炼钢造渣
钢铁炉窑协同利用危废有利条件以及转炉冶炼造渣工艺介绍-概述说明以及解释
钢铁炉窑协同利用危废有利条件以及转炉冶炼造渣工艺介绍-概述说明以及解释1.引言【1.1 概述】概述部分旨在介绍钢铁炉窑协同利用危废有利条件以及转炉冶炼造渣工艺的重要性和背景。
随着环境保护意识的不断提高和资源回收利用的重要性日益凸显，钢铁行业亦面临着推动绿色发展的迫切需求。
而钢铁炉窑协同利用危废以及转炉冶炼造渣工艺作为重要的技术手段，能够实现弃渣资源化利用和环保减排的目标。
因此，本文将深入探讨钢铁炉窑协同利用危废的有利条件以及转炉冶炼造渣工艺的基本原理和优势。
首先，钢铁炉窑协同利用危废的有利条件是指通过协同化的管理和技术手段，促进钢铁工业与危废处理业的有机结合，并实现双方的共赢。
一方面，钢铁工业每年生成大量的炉渣和尾渣等废弃物，这些废弃物潜藏着丰富的资源价值；另一方面，危险废物处理业需要大量的原料供应和处理对象。
钢铁炉窑协同利用危废将实现资源的回收和再利用，降低环境污染，同时也满足了危废处理业对原料的需求，推动了废弃物综合利用的发展。
其次，转炉冶炼造渣工艺作为一种主要的废弃物综合利用技术，其基本原理是通过在炼钢过程中，将废弃物投入炉中参与冶炼反应，并形成具备一定质量和性能要求的钢渣。
该工艺在废弃物资源化利用方面具有明显的优势。
首先，转炉冶炼造渣工艺能够有效降低工业废弃物的排放，减少环境污染。
其次，该工艺可提高炼钢过程的热效率，节约能源和原料，降低生产成本。
此外，通过合理选择废弃物的投入量和掺入时间，还可以改善钢渣的化学成分和物理性能，提高冶炼效果。
综上所述，钢铁炉窑协同利用危废的有利条件以及转炉冶炼造渣工艺是实现钢铁工业绿色发展和废弃物综合利用的重要手段。
本文将深入研究该工艺的具体环保减排效益、资源回收利用效果以及其在转炉冶炼中的应用等方面，以期为钢铁行业的可持续发展提供借鉴和参考。
1.2 文章结构本文将从以下两个方面对钢铁炉窑协同利用危废的有利条件以及转炉冶炼造渣工艺进行介绍和探讨。
首先，将详细阐述钢铁炉窑协同利用危废的环保减排效益和资源回收利用方面的优势。
工业炼铁造渣原因
工业炼铁造渣原因
工业炼铁造渣的主要原因有以下几点：
1. 除去杂质：在炼铁过程中，原料中的单一杂质如Al2O3、SiO2等熔化性温度很高。
为了去除这些杂质，需要形成低熔化性温度的物质——炉渣，以便与铁水良好分离并顺利排出炉子。
石灰石等物质可以起到这个作用。
2. 维持高炉寿命和合理炉型：合适的炉渣成分可以起到延长高炉寿命的作用，同时也有助于维持高炉的合理炉型。
3. 脱硫：造渣过程有助于脱出原燃料带入炉内的硫，从而得到合格的生铁。
4. 提高炼铁效率：造渣有助于煤气和焦炭与炉料的充分接触，提高炼铁效率。
5. 吸收熔剂中的CaO、MgO：造渣过程中，炉渣会吸收熔剂中的CaO、MgO等物质，有利于炉内反应的进行。
6. 调节炉内气氛：造渣过程中，炉渣会吸收一部分炉内产生的二氧化碳，有助于维持炉内还原性气氛，促进铁矿石的还原。
总之，工业炼铁造渣是为了提高炼铁质量、延长高炉寿命、去除杂质、脱硫以及维持合理的炉内环境。
这些目的通过合适的炉渣成分和造渣过程来实现。
转炉炼钢造渣制度
转炉炼钢造渣制度转炉炼钢是一种常见的炼钢工艺，其主要特点是能够利用废钢资源，减少环境污染，提高钢铁生产效率。
然而，在转炉炼钢过程中，会产生大量的渣，如果不进行合理的处理，不仅会浪费资源，而且还会对环境造成污染。
为了解决这个问题，炼钢企业引入了造渣制度。
造渣制度是指在转炉炼钢过程中，对产生的渣进行统一集中处理的一套规范化管理措施。
根据该制度的要求，炼钢企业必须设立渣料收集区域，并配备相应的设备和人员，对渣进行分类、贮存和运输。
首先，根据不同的渣种，炼钢企业需要将渣进行分类。
常见的渣种包括钢渣、炉渣和渣滓等。
钢渣是指在转炉炼钢过程中产生的含有铁元素的固体废物，它通常可以作为原料再利用。
炉渣是指在炼钢过程中，产生的富含硅、锰、钙等元素的残渣。
而渣滓则是其他废渣，如烧结矿结垢、清扫灰尘等。
对这几种不同的渣料，炼钢企业需要进行打包、标记，并存放在指定的区域。
其次，炼钢企业需要配备专门的储存设施。
根据渣料的不同特点，储存设施可以有不同的形式，如罐式、仓储式、临时储料区等。
高温炉渣需要用水进行冷却，以避免热量释放，另外，对含铁的钢渣也需要进行湿法处理，以降低重金属的溶解度，防止对环境造成污染。
对于危险废渣，炼钢企业还要按照相关规定进行专门的处理。
最后，炼钢企业需要制定规范的运输管理制度。
渣料是通过专门的运输车辆进行运输，所以炼钢企业需要制定运输路线，避免对周边环境和居民产生不良影响。
运输车辆应保证车厢内渣料不泄漏，以确保道路清洁。
另外，对于长期储存的渣料，企业还需定期进行检测和检修，确保其安全性。
转炉炼钢造渣制度的实施有助于提高钢铁生产效率、减少环境污染和资源浪费。
通过分类、贮存和运输管理，可以减少对造渣过程中的污染物排放，保护环境；并且还可以实现废钢资源的最大化利用，节约原材料，降低生产成本。
因此，炼钢企业应积极引入造渣制度，加强对渣料的管理和处理，推动转炉炼钢工艺的可持续发展。
转炉炼钢是一种高效、环保的钢铁生产工艺，利用其炼钢原理，可以将废钢重新回收利用，有助于降低原材料成本、减少能源消耗，并且减少环境污染。
湿法炼钢方程式
湿法炼钢方程式电炉炼钢法，又称湿法炼钢，是一种利用原料(铁矿石和煤等)中所含碳素为还原剂，在电炉中使之还原并氧化成二氧化碳、一氧化碳，放出大量的热来炼钢的方法。
与传统的平炉炼钢相比，不但可以大幅度提高生产率和降低焦比，而且也能显著改善钢材质量。
由于还原反应时间短，加热温度低，因此不存在氧化脱碳的现象。
(1)湿法炼钢，包括造渣、熔化、精炼和除尘四个主要过程。
(2)造渣过程：主要目的是使矿石中的大部分脉石、磷和碳酸盐分解为熔融状态，便于进行下一步操作。
其方法有碱性造渣法、酸性造渣法和电性造渣法三种。
(3)熔化过程：是为了实现矿石的造渣作用和提供化学能，必须加热矿石。
加热的方法通常有三种，即鼓风(或氧气)、热油、水喷或电热。
鼓风对熔化速度影响较大;水喷和电热则有利于增大金属的流动性，缩短熔化时间。
(4)精炼过程：为了保证钢液中所含的杂质在精炼时被去除，常采用不同的精炼方法。
如吹氩、吹氧、氮气转炉和脱碳、真空处理等。
(5)除尘过程：为了保证排出气体中的尘粒，要求布袋除尘器的收尘效率达到99%，因而一般需要多级除尘。
主要有重力除尘、旋风除尘和水膜除尘。
重力除尘，适用于粘性小、密度小的粉尘;旋风除尘，适用于粉尘密度接近的粒子，如氧化铝粉尘;水膜除尘，是当今世界各国广泛采用的新型除尘技术，它不仅可以捕集细颗粒尘粒，而且可以捕集微细尘粒，包括雾滴和气溶胶。
目前，我国对湿法炼钢尚未普遍采用，主要原因是该法所用设备投资较大，因而一般只限于大型钢铁企业使用，其主要缺点是：废渣、废气和烟尘排放量大，因而环境污染严重，劳动条件恶劣。
电炉炼钢发展到现代高炉炼铁已经成为现代冶金工业的重要支柱之一。
大型高炉本身就是一座巨大的热工设备。
大型高炉的建设，除选择合理的厂址外，配套建设完整的动力、供水、供电和通讯系统，以及必需的工业和民用建筑和构筑物是十分重要的。
目前，我国大型高炉已达3000m3，高炉容积和装备水平基本上达到了世界先进水平。
造渣剂的成分
造渣剂是一种在冶金和炼钢过程中使用的化学物质，其目的是促进炉渣的形成和调控炉渣性质。
造渣剂的成分可以根据具体的工艺和应用而有所不同，以下是一些常见的造渣剂成分：
1. 碱金属化合物：如碳酸钠、碳酸钾等。
它们可用于提高炉渣碱度，促进炉渣中的矿物质形成和熔融性能。
2. 碱土金属化合物：如氧化钙、氧化镁等。
它们可以调节炉渣的碱度、黏度和矿物相组成。
3. 硅酸盐：如二氧化硅（石英）、硅酸钙等。
它们能增加炉渣的稠度和抗腐蚀性能。
4. 氧化铝：具有高耐火性和抗侵蚀性能，用于提高炉渣的耐高温性能。
5. 碳素化合物：如石墨、焦炭等。
它们可以调节炉渣中的还原性，促进金属还原反应。
6. 硫化物：如硫化钠、硫化铁等。
它们可用于调节炉渣的还原性和流动性。
需要注意的是，造渣剂的具体成分会根据冶炼过程、冶金目标和炉渣性质的要求而有所变化。
不同的冶金工艺和炼钢方法可能会使用不同的造渣剂组合。
因此，在具体的冶金或炼钢应用中，应根据工艺要求和冶金工程师的建议，选择合适的造渣剂成分和配比。
中频电炉炼钢的原料--非金属料中的造渣剂(一)
中频电炉炼钢的原料--非金属料中的造渣剂（一）前面，我们国韵电子的技术人员为大家介绍了我们的中频炉/炼钢的时候金属材料的相关知识和内容以及规范等，下面我们将会为大家介绍的是非金属材料的相关内容！今天，我们的技术人员将为大家说一下我们的造渣剂的相关知识和注意事项！造渣剂1）萤石萤石的主要成分是CaF2，焙烧约930℃。
萤石能使CaO和阻碍石灰溶解的2CaO•SiO2外壳的熔点显著降低，生成低熔点3CaO•CaF2•2SiO2（熔点1362℃），加速石灰溶解，迅速改善炉渣动性。
萤石助熔的特点是作用快，时间短。
但大量使用萤石会增加喷溅，加剧炉衬侵蚀，污染环境。
转炉用萤石要求:块度在5-50mm，且要干燥，清洁。
近年来，萤石供应不足，各钢厂从环保角度考虑，使用多种萤石代用品，如铁锰矿石，氧化铁皮，转炉烟尘，铁矾土等。
2）石灰碱性炼钢方法的造渣料，主要成分为CaO，由石灰石煅烧而成，是脱P、脱S不可缺少的材料，用量比较大。
其质量好坏对吹炼工艺、产品质量和炉衬寿命等产生主要影响。
因此，石灰CaO含量高，SiO2和S含量低，生过烧率低，活性高，块度适中，此外，石灰还应保持清洁、干燥和新鲜。
对石灰的具体要求：对转炉石灰块度为20-50mm，电炉为20-60mm石灰的活度也称水活度是石灰反应能力的标志，也是衡量石灰质量的重要参数。
常用盐酸滴定法来测量水活性，当盐酸消耗大于300ml时才属优质活性石灰。
通常把在1050-1150℃温度下焙烧的石灰，具有高反应能力的体积密度小，气孔率高，比表面积大，晶粒细小的优质石灰叫活性石灰，也称软性石灰。
活性石灰的水活性度大于310ml，体积密度1.7-2.0g/㎝3，气孔率高达40%，比表面积为0.5-1.3cm2/g。
活性石灰能减少石灰、萤石消耗量和转炉渣量，有利于提高脱S，脱P效果，减少转炉热损失和对炉衬的侵蚀。
今天，我们为大家介绍的就是中频炉/炼钢中作为非金属原料中的萤石和石灰两种材料，后面我们会继续想打击介绍更多的原料以及我们在操作的时候需要注意的相关标准和流程，让我们的技术人员在操作之前有一个清晰的把握，从而提升我们的标准，加强我们的高频炉在制作工艺水平和产品的合格率！。
铸造炼钢造渣材料(精)
电石块的要求
放在密封的容器内保存，在使用前需经高
温烘烤。
石灰
活性度高。活性度是衡量石灰与炉渣的反
应能力，即石灰在炉渣中溶解速度的指标。 活性度高，则石灰熔化快，成渣迅速，反 应能力强。 电炉石灰的化学成分及块度要求见下表。
石灰成分及块度要求
萤石
主要成分为CaF2。 熔点很低(约930℃)。 改善碱性熔渣流动性且又不降低碱度的稀 释剂，又称助熔造渣剂。 增强渣钢间的界面反应能力。 大量使用萤石会增加转炉喷溅，加剧对炉 衬的侵蚀。
硅石与石英砂
硅石与石英砂的特征： 主要成分是Si02。 是酸性炉炼钢的主要造渣材料。 在碱性电炉炼钢过程中，硅石和石英砂主 要用于还原期调整中性渣的成分。 在碱性炉中，大量加入硅石和石英砂，易 造成炉衬渣线侵蚀严重。
炼钢用硅石的要求
Si02含量在90％以上，FeO<0．5％，并要
求表面清洁，块度一般为15～50mm，使用 前须在100～200℃温度下干燥4h。 炼钢用石英砂的要求： Si02含量大于95％，FeO<0．5％，水分小 于0．5％，粒度一般为1～3mm，使用前应 在400℃左右的温度下进行长时间的烘烤。
电石块
电石块的特征： 主要成分为CaC2，是由石灰和焦炭在高温下炼制 的暗灰色不规则的块状固体。 纯CaC2的熔点高达2300℃，但CaC2与Ca0的共 晶温度为1640℃，工业上所用的电石块的熔点约 为1620℃。 在电炉钢的冶炼过程中，电石块常用作造还原渣， 并兼有脱硫作用。 电石块遇水即发热分解放出乙炔气体，具有难闻 气味，与火焰接触即可燃烧，温度可达3000℃， 又常用于金属切割。
铸造炼可少的一环。
炼钢要使得钢中的杂质降低，这些杂质被 分离出来后进入熔渣，因为熔渣比重轻， 飘浮在钢水上面，就比较容易除去。 另外熔渣还可以保护钢水不和大气直接接 触。 造渣就是在炼钢过程中加入称为造渣剂的 炼钢物质，比如氟化钙或氧化钙等，以便 形成炉渣。
转炉少渣炼钢工艺操作(转炉造渣方式)
2）留渣量较大时，采用精炼返回渣实现炉渣固化；
留渣量较大的情况下，留渣量随循环炉次增加而增加，脱磷期结束倒 渣量在4吨（100吨转炉）左右计算，循环第2炉留渣量在8~9吨左右。留渣
量较大情况下溅渣护炉时间延长至6分钟左右，采用精炼返回渣可以起到
迅速固化炉渣的作用。
• 3）适量加入精炼返回渣
为改善大渣量条件下的炉渣固化效果，缩短溅渣护炉时间，同
少渣炼钢工艺简介
姓名：柴先义
部门：炼钢作业部
日期：2014-5-20
目 录
第1章 少渣炼钢工艺简介
第2章 少渣炼钢工艺操作
第3章 少渣炼钢工艺难点控制
第4章 国内外少渣炼钢效果
炼钢作业部
第1章 少渣炼钢工艺简介
1.1 少渣炼钢工艺简析
铁水“三脱”使传统炼钢工艺发生了显著变化，在铁水预处
理阶段进行脱硅、脱磷和脱硫，使炼钢转炉的主要功能转变为
少钢工艺路线中，后三种炼钢工艺 铁水经过“三脱”预处理后再脱碳炼钢，能够做到少渣 操作 。四种转炉炼钢工艺路线的渣量比较见图1。从图l 可以看出，后三种炼钢工艺的吨钢渣量低于70 kg／t。
1.3 氧气转炉常用的造渣方法
1、单渣法： 在吹炼过程中只造1次渣，中途不倒渣、不扒渣，直到吹炼终点 出钢。单渣操作工艺比较简单，吹炼时间短，劳动条件好，易于实现 自动控制。正常情况下脱磷效率在80%左右，脱硫效率为30%～40%； 第一批渣料是在开吹的同时加入，第二批渣料的加入时间是在硅锰氧 化基本结束，第一批渣料基本化好，碳焰初起时加入。 2、双渣法： 在吹炼中期倒出或扒除1/2～2/3炉渣，然后加入渣料重新造渣的 方法为双渣操作。根据铁水成分和所炼钢种的要求，也可以多次倒炉 倒渣造新渣。在铁水含硅较高，含磷大于0.5%，吹炼优质钢，吹炼中、 高碳钢种时，都可以采用双渣操作。采用双渣操作可以在转炉内保持 最小的渣量，同时又能达到最高的脱磷硫效率。双渣操作脱磷效率在 90%以上，脱硫效率约45%。双渣操作会延长吹炼时间，增加热量损 失，降低金属收得率，不利于自动控制，恶化劳动条件。
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21世纪前十年对新型控制技术的需求日趋增长，目标是保持一致的产品质量、高生产效率以及低生产成本的同时，降低炼钢过程对环境的影响。
本文将讨论炼钢过程中的几项创新型工艺技术，重点在以下几个方面：
(1)渣量最小化；
(2)消除炼钢过程氟的产生；
(3)脱硫渣的定制。
二、渣量最小化
用吹氧炼钢工艺产生的渣量在120～150kg／t钢，而BOF炉渣的实际成分将随最终钢水中的硫、磷要求含量的变化而差别明显。
化学成分，尤其是磷含量，是确定可循环用BoF炉渣量的关键因素。
炼钢过程中脱磷反应如下：
2{P}Fe＋5{FeO}渣={P2O5}渣＋5{Fe} (1)
当均匀熔融炉渣按式(1)进行脱磷反应并趋向平衡时，FeO活性必然会降低，相反，P2O5活性却在增加(见图1a)。
如果炼钢要求低的P含量，则必须在钢水中加入FeO，以提高FeO的活性，和／或添加cao来降低P2O5活性。
显然，这会导致渣量增加。
另一方面，根据凝聚相准则，当一个三元系中三相共存时，系统只有一个自由度。
这就说明，当温度给定时，自由度为零，FeO与P2O5活性是固定不变的，不随着渣成分变化而变化(见图1b)。
如果在这种不均相渣中进行脱磷，则无论FeO与P2O5的体积浓度是降低还是增加，活性均保持恒定不变。
因此，非均相渣就不再需要额外添加CaO与FeO来维持脱磷反应的进行，从而可能使炼钢炉渣量最少，或至少能够降低渣量。
另外，鉴于多相渣由三相组成，即液相＋<CaO>＋<4CaO·P2O5>。
在这中非均相渣系中自由度不再是单一的，因此FeO活性不再固定不变，不过在整个的反应过程中P2O5活性是固定的。
4<Cao>＋(P2O5)。
<Ca4P2O9> (2)
3<Ca4P2O9＋(P2O5)。
4<Ca3P2O8> (3)
通过上式仍然可以看出存在使钢渣量最小化的可能性(见图1c)。
图2为CaO一SiO2一P2O5一FeO四相体系示意图。
在此体系中，P2O5的活度测量结果见图3。
三、消除炼钢过程氟的产生
在炼钢过程中，加入CaF2作为渣的强化流态剂，降低渣的黏性并加速CaO溶解。
然而目前，氟石的使用受到限制，目的是为了降低它对环境的负面影响，因此，迫切需要开发出能替代氟石的活性反应剂。
霞石可能是不错的选择，它对应的固态分子式介于NaAlSiO4与KalSiO4之间。
当NaK摩尔比为3时，固溶体对应的液相温度约为1693K，该温度非常接近于CaF4的熔点(1693K)。
必须要指出的是，Na3/4K1/4A1SiO4的光学碱度为0．60，而CaF2为0．61。
通过测量CaO 一霞石一FeO渣中的FeO活性并与CaO一CaF2一FeO渣的FeO活性进行了比
较，发现两种渣中的FeO活性非常接近。
由图4可见，通过CaO一霞石一FeO 渣与CaO一CaF2一FeO渣的比较发现，FeO在两者中的活度十分接近。
四、脱硫渣的定制
根据文献中介绍的各种均匀渣液硫容Cs的数据，得出Cs与光学碱度A之间的经验公式：
logCs=(22690—54640A)／T＋43．63A－25．2 (4)
当然，硫容与渣金之间的硫分配比Ls有关，后者由式5表述：
logLs=logC s+logfs一(1／2)logPo2+A／T+B(其中A，B为常数) (5)
考虑成分不同但光学碱度相近的两种炉渣，如果它们用于相类似的条件下的铁水脱硫，则可以认为铁水中最终硫含量水平应该相同。
表1给出了碱度A=0．8的不同渣的成分。
1号渣为典型的铝酸钙渣，成分接近CaO一Al2O3二元系的共熔成分。
而2号渣则含有起流化剂作用的CaF2，3号渣的成分与矾土工业的副产品白泥的成分相近，而4号渣由CaO、Al2O3与霞石组成。
表1 光学碱度A=0．8四种不同渣成分(重量百分比)
渣号
CaO
MgO
Na2O
K2O
Al2O3
SiO2
TiO2
CaF2
备注
1
55
45
2
45
25
30
3
43
5
49
3
白泥
4
50
4．8
2．4
30．5
12．5
霞石
在相同条件下通过坩埚试验对以上四种成分不同的渣进行测试，试验条件为：含0．1％硫的饱和碳Fe—C合金在石墨坩埚中进行熔化，试验温度1673K，过程充氩，按每干克钢液加50g渣料，每隔5或10min进行取样分析。
因此，根据上面提到的渣定制设计理念，这四种成分不同的渣最终实现的脱硫效果应该是一样的。
图5为[S]／[S]○随反应时间的变化，[S]／[S]○为疏含量的重量百分比。
由图5可见，尽管这四种渣的成分不同，但是脱硫特性非常相似。
当进行40min脱硫处理后，硫含量由最初的0．10％降低到小于0．005％。
同时发现，用霞石代替CaF2时没有发现负面影响。
五、结论
(1)使用不均相炉渣，可使BOF炉渣量最少；
(2)试验结果表明可用霞石代替CaF2用在铝酸钙助溶剂中，加入霞石可显著提高脱硫速率；
(3)可利用熔融渣的光学碱度与硫容量的关系来定制炉渣，进行铁水脱硫。