转炉及LF钢包精炼炉循环利用钢包渣工艺

民生 2025-01-27 16:17 四川

在传统的钢铁制造过程中，钢水浇铸完成之后，残留在钢包中的钢渣通常被视为废物。这些钢渣的处理方式一般是直接翻入渣罐内，然后进行打水冷却。这个过程不仅耗时耗力，而且对环境造成了极大的影响。待钢渣冷却至室温后，会进行磁选分离，将其中的渣钢筛选出来，用于炼钢工序中的金属材料，但该过程存在一些问题。首先，剩余的尾渣由于含有大量游离氧化钙和游离氧化镁，一直都未能得到很好的利用。其次，尾渣的堆放不仅占用了大量土地，而且对周围环境造成了极大的影响。再次，尾渣可能渗透到土壤中，污染地下水；也可能在风力作用下形成扬尘，污染空气。因此，如何有效地处理和利用这些钢渣，成为了钢铁行业亟待解决的问题，如图1所示。

近年来，随着环保意识的增强和资源的日益紧张，部分领先的钢厂正积极探索创新的资源利用方式，其中钢包铸余渣的循环利用便是一项重要举措。通过精心设计的工艺流程，这些钢厂成功地将原本可能被视为废弃物的钢包渣再次引入生产流程，不仅显著降低了熔剂成本，还大幅提升了炉渣的循环利用率，为环境保护贡献了一份力量。

为了实现钢包渣循环利用的最大化效益，科研人员们在常规转炉及LF 精炼工序中进行了深入的对比试验，观察并分析了钢包渣在循环利用前后的成渣效果和冶金效果，以期找到最优化的操作参数和工艺条件。这一努力不仅有助于提升钢水的纯净度和质量稳定性，还进一步降低了炼钢过程中的能耗和排放，为实现钢铁行业的绿色可持续发展奠定了坚实基础。

展望未来，随着技术的不断进步和应用的深入推广，钢包渣的循环利用有望成为钢铁生产领域的一项常规操作，为行业的转型升级和可持续发展注入新的动力。

循环利用钢包渣工艺流程

目前，某钢铁企业的日均产量1.8万吨/日，转炉钢渣产量2000吨/日及LF 精炼工序渣量共约50吨/日。工艺流程如图2所示。

转炉工序使用循环渣效果

2.1 转炉钢包渣

钢渣，作为一种工业副产品，具有氧化性强、含有一定的游离氧化钙和成渣速度快等特点。这些特性使得钢渣在转炉炼钢过程中具有潜在的利用价值。为了充分利用这些优点，需要对转炉吹炼过程参数、物料投入参数、加入时机以及供氧强度等进行精细的优化攻关，转炉钢包渣主要成分，如表1所示。

首先，对于转炉吹炼过程参数的优化，可以通过调整吹炼枪位和加料时机来控制冶炼过程中的温度。合理的温度控制不仅可以提高化渣速度，还能确保形成适合炼钢的渣系。此外，通过对配比和终点渣系的深入研究，可以进一步优化成渣路线和工艺，从而提高转炉炼钢的效率和质量。其次，物料投入参数的优化也是关键。通过精确控制各种原料的比例和加入顺序，可以确保钢渣能够充分发挥其冷却剂和造渣剂的双重作用。这样不仅可以降低白灰及轻烧白云石的消耗，还能维持吹炼过程的稳定性和安全性。再者，供氧强度的调整也是不可忽视的环节。适当的供氧强度可以保证钢渣在转炉中快速反应，形成有效的保护渣层，从而减少热量损失和提高热效率。

经过上述关键技术操作的综合调控，不仅提高了转炉化渣速度，还能快速有效地形成适合炼钢的渣系。这不仅降低了转炉白灰及轻烧白云石的消耗，还不会影响到吹炼过程的稳定性和安全性。更重要的是，这种优化后的工艺可以显著降低转炉炼钢的生产成本，并实现绿色环保生产。

钢渣在转炉炼钢过程中的应用潜力巨大。通过对相关参数的精细优化和调控，不仅可以提高炼钢效率和质量，还能实现成本的有效控制和环保目标的达成。因此，未来的研究应该更加深入地探讨钢渣的利用机制和应用范围，以期为钢铁工业的可持续发展提供更多的支持和保障。

2.2 转炉工艺控制的优化措施

钢渣作为一种重要的工业副产品，其优化利用不仅关乎成本控制，更与环境保护紧密相连。针对上仓钢渣的特性，需制定了一套科学严谨的需求计划和操作流程，以确保其在转炉炼钢过程中发挥出最大的效能。

依据转炉生产的实际情况，每次向供料作业区提报的钢渣需求计划都应该经过科学计算和合理安排。试验炉次的装入量需严格控制，根据不同钢种的装入量（包括铁块、废钢和铁水）进行精确配比。这种精细化管理确保了钢渣的合理利用，同时避免了资源的浪费。当转炉开吹后，按照既定的比例配加钢渣。在吹氧比达到70%之前，所有的钢渣必须加入完毕，且每炉的加入量不超过4t。这样既保证了钢渣能够充分反应，又避免了钢渣过量对转炉造成不必要的负担。另外，钢渣加入的时机和方式需要精心设计。它随转炉的一批和二批料一同加入，按照总加入量的7∶3比例进行分配。后续过程中，如果需要继续加入钢渣，则每批次的加入量必须小于300kg。这种分阶段、少量多次的加入方式有助于更好地控制转炉内的反应过程。在使用钢渣的过程中，要特别注意烟气中的氧含量问题。为了避免因钢渣水分含量高而导致烟气中氢含量过高，从而引发泄爆事故，要求在烟气中氧含量为零时才使用钢渣。这一严格的安全措施确保了整个吹炼过程的安全性和稳定性。

为了不断优化吹炼参数、物料加入量、加入时机，通过一系列的试验和摸索，反复实践和总结经验，逐步掌握了转炉配吃钢渣过程中合适的吹炼枪位、供氧强度、加料量和加料时机等重要参数。这些参数的优化不仅提高了炼钢效率，还降低了生产成本。在控制转炉吹炼枪位方面，采用了低-高-低-低的模式。这种模式在不同的氧气供给时间段内，分阶段控制向转炉中加入原料，这种灵活的控制策略使得转炉内的反应更加平稳有序。为确保吹炼过程的稳定性以及除尘效果，还需要对转炉一次除尘的风机转速进行优化控制。通过精确调节风机转速，成功地降低粉尘排放量，改善工作环境质量。

2.3 使用循环渣效果对比分析

首先，转炉吹炼终点磷含量的变化。通过吹炼模型优化、原料加入优化（钢渣调整）等，钢水实际磷含量由0.018%提升到0.026%，相较于常规工艺控制较好，也反映了此物料对化渣有利。

其次，通过对转炉吹炼参数的不断优化，使用钢渣炉次的吹炼平稳性、化渣效果良好，炼钢吹炼过程无异常喷溅、冒烟，整体操作适应高位料仓配加钢渣。

再次，通过转炉高位料仓配加钢渣工艺的研究与应用，有效改善了转炉炼钢产生的钢渣对土壤、空气、环境等的影响，提升企业的市场竞争力。

LF精炼工序使用循环渣效果

由表2 可知，渣中含有50%以上的氧化钙、25%~35%的三氧化二铝可以得到再利用。可再利用的LF炉精炼渣初步分析为冶炼品种钢产生的LF 炉高碱度精炼渣。

对可利用精炼渣的分析统计，LF 炉高碱度精炼渣便于集中分别管理，可以用于回收再利用。

由表3可知，每炉配加200kg/炉精炼返回渣，可以节省活性灰106kg/ 炉；铝灰30kg/炉，而且化渣速度快，有利于化渣，对节省材料消耗、促进生产有利。对实验结果分析发现配加精炼返回渣会明显节省铝灰和活性灰且不影响到脱硫率。

结论

在当前全球钢铁产业面临环保与成本双重压力的大背景下，钢包渣的循环利用工艺试验显得尤为重要。本次试验在120t 转炉及120tLF 钢包精炼炉上进行，旨在通过科学方法对比分析钢包渣循环利用前后的成渣效果和冶金效果，以期找到一种既能提高钢水质量、提升冶炼效率，又能降低炼钢成本的最优方案。

综合来看，钢包渣的循环利用不仅为企业带来了显著的经济效益，也对环境保护做出了积极贡献。这一成果的取得，不仅依赖于科研人员的辛勤探索和技术创新，也离不开企业对可持续发展战略的重视和实施。未来，随着技术的不断进步和应用的深入推广，钢包渣循环利用工艺有望在更多钢铁企业中得到应用，为整个行业的绿色转型贡献力量。

来源：文/印尼德信钢铁有限公司●白兵

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