN101392309B公开了一种高碱度的聚渣剂，由轻烧白云石85-100%，生石灰 0-15%构成，但该发明的聚渣剂与钙镁喷粉产生的脱硫渣的组分相近，可以有效减少铁水回硫，但是聚渣效果有待进一步提高。
铁水在铁水包或鱼雷罐内通过喷粉脱硫后，要尽快扒渣以防止铁水回硫，根据喷粉脱硫后铁水包内铁渣的物理化学特征，聚渣剂应当具有高铺展性与快速成渣、聚渣的特征，聚成渣团后要有是适当的烧结强度，并且，密度要低，容易扒出等，而现有技术中的聚渣剂不能同时具有这种特性，现有技术中的酸性聚渣剂，容易实现快速成渣、聚渣，但容易回硫、且渣过粘，扒渣过程铁损增加严重；而现有技术中的碱性聚渣剂，可以防止铁水回硫，但是聚渣成团的效果不理想，渣的烧结强度低，扒渣易散，导致扒渣次数增加，扒渣效率低。
综上所述，结合铁水包喷粉脱硫后铁渣的成分组成及特性，同时考虑扒渣要求，需要开发一种既能与喷粉脱硫后的铁渣快速成渣、聚渣成团，提高扒渣效率，同时又能防止铁水回硫、减少扒渣次数，降低扒渣铁损等有益目的为一体的新型聚渣剂。
发明内容
本发明的目的是：发明一种利用废弃硼泥制备的铁水包聚渣剂，解决现有技术的聚渣剂存在的聚渣效果差、扒渣效率低、铁水回硫及扒渣次数多、扒渣铁损大等问题，同时实现废弃硼泥的再利用，降低扒渣剂生产成本。
实现本发明的技术方案是：一种硼泥制备的铁水包聚渣剂，其特征在于：制备铁水包聚渣剂的原料组成按照重量百分数计算为：硼泥 50-65%、硅石 30-40%、刚玉粉 5-10%。
其制备方法的特征在于：经过磨粉、配料、混匀和制粒的方法制备，所有原料经干燥后磨粉过40目筛，然后按上述重量百分数称量配料，通过机械搅拌混料后在滚筒内喷雾造粒，成品粒度1-3mm，然后干燥防潮包装即得到成品。
本发明的硼泥制备的铁水包聚渣剂，其使用方法的特征在于：在铁水包内进行喷粉脱硫预处理完成后、扒渣前加入铁水包渣层内，加入量为0.8-1.2Kg/t铁；本发明的铁水包聚渣剂，优先适合用于铁水包喷粉脱硫后聚渣，特别是铁水包喷粉脱硫以喷吹CaO粉、CaO粉+Mg粒或纯Mg粒为主时具有最佳效果；对于不采用喷粉预处理的铁水，铁水包内扒渣同样可以采用本发明，在扒渣前1-2分钟加入到铁水包，然后实施机械扒渣。
为保证本发明的使用效果，对制备本发明的原料特征进行如下限定：
所用硼泥的成分（质量百分数）要求为：MgO 41-50%、SiO2 31~40%、Al2O3 5~8%，余量为杂质组分，杂质的含量越低越好。
所用硅石的成分（质量百分数）要求为：100% >SiO2 >99%，余量为杂质组分，杂质的含量越低越好。
所用刚玉粉的成分（质量百分数）要求为：100% >Al2O3 >95%，余量为杂质组分，杂质的含量越低越好。
制备本发明的原料配比的确定根据如下：
硼泥：硼泥的添加比例为（重量份数）50－65%，其配加比例主要根据铁渣聚渣扒渣所要求的性能指标进行确定，生产中可根据喷粉脱硫情况大致确定，其基本原则是采用单纯喷吹石灰脱硫时，聚渣剂中硼泥的配入量取下限，即50%，采用单纯喷镁脱硫时，聚渣剂中硼泥的配入量取上限，即65%，当采用石灰和镁混吹脱硫时，聚渣剂中硼泥的配入量取50－65%的中间值，最佳取值为57%；硼泥与铁渣具有良好的润湿和快速成渣性能，铺展性好，成渣迅速，且渣团具有适当的烧结强度、易于实现渣金分离，降低扒渣带铁，降低扒渣铁损，同时，硼泥与CaO、CaS、MgS以及硅酸钙都具有很好的结合成渣能力，渣团粘度低、密度小，易于拔除，同时会降低铁水回硫；另外，本发明加入较多硼泥，属碱性扒渣剂，不仅对控制回硫有利，而且对包衬耐火材料也具有很好的保护作用。
硅石：硅石主要用于调节渣的碱度，与硼泥配合使用，通过调整渣碱度，从而调整渣的粘度、熔点以及渣烧结成团聚块性能，并提高硼泥与铁渣的润湿性，有利于快速成渣聚渣结团，有利于扒渣；硅石的加入量30-40%，实际应用中可根据喷粉的种类进行调整，当喷粉采用单一石灰时，聚渣剂中硅石的加入量取上限即40%，当采用单一喷镁脱硫时，聚渣剂中硅石的加入量取下限即30%；当喷粉脱硫采用石灰-镁混吹时，聚渣剂中硅石的配入量取30－40%的中间值，最佳取值为35%。
刚玉粉：刚玉粉的加入量（重量份数）范围 5-10%，主要目的是调整渣的粘度、熔点以及渣烧结成团聚块性能，实际应用中可根据喷粉的种类进行调整，当喷粉采用单一石灰时，聚渣剂中刚玉粉的加入量取上限即10%，当采用单一喷镁脱硫时，聚渣剂中刚玉粉的加入量取下限即5%；当喷粉脱硫采用石灰-镁混吹时，聚渣剂中刚玉粉的配入量取5－10%的中间值，最佳取值为8%。
与现有技术相比本发明的主要优点如下：
（1）、本发明实现了废弃硼泥的再利用，不仅消除了硼泥危害，而且变废为宝，降低了聚渣剂的生产成本中的原料成本50%以上。
（2）、本发明的聚渣剂用于铁水包扒渣或铁水鱼雷罐扒渣，扒渣效率显著提高，主要体现为：采用本发明，扒渣次数减少，扒渣时间缩短，现有技术扒渣次数一般为20-30次，铁渣扒出率达到80%，而采用本发明，扒渣次数15-20次，铁渣拔出率达到95%；另外，扒渣时间缩短30%左右。
（3）、采用本发明的扒渣剂，扒渣剂使用量减少，现有技术的扒渣剂一般使用量为3-5Kg/t铁，采用本发明时，扒渣剂的加入量为0.8-1.2Kg/t。
（4）、扒渣过程的铁损减少，现有技术采用一般聚渣剂产品扒渣时的渣中裹铁导致的铁损在3-5kg/t铁，国外先进的扒渣技术渣中裹铁导致的铁损也在1kg/t铁以上，而采用本发明，由于渣铁界面张力增加，渣密度减小，渣金分离更彻底，渣中裹铁导致的铁损可以降低到0.5-0.8kg/t铁的范围。
综上所述，本发明的优点可以归纳为：低生产成本、高效率以及节能降耗，同时实现废弃物再利用，具有显著的社会经济效益。
具体实施方式
实施例所用硼泥的平均成分如表1所示。
表1 硼泥的平均成份（质量百分数）
| 成分 | SiO2 | MgO | Al2O3 | 杂质 |
| 硼泥 | 35 | 45 | 6 | 余量 |
实施例1
针对铁水预处理喷粉脱硫工艺采用单一喷吹石灰粉脱硫后的铁渣配制本发明的扒渣聚渣剂，聚渣剂的原料组成（重量分数）如下：
硼泥 50%、硅石 40%、刚玉粉 10%。
所有原料经干燥、磨粉、配料、混匀和制粒的方法制得成品，具体为：所有原料经干燥后磨粉过40目筛，然后按上述重量百分数称量配料，通过圆盘内机械搅拌混料后在滚筒内喷雾造粒，成品粒度1-3mm，然后干燥防潮包装即得到成品。
在100吨铁水包扒渣时采用本发明的产品，具体实用过程为：在铁水包内进行喷粉脱硫预处理完成后、扒渣前加入铁水包渣层，铁水预处理喷吹单一石灰粉，脱硫完成后，加入本发明的铁水包聚渣剂，加入量按照1.0 kg/t铁撒入铁渣层，聚渣剂铺散性好，成渣快，聚渣成团迅速，约1分钟后实施机械扒渣，扒渣次数15次，铁渣的拔出率达到95%，渣中裹铁率经化学分析为0.08 kg/t渣，扒渣前后，铁水硫含量无变化，即不发生铁水回硫现象。
实施例2
针对铁水预处理喷粉脱硫工艺采用单一喷吹镁脱硫后的铁渣配制本发明的扒渣聚渣剂，聚渣剂的原料组成（重量分数）如下：
硼泥 65%、硅石 30%、刚玉粉 5%。
所有原料经干燥、磨粉、配料、混匀和制粒的方法制得成品，具体为：所有原料经干燥后磨粉过40目筛，然后按上述重量百分数称量配料，通过圆盘内机械搅拌混料后在滚筒内喷雾造粒，成品粒度1-3mm，然后干燥防潮包装即得到成品。
在100吨铁水包扒渣时采用本发明的产品，具体实用过程为：在铁水包内进行喷粉脱硫预处理完成后、扒渣前加入铁水包渣层，铁水预处理喷吹单一金属镁，脱硫完成后，加入本发明的铁水包聚渣剂，加入量按照0.8 kg/t铁撒入铁渣层，聚渣剂铺散性好，成渣快，聚渣成团迅速，约1分钟后实施机械扒渣，扒渣次数12次，铁渣的拔出率达到95%，渣中裹铁率经化学分析为0.10 kg/t渣，扒渣前后，铁水硫含量无变化，即不发生铁水回硫现象。
实施例3
针对铁水预处理喷粉脱硫工艺采用生石灰-镁混合喷吹脱硫后的铁渣配制本发明的扒渣聚渣剂，聚渣剂的原料组成（重量分数）如下：
硼泥 57%、硅石 35%、刚玉粉 8%。
所有原料经干燥、磨粉、配料、混匀和制粒的方法制得成品，具体为：所有原料经干燥后磨粉过40目筛，然后按上述重量百分数称量配料，通过圆盘内机械搅拌混料后在滚筒内喷雾造粒，成品粒度1-3mm，然后干燥防潮包装即得到成品。
在100吨铁水包扒渣时采用本发明的产品，具体实用过程为：在铁水包内进行喷粉脱硫预处理完成后、扒渣前加入铁水包渣层，铁水预处理采用喷吹生石灰-镁（生石灰与镁的质量比为1：1）混合喷吹，脱硫完成后，加入本发明的铁水包聚渣剂，加入量按照1.2 kg/t铁撒入铁渣层，聚渣剂铺散性好，成渣快，聚渣成团迅速，约1分钟后实施机械扒渣，扒渣次数15次，铁渣的拔出率达到95%，渣中裹铁率经化学分析为0.06 kg/t渣，扒渣前后，铁水硫含量无变化，即不发生铁水回硫现象。
实施例1-3制备的覆盖剂的性能与实际使用效果。
对于实施例1-3制得的聚渣剂，经熔化性能检测，该聚渣剂熔点在1300-1320℃，在1350℃下的熔化时间为30-45s，表面张力为0.48N/m, 在一般炼钢生铁铁水脱硫预处理后做扒渣剂，与同等条件下采用其他聚渣剂产品的使用效果进行比较，发现使用本发明比采用其他钙硅酸盐或钙铝酸盐材质的覆盖剂效果要好，主要体现为扒渣效率显著提高，扒渣次数减少，扒渣时间缩短，现有技术扒渣次数一般为20-30次，铁渣扒出率达到80%，而采用本发明，扒渣次数15-20次，铁渣拔出率达到95%；另外，扒渣时间缩短30%左右；另外，扒渣剂的原料成本降低，使用量减少，扒渣铁损降低，统计数据显示，原料成本可以降低50%，扒渣剂使用量降低20%以上，特别是铁损减少50%以上，具有显著的社会经济效益。
Claims (7)
1.一种硼泥制备的铁水包聚渣剂，所述铁水包聚渣剂适合用于铁水包喷粉脱硫后聚渣，所述铁水包喷粉脱硫以喷吹CaO粉、CaO粉+Mg粒或纯Mg粒为主；其特征在于：制备铁水包聚渣剂的原料组成按照重量百分数计算为：硼泥50-65％、硅石30-40％、刚玉粉5-10％；所述硼泥的成分按照重量百分数计算为：MgO 41-50％、SiO2 31～40％、Al2O3 5～8％，余量为杂质组分；所述硅石的成分按照重量百分数计算为：100％>SiO2>99％，余量为杂质组分；所述刚玉粉的成分按照重量百分数计算为：100％>Al2O3>95％，余量为杂质组分。
2.如权利要求1所述的一种硼泥制备的铁水包聚渣剂，其特征在于：采用单纯喷吹石灰脱硫时，聚渣剂中硼泥的配入量取下限，采用单纯喷镁脱硫时，聚渣剂中硼泥的配入量取上限，当采用石灰和镁混吹脱硫时，聚渣剂中硼泥的配入量取50－65％的中间值。
3.如权利要求2所述的一种硼泥制备的铁水包聚渣剂，其特征在于：当采用石灰和镁混吹脱硫时，聚渣剂中硼泥的配入量取57％。
4.如权利要求1所述的一种硼泥制备的铁水包聚渣剂，其特征在于：当喷粉采用单一石灰时，聚渣剂中硅石的加入量取上限即40％，当采用单一喷镁脱硫时，聚渣剂中硅石的加入量取下限即30％；当喷粉脱硫采用石灰-镁混吹时，聚渣剂中硅石的配入量取30－40％的中间值。
5.如权利要求4所述的一种硼泥制备的铁水包聚渣剂，其特征在于：当喷粉脱硫采用石灰-镁混吹时，聚渣剂中硅石的配入量取35％。
6.如权利要求1所述的一种硼泥制备的铁水包聚渣剂，其特征在于：当喷粉采用单一石灰时，聚渣剂中刚玉粉的加入量取上限即10％，当采用单一喷镁脱硫时，聚渣剂中刚玉粉的加入量取下限即5％；当喷粉脱硫采用石灰-镁混吹时，聚渣剂中刚玉粉的配入量取5－10％的中间值。
7.如权利要求6所述的一种硼泥制备的铁水包聚渣剂，其特征在于：当喷粉脱硫采用石灰-镁混吹时，聚渣剂中刚玉粉的配入量取8％。
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