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酒鋼120t轉爐爐渣的循環(huán)利用及其應用效果

文檔作者：王德勇，張英嘉，鄒明文檔來源：酒泉鋼鐵【集團】有限責任公司		點擊數：	更新時間： 2025年05月28日
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第３８ 卷第２ 期
２０１６ 年４ 月
甘　肅　冶　金
ＧＡＮＳＵ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．２
Ａｐｒ．，２０１６
文章編號：１６７２-４４６１（２０１６）０２-００２１-０３
酒鋼１２０ ｔ 轉爐爐渣的循環(huán)利用及其應用效果
王德勇，張英嘉，鄒　明
（酒泉鋼鐵【集團】有限責任公司，甘肅　嘉峪關?。罚常担保埃埃?
摘　要：本文介紹了尾渣在酒鋼１２０ ｔ 轉爐的利用，研究了尾渣的特性和尾渣對轉爐脫磷效果、終點氧化性以及對
降低輔料消耗的影響，拓展了尾渣的使用途徑。實踐結果表明，煉鋼尾渣在轉爐應用，提高了轉爐化渣效果，降低
了輔料消耗，提高了脫磷效率。
關鍵詞：轉爐；煉鋼尾渣；脫磷
中圖分類號：ＴＦ７１３．３　　　　　　文獻標識碼：Ａ
JISCO １２０ t Converter Slag Recycled Exploitation and Effect
ＷＡＮＧ Ｄｅ-ｙｏｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｙｉｎｇ-ｊｉａ，ＺＯＵ Ｍｉｎｇ （Ｊｉｕｑｕａｎ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｊｉａｙｕｇｕａｎ ７３５１００，Ｃｈｉｎａ）
Abstract： Ｔｈｅ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔａｉｌｉｎｇ ｉｎ ＪＩＳＣＯ １２０ｔ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｔａｉｌｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ
ｄｅｐｈｏｓｐｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ， ｔｅｒｍｉｎａｌ ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ ａｎｄ ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ， ｔｏ ｅｘｔｅｎｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ
ｔａｉｌｉｎｇ．Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｉｎ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ， ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｌａｇ ｍｅｌｔｉｎｇ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ，
ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｉｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ， ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｄｅｐｈｏｓｐｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｉｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ．
Key Words： ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ ｔａｉｌｉｎｇｓ；ｄｅｐｈｏｓｐｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ
1　工藝背景
酒鋼碳鋼薄板廠煉鋼裝備情況：現有３ 座公稱
容量１２０ ｔ 頂底復吹轉爐，３ 座１２０ ｔ 三相交流ＬＦ 鋼
包精煉爐，１ 座１２０ｔＲＨ 爐、２ 臺常規(guī)連鑄機、２ 臺薄
板坯連鑄機。
轉爐煉鋼產生大量鋼渣，如何有效回收轉爐鋼
渣中鐵資源并保護環(huán)境一直是國內外冶金工作者關
注的焦點。目前比較有效的辦法是對鋼渣進行渣鋼
回收，主要用于建筑業(yè)包括道路填筑、水泥生產等，
但由于應用方式附加值低，利用量少，并不能真正發(fā)
揮煉鋼渣作為二次資源的價值。我國目前鋼渣利用
率僅為１０％。由于煉鋼渣的主要成分與冶金過程
加入的部分原料接近，因此將煉鋼渣在冶金工業(yè)中
進行資源再利用，不僅可大大提高煉鋼渣的利用率，
解決環(huán)境問題，同時節(jié)約冶金原料資源。本文針對
酒鋼１２０ ｔ 轉爐煉鋼爐渣利用現狀進行分析，拓展爐
渣的使用途徑。
在轉爐生產過程中爐渣基本是兩個去向，一是
熱態(tài)渣的循環(huán)利用，轉爐通過濺渣護爐和留渣操作，
可以利用一部分熱態(tài)的爐渣；二是冷態(tài)爐渣的處理，
轉爐冶煉完畢的爐渣，倒入轉爐渣罐的爐渣可進行
熱燜冷卻，冷卻后的冷態(tài)爐渣進行必要的篩選后運
輸至冶金渣場，渣場剩余大量爐渣。隨著酒鋼爐渣
處理方式的進步，轉爐產生的一部分爐渣進行熱燜
或冷卻處理，爐渣經過篩選后形成不同粒度的冷態(tài)
渣我們稱其為尾渣，該爐渣的主要成分見表１。
表１　轉爐尾渣主要成分
ＴＦｅ
％
Ｓ％
Ｐ％
ＳｉＯ２
％
ＣａＯ
％
ＭｇＯ
％
Ａｌ２Ｏ３
％
Ｈ２Ｏ
％
１７．０８ ０．１９ ０．５４ １５．６４ ４３．５４ ７．９０ １．３８ １．００ 2　理論分析
2．1　從尾渣的化學成分和物理狀態(tài)分析
爐渣熱悶處理后的鋼渣經磁選，剩余金屬鐵含
量在２％以下的尾渣，尾渣中含有較高的水硬性礦
物硅酸二鈣和硅酸三鈣。
目前碳鋼薄板廠轉爐冶煉過程產生的爐渣外運
至冶金渣場，無法循環(huán)利用，浪費嚴重，而轉爐冶煉
結束的爐渣中含有５０％左右的ＣａＯ，有８％左右的
ＭｇＯ，若將此部分綜合利用，有望降低轉爐冶煉過程
渣料量，尤其是石灰及螢石的用量。通過對轉爐爐
渣進行篩選，選擇粒度大小合適的爐渣上至轉爐高
位料倉，在冶煉過程中加入再次利用，使爐渣中部分
ＣａＯ 充分熔化，同時使爐渣中夾帶部分金屬回爐。2．2　轉爐尾渣化渣的機理分析
爐渣熱悶處理后的鋼渣經磁選，可從中選出全
鐵品位大于４０％的渣鋼，剩余金屬鐵含量在２％以
下的尾渣，尾渣中含有較高的水硬性礦物硅酸二鈣
和硅酸三鈣。
由于轉爐尾渣主要成分與轉爐終渣接近，在加
入轉爐的過程中迅速升溫熔化，相對其他造渣材料
更有利于快速成渣；尾渣中含有大量的ＦｅＯ、Ｆｅ２ Ｏ３ ，
可使轉爐渣中的ＦｅＯ 迅速提高，也對快速成渣非常
有利；尾渣是冷態(tài)爐渣，入爐過程中物料的冷卻效應
必須給以充分的考慮；但尾渣中Ｌｐ、Ｌｓ 接近飽和，所
以Ｐ、Ｓ 含量相對其他造渣材料要高，使尾渣的用量
必須進行限制（圖１）。
圖１　爐渣成分
　　一般轉爐吹煉的初期渣位于圖中Ａ 區(qū)，而終渣
成分要求達到Ｂ 區(qū)。但由Ａ 區(qū)變到Ｂ 區(qū)，爐渣成分
可沿圖中所示的１ 和２ 兩種途徑變化。
當爐渣中Σω（ＦｅＯ）增加緩慢時，爐渣成分將沿
途徑１ 到達Ｂ 區(qū)，這就要通過Ｃ２ Ｓ 二相區(qū)，渣中有
Ｃ２Ｓ 固相存在，黏度比較大，處于返干狀態(tài)，不利于
磷、硫的除去；當渣中Σω（ＦｅＯ）增加得比較快時，
熔渣成分則在液相區(qū)內沿途徑２ 到達Ｂ 區(qū)，熔渣黏
度比較小，有利于快速除去磷、硫?？梢姡墼校欤?
（ＦｅＯ）的增加速率直接影響到石灰塊的溶解速率以
及熔渣的狀態(tài)和性質。
由于轉爐尾渣是已經成型的爐渣，使用中只要
溫度達到要求即可迅速化渣，成渣速度快于普通渣
料，具有化渣快的特點。結合相圖分析轉爐冶煉過
程中爐渣熔化過程，首先要快速形成Ａ 區(qū)的初期
渣，此時加入轉爐尾渣可加快初期渣形成，并減少石
灰、輕燒白云石等渣料用量；其次要避免爐渣沿途徑
１ 到達Ｂ 區(qū)，在實際作業(yè)過程中在冶煉中期進行脫
碳反應劇烈時易出現該情況，在冶煉過程中此時多
采用螢石進行化渣。螢石具有熔點低、熔化快的特
點，但因螢石也具有對爐襯侵蝕嚴重、對環(huán)境危害
大、資源有限價格升高等不利條件，有必要進行
替代。
3　使用效果及實驗參數評價
3．1　加入方法
將篩選出的冷態(tài)爐渣運送至轉爐高位料倉，在
轉爐冶煉過程中做為造渣料加入。為保證爐渣中
ＭｇＯ 含量和堿度，活性白灰加入量、輕燒白云石加
入量及尾渣加入量需根據堿度進行配加。3．2　轉爐尾渣的冷卻效應試驗分析
試驗爐次使用轉爐尾渣９８５．３３ ｋｇ／爐，溫度差
異為１７．７２ ℃，即加入１ ０００ ｋｇ 轉爐尾渣溫降為１７．
７２×１０００／９８５．３３＝１８ ℃，見表２。
表２　冷卻效應試驗分析
爐次鐵水溫度／℃ 終點溫度／℃ 鐵水Ｓｉ／％ 石灰輕燒鐵皮球鎂球生白螢石尾渣
試驗爐次 １ ３０３．８２ １ ６４４．５３ ０．６２ ４ ３３８．３３ ２ ２８８．３３ ８７０．８３ ７６．６７ ６３３．１７ ８．５０ ９８５．３３ 正常爐次 １ ３０３．１０ １ ６４４．８３ ０．７５ ４ ５７０．００ ２ ２６８．３３ １ ２５１．６７ ７２．８８ ６４３．８３ ８１．３３ ０．００ 條件量差 ０．７２ -０．３０ -０．１３ -２３１．６７ ２０．００ -３８０．８３ ３．７９ -１０．６７ -７２．８３ ９８５．３３ 溫度差異 ０．５０ -０．３０ -０．３９ ３．４８ -０．３０ １３．３３ -０．０４ ０．３５ １．０９ 3．3　冶煉過程脫磷效果
尾渣中的ＴＦｅ 主要是以鐵的氧化物形式存在。
尾渣的加入，一方面能夠迅速為爐渣提供脫磷所需
的ＦｅＯ，滿足脫磷的熱力學條件，能夠提高脫磷效
果；另一方面尾渣的加入，能夠助熔，加速了熔渣的
形成，既能快速提高爐渣的堿度，又能增強爐渣的流
動性。綜合情況表明，尾渣用于造渣劑對轉爐鋼渣
系的脫磷更為有利。起到了減少了白灰、輕燒加入
２２ 　　　　　　　　　甘　肅　冶　金　　　　　　　　　　　　　　　　第３８ 卷
量，降低了轉爐熔劑成本的作用。3．4　鋼水終點成分、溫度及終渣成分
⑴鋼水終點成分、溫度見表３。
表３　鋼水終點成分、溫度對比表
項目Ｃ／％ Ｓｉ／％ Ｍｎ／％ Ｐ ／％ Ｓ／％ 終點溫度
試驗爐次 ０．０４２ ０．００５ ０．１２４ ０．００９ ０．０３１ １ ６４７．２ 正常爐次 ０．０４ ０．００５ ０．１１３ ０．００９ ０．０３ １ ６４９．２ 差異 ０．００２ ０ ０．０１１ ０ ０．００１ -２ 　　從試驗數據看，試驗爐次和正常爐次終點控制
水平基本一致。
⑵終渣成分見表４。
從試驗數據看，爐渣成分差異不大，說明試驗爐
次與正常爐次爐渣組分控制基本一致。采用加尾渣
爐次用于轉爐煉鋼不會導致終點鋼渣ＴＦｅ 含量升
高。對終點鋼渣的氧化性影響較小。
表４　終渣成分
項目ＭｇＯ ΣＦｅＯ Ｒ ＭｎＯ
試驗爐次 ８．４５ １７．０１ ２．７６ ５．７３ 正常爐次 ８．３１ １７．４１ ２．８２ ５．３６ 差異 ０．１５ -０．４０ -０．０６ ０．３７ 3．5　過程爐料使用情況（表5）
　　從試驗數據看，加入尾渣爐次石灰用量較正常
爐次石灰用量降低６２ ｋｇ／爐，加入尾渣爐次未使用
螢石，正常爐次螢石使用量為１１６ ｋｇ／爐。
表５　過程爐料
項目石灰／ｋｇ 輕燒白云石／ｋｇ 鐵皮球／ｋｇ 鎂球／ｋｇ 生白云石／ｋｇ 螢石／ｋｇ 尾渣／ｋｇ
試驗爐次 ４ １９４ ２ ９５３ ２ ７１６ ２３１ ７４１ ０ ５５９ 正常爐次 ４ ２５６ ３ ０１６ ２ ６１９ ２４０ ６６３ １１６ ０ 差異 ６２ ６３ -９７ ９ -７８ １１６ -５５９ 3．6　經濟效益分析
２０１４ 年從工藝實驗開始到全面推廣實施全年
創(chuàng)效７２２ 萬元以上。其中使用尾渣４～５ ｋｇ／ｔ，成本
上升０．７５ 元／ｔ；螢石逐步減低直至完全停止使用，
螢石降低２．７４ ｋｇ／ｔ，成本降低４．４８ 元／ｔ；石灰降低
２ ｋｇ／ｔ，成本降低０．５７ 元／ｔ。
4　結語
通過對尾渣特性分析。提出了尾渣在轉爐的使
用方案。實際應用表明，尾渣用于轉爐工藝可使造
渣操作穩(wěn)定，縮短了轉爐煉鋼的來渣時間。提高了
轉爐脫磷效率，對于轉爐煉鋼的終點鋼渣氧化性影
響較小。降低了熔劑消耗，有效的回收了尾渣中的
鐵資源。對降低轉爐鋼鐵料消耗起到重要作用。
參考文獻：
［１］　鄭沛然．煉鋼學［Ｍ］．北京：冶金共業(yè)出版社，２００４．
［２］　劉世洲．轉爐污泥基復臺造渣荊的研制和應用［Ｊ］．鋼
鐵，１９９０，２５（１０）：６０-６３．
收稿日期：２０１５-１０-１５
第２ 期　　　　　　　　　　王德勇，等：酒鋼１２０ ｔ 轉爐爐渣的循環(huán)利用及其應用效果　　　 ２３

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