精炼炉渣的调整小结
一、前言
精炼渣的性质直接影响LF的冶金效果。精炼渣具有脱氧、脱硫、去夹杂的作用
精炼炉炉渣功能如下:
1.保持钢水温度;
2.吸收钢液中的夹杂;
3.防止钢液二次氧化，确保钢水化学成分的控制;
4.脱硫以提高钢水的质量;
5.埋弧用以防止弧光对耐材的损害;
6.尽可能减轻渣线的化学侵蚀。
二、精炼及造渣工艺
精炼是一个动态的过程，任何一种加入钢包的物质都有可能影响炉渣的化学成分为脱氧而加入的硅铁或硅锰而生成(SiO2)，为此需要加入碱性氧化物来调整碱度。
1.转炉出钢过程，包内加入精炼渣400kg、符合脱氧剂100kg、碳化硅、钢芯铝（按工艺执行）、合金。出钢过程中，底吹氩搅拌钢液，然后到LF工位进行升温、造渣、调成分等处理。化学成分和温度符合工艺要求后吊包。
2.主要工艺流程如下：转炉钢水一加精炼渣料一加热一造白渣一调成分一软吹一浇注。
3.造渣操作要点：出钢按预定配比加入顶渣料，在LF工位升温并开始调渣，造渣剂使用碳化硅还原气氛保持15min以上。
三、试验效果及分析
在稳定渣量的情况下，对精炼炉渣样进行了分析，主要化验了出罐渣样，结果见附表。
1．Al2O3在精炼渣中的作用
根据CaO—SiO2一Al2O3三元渣相图来看，随着渣中Al2O3含量在一定范围内的提高，其渣的熔化温度降低。当CaO、SiO2、Al2O3在渣中的含量分别为50～60 %、1O～15% 、15～20 %时，其熔化温度只有1510℃左右，这是因为随着渣中Al2O3含量的提高，渣中的Al2O3和CaO结合生成熔点低的铝酸钙(CaO〃Al2O3 ) 因此，提高渣中Al2O3含量，能够促进化渣，进行快速造渣。在试验过程中从现场来看也充分体现了这一点。2．提高钢液的升温速度
由于Al2O3能提高化渣速度，所以在精炼过程中，电弧埋弧快，有利于升温。而且，Al2O3有两性氧化物的特性，对炉渣的粘度影响较小，可以减少操作中CaF2的用量，在实际生产过程中加入Al2O3 粉或火砖块造CaO—SiO 一Al2O3渣系的冶炼过程中，还原渣呈现为疏松、小泡沫状，对钢包表面有良好的覆盖作用和对电弧的埋弧作用。由于冶炼中萤石量可以减少到50kg左右，石灰量减少近200kg，炉渣埋弧良好，所以在冶炼中后期，升温速度较原来提高近0．50℃／min。因此，能够有效的利用电能，提高钢液的升温速度。
3．Al2O3 和材的高倍关系
在试验中，由于条件有限，未能从钢液中取样观察夹杂物情况，从成品高倍检验，探伤情况来看，钢中夹杂物含量较少，Al镇静钢的精炼渣一般具有良好的流动性，因为Al2O3作为脱氧产物是一种良好的助熔剂，个人认为在渣中Al2O3不应该超过25%，否则会影响炉渣吸附Al2O3夹杂的能力，富含Al2O3的还原渣中，含有铝酸钙熔点低，对钢液的粘附力较大，能迅速从钢液中浮出且硫化钙能很好的润湿铝酸钙，并一起浮出钢液保证钢液的洁净度。目前该方案的产品合格率在88.9%。
量，在钢水精炼温度下保持良好的流动性促进钢渣反应。通常精炼渣能够在钢水浇注时覆盖在钢水的表面并能完全裹住电弧减少送电过程电弧对钢包包壁的辐射浸蚀，特别是减少萤石用量后，渣线的换更从原来的30火提高到现在的40火以上。
5.本实验优化的最佳脱硫渣系组成如下：
W(CaO)／W(SiO2)为3～５,(Al203)为15％～20％，W(MgO)为3～５％， W(Fe2O3)于0．5％．
四、存在问题
1．在转炉应该严格控制下渣量，下渣量造成炉渣发干，结坨给电花渣时间长。2．夹杂物超标，主要原因是由于精炼炉渣得不到稳定有效的控制，引起的钢水吸附能力效果差，钢中夹杂不能有效地上浮吸收。迫切需要通过对渣系的改进和模型的建立，较好地控制精炼效果，迅速稳定地提高产品质量。
3．精炼工位的炉渣调整尚处于人工经验调整阶段，且由于设备原因无法在线分析炉渣成分，造成炉次之间炉渣成分波动很大，导致钢水质量不够稳定，氧化物或点状夹杂超标
炉渣利用技术炉渣利用工艺 1 用于流化床锅炉的链带式排渣控制冷却器 2 高炉水碎炉渣或其粒度调整物的防凝结剂及防凝结方法 3 高炉铁水渣铁分离装置 4 烟道灰、炉渣活化剂 5 高效利用工业炉熔渣显热的新一步法矿棉技术 6 一种电炉炼钢吹氧喷粉氧燃助熔及造泡沫渣工艺 7 钢包炉用脱氧造渣剂 8 用气、水反冲高炉水渣滤层的方法 9 旋风炉炉渣生产岩棉热衔接工艺及所采用的补热炉 10 用于液体炉渣脱铬和/或脱镍的方法 11 一种电渣炉控制系统 12 用锅炉废渣灰制水硬性凝固剂方法 13 粉煤灰炉渣砼小型空心砌块 14 炼钢电弧炉泡沫渣控制方法 15 危险废弃物及医疗垃圾处理用的溶渣焚烧炉及工艺方法 16 用于氧化处理炼钢厂炉渣的方法及所得到的LD渣 17 一种控制转炉炉底上涨溅渣的方法 18 一种用镍熔炼炉渣和钢渣的混合渣炼铁的方法 19 型煤炉正块缓漏卸双向分离排渣器 20 转炉出钢用挡渣锥 21 一种冶金炉风口、渣口表面强化的方法 22 用含钛高炉渣制备光催化材料的方法 23 一种以炉渣为基料的合成材料及其生产工艺 24 轻质隔声炉渣混凝土建筑板材 25 炉渣冷却机 26 利用沸腾炉渣制造泡沫型隔热防水保温材料 27 利用电厂炉渣生产水泥的方法 28 粒化高炉矿渣水泥砂浆 29 防御液态排渣炉析铁熔蚀的金属陶瓷涂层 30 转炉溅渣护炉方法 31 造气炉渣运用煅烧石灰的方法 32 一种石灰质碳化煤球(棒)造气炉渣的新用途 33 直流电弧电渣加热钢包炉及其控制方法 34 一种利用石灰质碳化煤球造气炉渣生产的路面砖及其方法 35 用于沸腾炉的层燃式灰渣燃烬冷却床 36 用浓盐酸高温高压处理锅炉灰渣浸取其中三氧化二铝的综合利用方法 37 稀土精矿渣电弧炉冶炼稀土中间合金 38 稀土精矿球团(或块)矿热炉制备稀土精矿渣和含铌磷铁 39 低温干馏、炉渣再燃、刮板传动式锅炉 40 用喷粉方法处理熔渣生产高价值炉渣制品 41 促进粒状炉渣脱水用的混合剂和使用方法
炉渣的回收与综合利用分析 姓名：杜国震学号： 08L0101203 学院：理工学院专业：化学工程与工艺 班级：化工L082 指导教师：刘老师 2011--11--13
炉渣的的回收与再利用分析 摘要：许多炉渣都是完全燃烧的灰烬与不完全燃烧的煤块组成的混合物。它既不能用作燃料，也不能用作水泥的填料。造成环境的污染和浪费。选矿工艺将这部分分成可燃的炉渣与不可燃的炉渣，不论可燃与不可燃的都将能回收与再利用是我的文章要论述的内容。 关键字：炉渣回收再利用 1.炉渣的产生及现状。 工业生产中的炉渣一般不经过煤洗的原煤直接作燃料产生，也有经过洗过的灰分较高的中煤。这样除了造成严重的空气和粉尘污染外，大量的煤渣也造成了，环境的污染和煤矿资源的浪费，产生了固体废弃物。有来自中国矿业大学学报，报道每一百万吨燃烧，有超过二十万吨的炉渣，由于燃烧不完全煤渣中含有一定的可燃物质。如果不经过回收再利用而是当做废渣堆弃或是填充低地，就造成里环境的严重污染和资源的巨大浪费，因此回收与利用部分炉渣也就成了挖掘潜能措施，同时也成为了保护环境的有效手段。同时，也带来了一样的经济效益。可见回收与再次利用燃烧不完全的煤渣的意义与重要性。不单单是环境的要求也是保护资源的迫切要求。 就我国煤炭工业来说，由于国内的洗选能力与技术不足，不得不烧原煤的现状真是个遗憾。 2.炉渣的成分及用途 炉渣又称为熔渣。根据冶金过程的不同，炉渣可分为熔炼渣，精炼渣，混合渣。根据炉渣性质又分为碱性渣，酸性渣和中性渣。许多炉渣有重要的作用，如高炉渣可做水泥的原料，高磷渣可做肥料，含有钒，钛的炉渣可作为提取钒，钛的原料。还有些炉渣可以制炉渣水泥，炉渣砖，炉渣玻璃等。煤在锅炉燃烧室里的熔融物，由煤灰组成，可以作为砖，瓦的原料。 3.高炉渣的产生及回收与利用 高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排除的废物，当炉温达到1400—1600时，炉料熔融，矿石中的脉石，焦炭中的煤灰和助溶剂和其他不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐，铝酸盐为主的浮
高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物，当炉温达到1400—1600℃时，炉料熔融，矿石中的脉石、焦炭中的灰分和助溶剂和其他不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐和铝酸盐为主浮在铁水上面的熔渣。高炉渣中主要成分为CaO、SiO2、Al2O3。 高炉渣一种工业固体废物。高炉炼铁过程中排出的渣，又称高炉矿渣，可分为炼钢生铁渣、铸造生铁渣、锰铁矿渣等。中国和苏联等国一些地区使用钛磁铁矿炼铁，排出钒钛高炉渣。依矿石品位不同，每炼1吨铁排出0.3～1吨渣，矿石品位越低,排渣量越大。中国目前每年约排放2000多万吨。矿渣弃置不用会占用土地,浪费资源,污染环境。 1589年德国即开始利用高炉渣。20世纪中期以后,高炉渣综合利用迅速发展。目前美国、英国、加拿大、法国、德意志联邦共和国、瑞典、比利时等许多国家都已做到当年排渣,当年用完,全部实现了资源化。日本1980年利用率为85％，苏联1979年利用率在70％以上，中国1981年利用率为83％。 高炉渣含有钙、硅、铝、镁、锰、铁等的氧化物，各种成分的含量见表1。高炉渣主要的矿物相为：黄长石、硅酸二钙、假硅灰石、辉石以及少量硫化物等。锰铁渣的矿物相还有方锰矿等。钒钛渣的矿物相为钛辉石、钙钛矿、巴依石、安诺石、尖晶石，以及少量的硫化物等。 高炉溶渣可采用各种工艺加工成下列各种材料。 我国通常是把高炉渣加工成水渣、矿渣碎石、膨胀矿渣和矿渣珠等。水渣是把热熔状态的高炉渣置于水中急速冷却的过程，主要有渣池水淬或炉前水淬两种方式。水渣作建材用于生产水泥和混凝土，由于水渣具有潜在的水硬胶凝性能，在水泥熟料、石灰、石膏等激发剂作用下，可以作为优质的水泥原料，可制成：矿渣硅酸盐水泥、石膏矿渣水泥、石灰矿渣水泥、矿渣砖、矿渣混凝土等。矿渣碎石是高炉渣在指定的渣坑或渣场自然冷却或淋水冷却形成较为致密的矿渣后，经过挖掘、破碎、磁选和筛分而得到的一种碎石材料，生产工艺主要有热泼法和堤式法两种，矿渣碎石在我国可以代替天然石料用于公路，机场，地基工程，铁路道渣、混凝土骨料和沥青路面等，可用于：配制矿渣碎石混凝土、在软弱地基中应用、用矿渣碎石作基料铺成的沥青路面既明亮且防滑性能好还具有良好的耐磨性能制动距离缩短、用于铁路道渣可以适当吸收列车行走时产生的振动和噪音。膨胀矿渣珠是用适量冷却水急冷高炉渣熔渣而形成的一种多孔轻质矿渣，生产方法有喷射法、喷雾法、堑沟法、滚筒法。可用于做轻骨料，用来制作内墙板楼板等，也可用于承重结构。高炉渣还可用于生产矿渣棉（以高炉渣为主要原料，在溶化炉中熔化后获得熔融物再加以精制而得到的一种白色棉状矿物纤维）、微晶玻璃、硅钙渣肥、矿渣铸石、热铸矿渣等。 气冷渣又名热泼渣、重矿渣。在高炉前从地坪至炉台高度砌筑隔墙，构成泼渣坑，熔渣出炉后经过渣沟流入坑内，铺展成厚约15厘米的薄层，喷水冷却，凝固后掘出，经破碎、筛分，制成碎石和渣砂以代替天然砂石,作为混凝土、钢筋混凝土以及500号以下预应力钢筋混凝土骨料, 工作温度700℃以下的耐热混疑土骨料,要求耐磨、防滑的高速公路、赛车场、飞机跑道等的铺筑材料，铁路道碴，填坑造地和地基垫层填料，污水处理介质等。这种矿渣碎石被称为“全能工程骨料”。 粒化渣又名水淬渣、水渣。熔渣用大量水淬冷后，可制成以玻璃体为主的细粒水渣。它具有潜在的水硬胶凝性能,在水泥熟料、石灰、石膏等激发剂的作用下,就可显示出这种性能，所以是优质水泥原料。中国每年有80％以上的高炉熔
★新型高温炉渣余热回收技术研究分析及对策建议 2012年7月，国务院正式发布《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》，在重点发展方向和主要任务中明确提出“积极开发和推广用能系统优化技术，促进能源的梯次利用和高效利用”，确定了“中低品位余热余压回收利用技术”作为高效节能产业发展的重大行动之一。为了贯彻落实国家节约能源，保护环境的政策，建设资源节约型社会和环境友好型社会，实现可持续发展的战略目标，六院自筹资金积极开展冶炼炉渣余热回收利用技术研究。 目前我国主要采用水淬工艺处理高温炉渣。水冲渣之后产生大量蒸汽，同时生成污染性酸性气体。蒸汽直接排入大气无法进行热量回收，酸性气体造成大气的污染。由于冲渣后的水温度较低，是一种很难高效利用的低品位热源，使用热泵等技术进行利用效率低、污染大且很难在短期内回收投资。冶炼炉渣显热为高品位余热资源，有很高的回收价值，随着国际竞争的日益加剧和能源的持续紧缺，冶金行业面临着多项维系可持续发展战略的问题，其中如何高效地回收冶炼炉渣显热是其中的重要问题之一，因此有必要转变思路采用环保高效的余热利用工艺进行余热回收。 六院十一所成功开发出一种新型高温炉渣余热回收技术——离心空气粒化结合两级流化床余热回收工艺，该工艺能够高效环保地进行炉渣的余热回收，代表了国际上最为先进的高温炉渣余热吸收工艺。 一、国内外相关研究开展情况 高温炉渣余热回收的工艺主要有湿法工艺和干法工艺两种。湿法工艺是指用水或水与空气的混合物使熔融渣冷却，然后再运输的方案，一
般也称为水淬工艺。干法工艺即依靠高压空气或其他方法实现熔融金属冷却、粒化的工艺。湿法处理工艺是将高炉渣作为一种材料来加以利用，并没有对其余热量进行充分的利用。从节能和环保的角度来看，湿法工艺都无法避免处理渣耗水量大的问题。干式粒化工艺是在不消耗新水的情况下，利用高炉渣与传热介质直接或间接接触进行的高炉渣粒化和显热回收的工艺，几乎没有有害气体排出，是一种环境友好的新式处理工艺。 （一）国外研究状况 20 世纪70年代，国外就已开始研究干式粒化炉渣的方法。前苏联、英国、瑞典、德国、日本、澳大利亚等国都开展过高温炉渣(包括高炉渣、钢渣等) 干式粒化技术的研究。日本钢管公司（NKK）开发的转炉钢渣风淬粒化工艺和双内冷却转筒粒化工艺因为处理能力不高、运行不稳定、粒度不均匀等缺点不适合在现场大规模连续处理高炉渣。英国克凡纳金属公司(KvaernerMetals)提出转杯离心粒化气流化床热能回收技术，该法因为热量回收效率高，粒化后渣质量较好，粒度均匀，强度较高，粒径小于2mm等优势具有较好的发展前景。该法曾经于20世纪80年代初期在英国钢铁公司年产1万吨的高炉上进行了为期数年的工业试验，未实现大范围的工业化应用。澳大利亚也对该法的粒化和传热过程进行过一些数值计算和实验研究工作。对高炉渣中显热的回收目前在国际上仍然处于工业试验性阶段，还没有任何一种干式处理工艺实现了工业应用，但已有的各类技术研究积累了很多相关的理论知识和实践经验。 （二）国内研究状况 目前，国内冶金企业对于高温炉渣全部采用水淬工艺进行处理。高
矿中的脉石、炉料中的熔剂和其他造渣组分在火法冶金过程中形成的金属硅酸盐、亚铁酸盐和铝酸盐等混合物。此外，炉渣还含有少量的金属硫化物、金属和气体。从广义说，有色金属的吹炼渣、黄渣、蒸馏罐渣、精炼渣等都属有色金属冶金炉渣。 炉渣富集了炉料中的脉石成分和不希望进入主金属的杂质，是一个成分复杂的多元体系。炉渣的主要成分为氧化物。可将构成炉渣的氧化物分为酸性氧化物(如SiO2、Fe2O。等)、碱性氧化物(如FeO、CaO、MgO等)和两性氧化物(如Al2O3、ZnO等)。它们之间的区别在于各氧化物对氧离子的亲疏关系，容易放出氧离子的为碱性氧化物，反之为酸性氧化物。这些氧化物相互结合成各种化合物、固溶体及共晶混合物。 炉渣组成的来源有色金属冶金炉渣中的组分主要来源于五个方面：(1)矿石或精矿中的脉石，如SiO2、CaO、Al2O3、MgO等；(2)炉料在熔炼过程中生成的氧化物，如FeO、Fe3O4等；(3)为满足熔炼需要而加入的熔剂，如SiO2、CaO、FeO、Fe3O4等；(4)熔蚀或冲刷下来的炉衬材料，如MgO、SiO2、Al2O3等；(5)燃料燃烧的灰分，如Al2O3、SiO2等。 有色金属冶金炉渣属FeO–CaO–SiO2系，主要是由FeO、CaO、SiO2组成的硅酸盐，三者之和约占渣量75％～85％，有时甚至达90％。因此，渣的性质在很大程度上由这三个组分所决定。
在冶炼过程中的作用炉渣是火法冶金的必然产物，其量又相当大。例如反射炉炼铜产出的炉渣约为熔锍质量的200％～500％。炉渣在冶炼过程中主要起八方面的作用。 (1)熔融炉渣富集了炉料中几乎全部的脉石和大部分的杂质，并在造渣过程中完成了金属的某些熔炼和精炼过程。例如铜、镍硫化矿造锍熔炼时，铜、镍等硫化物与硫化亚铁富集为熔锍，而铁的氧化物与脉石、熔剂和燃料灰分等形成熔渣。(2)熔炼生成的金属或锍熔体液滴分散在熔渣中，它们的汇合长大和澄清分离都是在熔渣介质中进行的。因此，熔渣对熔炼生成的金属或熔锍与造渣成分分离的程度起着重要的作用。(3)覆盖在金属或熔锍表面的熔渣层起保护金属和熔锍的作用。(4)熔渣在冶炼过程中除富集炉料中的脉石等成分外，有时还起富集有价组分的作用，如钛精矿还原熔炼所得的高钛渣，以及吹炼含钒和含铌的生铁所得的钒渣和铌渣等都是提取钛、钒和铌等的原料。(5)熔渣在一些冶炼过程中还起着特殊作用，在烧结焙烧过程中造渣成分起到粘合结块的作用；在鼓风炉熔炼过程中，炉渣的组成基本上决定了炉内的温度，低熔点渣型的强化熔炼只能提高炉子生产能力而不能提高炉内温度，要提高炉内温度必须选择熔点高的渣型；在电炉熔炼时，炉渣起电阻发热体作用。(6)炉渣的性质决定着熔炼过程的燃料消耗量，热焓量大的和熔点高的炉渣，熔炼的燃料消耗量也增加。(7)炉渣的性质和熔炼产出的渣量是影响金属回收率的一个重要因素，因为渣含金属的损失是冶金过程中金属损失
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MgO含量对高炉炉渣粘度的影响 作者：何环宇， 王庆祥， 曾小宁， HE Huan-yu， WANG Qing-xiang， ZENG Xiao-ning 作者单位：武汉科技大学材料与冶金学院,湖北,武汉,430081 刊名： 钢铁研究学报 英文刊名：JOURNAL OF IRON AND STEEL RESEARCH 年，卷(期)：2006,18(6) 被引用次数：15次 参考文献(4条) 1.吴俐俊;程惠尔基于MATLAB的高炉渣系成分优化[期刊论文]-钢铁研究学报 2004(04) 2.王俭渣图集 1989 3.王常珍冶金物理化学研究方法 1982 4.姚国良;杜珊高炉冶炼低硅低硫铁的炉渣性能研究 1992(03) 本文读者也读过(10条) 1.何环宇.王庆祥.曾小宁MgO含量对高炉渣粘度影响的实验研究[期刊论文]-武汉科技大学学报(自然科学版) 2002,25(4) 2.龚坚.王庆祥.何环宇.周晖.Gong Jian.Wang Qingxiang.He Huanyu.Zhou Hui电炉新铁料及冶炼效果[期刊论文]-炼钢2000,16(4) 3.何环宇.王庆祥.韩秋影.HE Huan-yu.WANG Qing-xiang.HAN Qiu-ying MgO含量对高炉渣性能的影响研究[期刊论文]-武汉科技大学学报（自然科学版）2006,29(1) 4.李晓红.赵元秋.郝志忠.赵文广.安胜利.石世斌.LI Xiao-hong.ZHAO Yuan-qiu.HAO Zhi-zhong.ZHAO Wen-guang .AN Sheng-li.SHI Shi-bin CaF2对高炉炉渣性能影响的研究[期刊论文]-内蒙古科技大学学报2008,27(1) 5.吴长生.李玉华.邱金龙.王平.韩凤光.Wu Changsheng.Li Yuhua.Qiu Jinlong.Wang Ping.Han Fengguang梅钢高炉渣流动性能的实验研究[期刊论文]-冶金丛刊2009(5) 6.金哲男.徐家振.王景旭.李景峰Al2O3对镍电炉渣粘度的影响[期刊论文]-东北大学学报(自然科学版) 2002,23(9) 7.王庆祥.何环宇渣-铁反应脱硫动力学研究[会议论文]-2001 8.王庆祥.何环宇提高渣-铁脱磷反应效果的理论分析[期刊论文]-钢铁研究2001(5) 9.王明军.张丙怀.阳海彬.刁岳川.王朝东.WANG Ming-jun.ZHANG Bing-huai.YANG Hai-bin.DIAO Yue-chuan. WANG Chao-dong高炉炉渣粘度性能预测系统[期刊论文]-中国冶金2008,18(2) 10.王庆祥.何环宇渣-铁反应脱硫动力学研究[期刊论文]-包头钢铁学院学报2001,20(3) 引证文献(14条) 1.郭宪臻.魏国.沈峰满.牛卫军煤粉-菱镁石混合喷吹对安钢高炉操作的影响[期刊论文]-东北大学学报：自然科学版 2011(10) 2.杨金福高炉渣合适镁铝比的试验研究与分析[期刊论文]-南方金属 2012(5) 3.李学付.方贻留.杨金福.马继波.杨雄文济钢高炉高Al2O3炉渣渣系优化试验研究[期刊论文]-山东冶金 2011(5) 4.吴长生基于实验设计的炉渣流动性能研究[期刊论文]-数理统计与管理 2010(6) 5.王竹民.吕庆.李福民.张淑会邯钢高炉渣的熔化性能[期刊论文]-钢铁研究学报 2009(5) 6.杜长坤.杨静.赵贤哲.石永敬.尤静林.高绪东超高Al2O3含量高炉渣的黏度及脱硫行为[期刊论文]-钢铁研究学报 2013(7) 7.闫魁红.唐顺兵大型高炉炉前作业的生产组织[期刊论文]-钢铁研究 2012(2)
精炼渣各成分配比及所起作用 2012-05-02 15:55 来源：我的钢铁网 分享到： 合成渣精炼脱硫技术是生产超低硫纯净钢的关键技术之一，国内外不少学者对精炼渣的性能做了大量研究，通过试验得出了多种不同配比的精炼渣，见精炼渣成分配比表： 精炼渣成分配比 CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2-Na2O56.1：15.5：15.4：8.8：2：2.2 CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2 53：17：10：10：10 59：15：8.5：10：7.5 54.2：12.3：22：87：28 50.41：0.59：30：10：9 CaO-SiO2-Al2O3-MgO53：4：35：8 CaO-SiO2-Al2O3-CaF232.5：5：57.5：5 CaO-MgO-Al2O3-SiO250：15：20：15 CaO-SiO2-Al2O365：10：25 其相同之处在于基础渣一般多选CaO-SiO2-Al2O3系三元相图的低熔点位置的渣系。基础渣系最重要的作用是控制渣的碱度，这对精炼过程的脱硫效果有较大影响。 精炼渣的不同之处在于对基础渣系的微调，根据不同成分所起的作用不同控制加入添加剂的种类及含量，以期达到预期效果。精炼渣各种成分的作用如下表：
成分作用 CaF2降低渣的熔点，改善渣的 CaO调节渣碱度，脱硫剂 SiO2调节渣碱度和粘度 Al2O3调整CaO-SiO2-Al2O3三元系渣处于低熔点位置 CaCO3脱硫剂、发泡剂 MgCO3(MgO)发泡剂，分解后产生氧化镁对包衬起保护作用 BaCO3(BaO)发泡剂、脱硫剂，并可抑制钢液回磷 Na2CO3(Na2O)发泡剂、脱硫剂、助熔剂 K2CO3(K2O)发泡剂、脱硫剂、助熔剂 Li2CO3(Li2O)发泡剂、脱硫剂、助熔剂 Al 强脱氧剂，且优先与CaO脱硫发生氧反应，提 高脱硫效果 Si-Fe 脱氧剂，净化钢液 为了提升连铸坯质量，降低降价坯比例，炼钢车间在冶炼过程中成分按中限控制，强调钢包底吹的作用，保证软吹时间，均匀了成分和温度；终点控制上采用高拉碳法，不仅能降低合金、增碳剂、钢铁料等消耗，而且减少了由于增碳剂的加入带来的杂质。连铸车间开机前对准备工作进行确认，尤其是中间包及水口的烘烤情况，保证中间包、水口的干燥，减少气泡夹杂的产生；对二冷区的喷嘴及水条进行检查清理，减少冷却不均造成的脱方、裂纹等缺陷，及时清理铸坯辊道冷钢、残钢，保证辊道的光滑，减少划痕等缺陷；在浇注过程中，他们稳定控制中间包液面，避免液面波动，减少卷渣造成的连铸坯夹渣缺陷。同时为改善连铸坯质量，减少温降，该厂改进了原大包包盖，实施浇注全程盖包盖，减少钢水的二次氧化，
关于精炼过程中合成渣行为的探讨 本钢马春生 随着科学技术的进步和炼钢工艺的发展，炉外精炼已经成为提高钢的纯净度、改善钢质量的必不可少的工艺手段。而在炉外精炼的工艺过程中主要的化学反应和工艺目的大多数都是通过各种合成渣来实现。对应于不同的工艺、不同的品种要求，应该选择不同的合成渣。因此，对于炉渣，特别是精炼过程中使用的合成渣的研究、开发和应用越来越受到人们的重视。本文将对各种合成渣的作用，选择及精炼过程中的物理化学行为进行初步的探讨。 1 渣洗用合成渣（即精炼渣） 所谓的渣洗就是通过机械的方法让合成渣与钢水充分搅拌、混合，创造良好的渣、钢之间进行化学反应的动力学条件，从而实现诸如脱硫、脱磷、脱氧等工艺目的。 1.1 合成渣的制作方法 其制作方法大致可以分为如下种类： 1.1.1 机械混合型 将各种原料破碎成一定粒度，按照要求的比例配制，并通过机械方法混匀。 这种渣料的制作工艺简单、成本低廉，但是直接加入钢液里时熔点高、热量损失大、反应速度慢。 另一种机械混合型是将各种原材料制成<1mm的粉状，再按一定的比例混匀，加入一定量的结合剂制成小球状，并通过烘干去掉水份加入钢中。， 这种渣料的原料布局比例均匀，比颗粒混合型制作工艺复杂，成本较高。直接加入钢液时熔点稍低、熔速稍快，由于钢、渣之间接触面较大，故反应速度较快。 1.1.2熔化炉予熔型 将原料按一定配比通过小冲天炉（化渣炉）利用焦炭作为热源进行熔化，经水淬、干燥后按需要投入钢水中。这种渣料，经过预熔已经形成多元相，其成份比较接近设计目标，而且熔点较低，在钢液中溶化速度快，反应迅速。但是由于焦炭经燃烧后的灰份绝大部份是SiO2，加之炉膛耐火材料的熔损，最终成份很难达到理想状态。特别是生产低SiO2、低C含量的渣料时，采用该方法生产是难以实现的。 1.1.3 电弧炉预熔渣 利用电弧炉将原料加热熔化成熔融状态。一种是现场有电弧炉的时候可直接将熔融状态的渣料直接用钢水冲混。一种是现场没有电弧炉的时候将熔融渣料冷却、破碎、干燥后投入到钢包内用钢水冲洗。前者对钢水降温极少，且钢渣充分接触，反应速度极快、精炼效果良好，而后者则对钢水有一定的降温作用，且需一定时间熔化，反应速度相对较慢。总体讲，电弧炉生产的预熔渣，成份十分接近设计标准、熔点低、杂质少、精炼效果优良。唯一的不足是成本高。
熔体粘度的测定——内圆柱体旋转法 在一定温度下熔体流动性能的好坏，一般用粘度的大小来衡量。粘度大的熔体流动性能差，反之粘度小的熔体则流动性好。粘度是炉渣最重要的物性之一。炉渣粘度关系到冶金熔体的多相反应动力学问题，因为质点在炉渣内扩散速度与炉渣粘度的大小成反比，粘度大质点扩散速度慢。反之粘度小则有利于质点扩散速度的加速；熔锍与炉渣在冶炼条件下的分层和澄清与它们的粘度有关，由斯托克公式可知金属颗粒在炉渣中的沉降下去，有利于降低渣中金属损失，提高金属回收率，炉渣粘度的大小还影响冶炼内温度的分布情况，粘度大的炉渣，需要保持较高的炉温以利于冶炼的正常进行，反之亦然。此外，炉渣粘度是其内部质点相互作用的一种现象，即炉渣粘度变化是其结构变化的宏观反映。有色冶金炉渣的粘度在熔炼温度下一般较小，不大于1Pa·S=10P（单位为牛顿·秒·米-2，或泊）。 测定熔体粘度的方法有多种。本实验采用内圆柱体旋转法进行粘度的测量。 一、实验目的 1.熟悉炉渣粘度用内圆柱体旋转法测定的原理，仪器结构。 2.正确掌握测试方法，要求会操作、会记录、会整理资料、并能正确绘制粘度——温 度曲线。 二、实验原理 钢丝悬挂的内圆柱体在高温炉渣中以慢速度旋转，在钢丝两端由于层流性质的炉渣的内摩擦力而产生一个扭角φ，在钢丝弹性范围内扭角的大小与炉渣的粘度、自身的角速度有如下关系： φ=kω×η 在角速度一定的情况下，则有： η=K×φ(1) 式中： φ——钢丝扭角；k——常数；η——熔体粘度；K——仪器常数。 测量钢丝的扭角，是利用光电管接收光信号的先后产生两个不同步的电流信号，再经过转换器变成时间，测得时间即可。当圆柱体在熔体中旋转平稳后，所测得得时间差便也称为一个定值。由此，可以得到以下关系式： φ=ω×t (2) 式中： φ——钢丝扭角；ω——电机自转的角速度；t——光电管所测得的时间差。 由（1）、(2)式得到如下式： η=K×t 仪器常数K可用已知标准粘度液体进行标定。得出K值。通过测定一定温度下的△t 值，就可计算出被测炉渣的粘度值。 上述公式是假设所受的粘滞力矩全部来自等测液体。实际上由于空气的粘滞力和吊丝材料的内摩擦。吊挂系统即使在空转时也会有一定的扭转，这一本底值在测量中会叠加到待测值上去。为此必须将公式修正如下： η=K（t-t0） 式中t0表示仪器在空气中运转时毫秒计指示值。t0的来源有二：一是自身圆盘上通光孔未完全重合；一是在空转过程中旋转体与周围空气的摩擦。 通过两种已知粘度的液体进行标定，求出仪器常数K和t0.
钢渣的回收与利用 王!雄 !武汉工程职业技术学院"湖北武汉$#**+* #摘!要!介绍钢渣冷却处理"从钢渣中回收金属的工艺流程"渣钢的循环使用及渣钢的其他用途"为钢铁企业回收和利用钢渣"提供参考$关键词!钢渣%利用%循环使用 中图分类号!%R !$!,(!!文献标识码!+!文章编号!!**+-$#’!!"**&#*%-***%!-*$ 9’$(J ’"4#)/6%&-&<#%&()(.*%’’-H D #C &)0*-#0 F]T &8536L !F 2:@6Q 6L 56;;<56L 7<3E ;J J 536@A%;>:63A 3L 916J ?5?2?;"F 2:@6$#**+*"H :56@#12*%"#$%&%:;C <;J ;6?C @C ;<56?<3=2>;J ?:;C <3>;J J E A 3X<32?;3E <;>3M ;<56L ?:;<;2J @4A ;D ;?@A E <3D?:;J ?;;A -D @W 56L J A @L 49?<;@?D ;6?3E E 5
炉渣的主要成分 Prepared on 22 November 2020
炉渣(s l a g)矿中的脉石、炉料中的熔剂和其他造渣组分在火法冶金过程中形成的金属硅酸盐、亚铁酸盐和铝酸盐等混合物。此外，炉渣还含有少量的金属硫化物、金属和气体。从广义说，有色金属的吹炼渣、黄渣、蒸馏罐渣、精炼渣等都属有色金属冶金炉渣。 炉渣富集了炉料中的脉石成分和不希望进入主金属的杂质，是一个成分复杂的多元体系。炉渣的主要成分为氧化物。可将构成炉渣的氧化物分为酸性氧化物(如SiO2、Fe2O。等)、碱性氧化物(如FeO、CaO、MgO等)和两性氧化物(如Al2O3、ZnO等)。它们之间的区别在于各氧化物对氧离子的亲疏关系，容易放出氧离子的为碱性氧化物，反之为酸性氧化物。这些氧化物相互结合成各种化合物、固溶体及共晶混合物。 炉渣组成的来源有色金属冶金炉渣中的组分主要来源于五个方面：(1)矿石或精矿中的脉石，如SiO2、CaO、Al2O3、MgO等；(2)炉料在熔炼过程中生成的氧化物，如FeO、Fe3O4等；(3)为满足熔炼需要而加入的熔剂，如SiO2、CaO、FeO、Fe3O4等；(4)熔蚀或冲刷下来的炉衬材料，如MgO、SiO2、Al2O3等；(5)燃料燃烧的灰分，如Al2O3、SiO2等。
有色金属冶金炉渣属FeO–CaO–SiO2系，主要是由FeO、CaO、SiO2组成的硅酸盐，三者之和约占渣量75％～85％，有时甚至达90％。因此，渣的性质在很大程度上由这三个组分所决定。 在冶炼过程中的作用炉渣是火法冶金的必然产物，其量又相当大。例如反射炉炼铜产出的炉渣约为熔锍质量的200％～500％。炉渣在冶炼过程中主要起八方面的作用。(1)熔融炉渣富集了炉料中几乎全部的脉石和大部分的杂质，并在造渣过程中完成了金属的某些熔炼和精炼过程。例如铜、镍硫化矿造锍熔炼时，铜、镍等硫化物与硫化亚铁富集为熔锍，而铁的氧化物与脉石、熔剂和燃料灰分等形成熔渣。(2)熔炼生成的金属或锍熔体液滴分散在熔渣中，它们的汇合长大和澄清分离都是在熔渣介质中进行的。因此，熔渣对熔炼生成的金属或熔锍与造渣成分分离的程度起着重要的作用。(3)覆盖在金属或熔锍表面的熔渣层起保护金属和熔锍的作用。(4)熔渣在冶炼过程中除富集炉料中的脉石等成分外，有时还起富集有价组分的作用，如钛精矿还原熔炼所得的高钛渣，以及吹炼含钒和含铌的生铁所得的钒渣和铌渣等都是提取钛、钒和铌等的原料。(5)熔渣在一些冶炼过程中还起着特殊作用，在烧结焙烧过程中造渣成分起到粘合结块的作用；在鼓风炉熔炼过程中，炉渣的组成基本上决定了炉内的温度，低熔点渣型的强化熔炼只能提高炉子生产能力而不能提高炉内温度，要提高炉内温度必须选择熔点高的渣型；在电炉熔炼时，炉渣起电阻发热体作用。(6)炉渣的性质决定着熔炼过程的燃料消耗量，热焓量大的和熔点高的炉渣，熔炼的燃料消耗量也增加。(7)炉渣的性质和熔炼产
精炼炉渣的调整小结 一、前言 精炼渣的性质直接影响LF的冶金效果。精炼渣具有脱氧、脱硫、去夹杂的作用 精炼炉炉渣功能如下: 1.保持钢水温度; 2.吸收钢液中的夹杂; 3.防止钢液二次氧化，确保钢水化学成分的控制; 4.脱硫以提高钢水的质量; 5.埋弧用以防止弧光对耐材的损害; 6.尽可能减轻渣线的化学侵蚀。 二、精炼及造渣工艺 精炼是一个动态的过程，任何一种加入钢包的物质都有可能影响炉渣的化学成分为脱氧而加入的硅铁或硅锰而生成(SiO2)，为此需要加入碱性氧化物来调整碱度。 1.转炉出钢过程，包内加入精炼渣400kg、符合脱氧剂100kg、碳化硅、钢芯铝（按工艺执行）、合金。出钢过程中，底吹氩搅拌钢液，然后到LF工位进行升温、造渣、调成分等处理。化学成分和温度符合工艺要求后吊包。 2.主要工艺流程如下：转炉钢水一加精炼渣料一加热一造白渣一调成分一软吹一浇注。 3.造渣操作要点：出钢按预定配比加入顶渣料，在LF工位升温并开始调渣，造渣剂使用碳化硅还原气氛保持15min以上。 三、试验效果及分析 在稳定渣量的情况下，对精炼炉渣样进行了分析，主要化验了出罐渣样，结果见附表。 1．Al2O3在精炼渣中的作用 根据CaO—SiO2一Al2O3三元渣相图来看，随着渣中Al2O3含量在一定范围内的提高，其渣的熔化温度降低。当CaO、SiO2、Al2O3在渣中的含量分别为50～60 %、1O～15% 、15～20 %时，其熔化温度只有1510℃左右，这是因为随着渣中Al2O3含量的提高，渣中的Al2O3和CaO结合生成熔点低的铝酸钙(CaO〃Al2O3 ) 因此，提高渣中Al2O3含量，能够促进化渣，进行快速造渣。在试验过程中从现场来看也充分体现了这一点。2．提高钢液的升温速度 由于Al2O3能提高化渣速度，所以在精炼过程中，电弧埋弧快，有利于升温。而且，Al2O3有两性氧化物的特性，对炉渣的粘度影响较小，可以减少操作中CaF2的用量，在实际生产过程中加入Al2O3 粉或火砖块造CaO—SiO 一Al2O3渣系的冶炼过程中，还原渣呈现为疏松、小泡沫状，对钢包表面有良好的覆盖作用和对电弧的埋弧作用。由于冶炼中萤石量可以减少到50kg左右，石灰量减少近200kg，炉渣埋弧良好，所以在冶炼中后期，升温速度较原来提高近0．50℃／min。因此，能够有效的利用电能，提高钢液的升温速度。 3．Al2O3 和材的高倍关系 在试验中，由于条件有限，未能从钢液中取样观察夹杂物情况，从成品高倍检验，探伤情况来看，钢中夹杂物含量较少，Al镇静钢的精炼渣一般具有良好的流动性，因为Al2O3作为脱氧产物是一种良好的助熔剂，个人认为在渣中Al2O3不应该超过25%，否则会影响炉渣吸附Al2O3夹杂的能力，富含Al2O3的还原渣中，含有铝酸钙熔点低，对钢液的粘附力较大，能迅速从钢液中浮出且硫化钙能很好的润湿铝酸钙，并一起浮出钢液保证钢液的洁净度。目前该方案的产品合格率在88.9%。
炉渣粘度测定 粘度是精炼熔渣重要的物理化学性质之一，精炼渣应具有合适的粘度。渣的粘度不仅影响渣-金间传热、传质，对反应速率和夹杂物的吸收产生影响，低粘度的液渣还会冲刷钢包的耐火材料内衬造成严重侵蚀，影响炉衬寿命。 实验原理 本实验采用旋转柱体法测试LF 精炼渣的粘度。将耐高温的转子浸没在高温熔体中匀速转动，而盛放熔体的坩埚静止不动，于是在转子与坩埚内壁之间存在速度梯度，在熔体内部产生了内摩擦力。当液体为层流流动时，该粘滞力矩为： 22 411/h M r R πηω=- 式中，r ，R —为同轴内外柱体的半径； h —为内柱体浸入液体的深度； ω—为转动柱体的角速度； η—为液体的粘度 由扭矩传感器可精确地测定仪器主轴的角速度和扭矩，熔体的粘度可根据下式计算： 22 (114M r R h ηπω -= 实验设备 针对精炼渣粘度的实验，所用主要设备如下图所示为熔体物性测定仪。另外还需使用的设备与工具有：干粉压样机、玛瑙研钵、高纯石墨坩埚、高纯石墨转子、钼丝、高纯氮气等。
实验步骤 采用旋转柱体法测定精炼渣的粘度。试验步骤描述如下： （1）首先确定热电偶置于坩埚底部，使用双铂铑热电偶测定加热炉的恒温带，并确定热电偶顶端与试样位于炉膛恒温带内； （2）根据预先确定好的精炼渣配比配制120g试剂，混匀压块后置于石墨坩埚中备用； （3）当炉温升至1300℃时将坩埚置入炉中随炉升温熔化。待炉温升至1500℃后恒温10min，将转子置入坩埚的熔渣液面下开始测粘度； （4）炉温以4℃/min的速度降温，计算机自动记录粘度-温度（η-t）数据。当炉渣粘度过大时，计算机停止记录，保存数据并进行下一组测试； （5）根据所得数据绘制η-t曲线，并分析。
LF精炼渣脱硫能力优化与循环利用 （汪衍军西安建筑科技大学冶金工程学院） 摘要：LF钢包精炼炉是冶炼优质钢常用的精炼设备，它通过电弧加热、造还原精炼渣和底吹氩搅拌等方法，为快速脱氧、脱硫、均匀钢水温度、成分并去除钢液中有害夹杂物提供了有效的精炼手段，在纯净钢冶炼方面发挥了巨大作用。LF精炼炉优化了转炉和连铸之间的工艺衔接而且加快了生产节奏，随着对纯净钢需求的不断增加，用LF炉对钢液进行脱硫操作已成为大多数钢厂普遍采用的工艺方法，于是优化精炼渣系和各种工艺因素便成为生产和研究中的重点内容。同时，LF 精炼废渣带来的堆放占地和环境污染日益突出等问题，开展精炼废渣资源循环利用的研究对于环境保护和钢铁企业的节能减排具有重要意义。结合国内外学者对脱除LF 精炼渣中硫进行的大量研究，促进了LF 精炼渣综合利用，对实现节能减排有重要的意义。 关键词：LF精炼渣；脱硫；综合利用
Optimization andCyclic Utilization of LF Refining Slag Desulfurization Capacity （Wang Yanjun Xi’an University of Architecture and Technology Metallurgical Engineering） ABSTRACT：LF ladle refining furnace smelting high-quality steel used in the refining equipment, which by arc heating, causing reduction refining slag and bottom argon stirring methods for rapid deoxidation, desulfurization, uniform steel temperature, composition and removing the liquid steel harmful inclusions provided an effective means of refining, smelting steel in pure plays a significant role. LF refining furnace to optimize the process of convergence between the converter and continuous casting and speed up the pace of production, With the increasing demand for clean steel, with LF furnace of molten steel desulfurization process operation has become a widely used method for most mills so to optimize refining slag and various technological factors of production and research has become the focus of the content. At the same time, the LF slag stacking area and environmental pollution have become increasingly prominent problems, to carry out research on refining resources recycling waste has important significance for environmental protection and energy saving and emission reduction of iron and steel enterprises. Based on a large amount of sulphur in the slag of the domestic and foreign scholars on the removal of LF refining, promote the comprehensive utilization of LF refining slag, have the important significance for the realization of energy saving and emission reduction.
炉渣(slag) 矿中的脉石、炉料中的熔剂和其他造渣组分在火法冶金过程中形成的金属硅酸盐、亚铁酸盐和铝酸盐等混合物。此外，炉渣还含有少量的金属硫化物、金属和气体。从广义说，有色金属的吹炼渣、黄渣、蒸馏罐渣、精炼渣等都属有色金属冶金炉渣。 炉渣富集了炉料中的脉石成分和不希望进入主金属的杂质，是一个成分复杂的多元体系。炉渣的主要成分为氧化物。可将构成炉渣的氧化物分为酸性氧化物(如SiO2、Fe2O。等)、碱性氧化物(如FeO、CaO、MgO等)和两性氧化物(如Al2O3、ZnO等)。它们之间的区别在于各氧化物对氧离子的亲疏关系，容易放出氧离子的为碱性氧化物，反之为酸性氧化物。这些氧化物相互结合成各种化合物、固溶体及共晶混合物。 炉渣组成的来源 有色金属冶金炉渣中的组分主要来源于五个方面：(1)矿石或精矿中的脉石，如SiO2、CaO、Al2O3、MgO等；(2)炉料在熔炼过程中生成的氧化物，如FeO、Fe3O4等；(3)为满足熔炼需要而加入的熔剂，如SiO2、CaO、FeO、Fe3O4等；(4)熔蚀或冲刷下来的炉衬材料，如MgO、SiO2、Al2O3等；(5)燃料燃烧的灰分，如Al2O3、SiO2等。
有色金属冶金炉渣属FeO–CaO–SiO2系，主要是由FeO、CaO、SiO2组成的硅酸盐，三者之和约占渣量75％～85％，有时甚至达90％。因此，渣的性质在很大程度上由这三个组分所决定。 在冶炼过程中的作用 炉渣是火法冶金的必然产物，其量又相当大。例如反射炉炼铜产出的炉渣约为熔锍质量的200％～500％。炉渣在冶炼过程中主要起八方面的作用。(1)熔融炉渣富集了炉料中几乎全部的脉石和大部分的杂质，并在造渣过程中完成了金属的某些熔炼和精炼过程。例如铜、镍硫化矿造锍熔炼时，铜、镍等硫化物与硫化亚铁富集为熔锍，而铁的氧化物与脉石、熔剂和燃料灰分等形成熔渣。(2)熔炼生成的金属或锍熔体液滴分散在熔渣中，它们的汇合长大和澄清分离都是在熔渣介质中进行的。因此，熔渣对熔炼生成的金属或熔锍与造渣成分分离的程度起着重要的作用。 (3)覆盖在金属或熔锍表面的熔渣层起保护金属和熔锍的作用。 (4)熔渣在冶炼过程中除富集炉料中的脉石等成分外，有时还起富集有价组分的作用，如钛精矿还原熔炼所得的高钛渣，以及吹炼含钒和含铌的生铁所得的钒渣和铌渣等都是提取钛、钒和铌等的原料。(5)熔渣在一些冶炼过程中还起着特殊作用，在烧结焙烧过程中造渣成分起到粘合结块的作用；在鼓风炉熔炼过程中，炉渣的组成基本上决定了炉内的温度，低熔点渣型的强化熔炼只