[发明专利]一种电炉炼钢用含硼无氟助熔化渣剂

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，特别涉及到一种电炉炼钢用含硼无氟助熔化渣剂其制备方法。

背景技术

在电炉炼钢领域，为节约电能、实现高效冶炼，要求快速造渣并保证渣的泡沫化，这样既可以实现冶炼早期脱磷、又能够实现泡沫渣埋弧操作，提高冶炼效率和电弧的利用率，降低炼钢成本。目前，电炉炼钢多采用萤石、铝酸钙、氧化铁等作助熔化渣剂。这些助熔化渣剂都存在一些不足之处。

萤石的主要成分是CaF₂，具有熔点低且与CaO、硅酸钙生成低熔点共晶物质的特性，例如CaF₂与CaO在1362℃共晶，CaF₂与CaO、SiO₂形成三元共晶体枪晶石3CaO·2SiO₂·CaF₂的熔点为1130℃，因此萤石具有很强的助熔化渣作用，另外，萤石还可以破坏硅酸盐渣系中硅氧络合离子的网状结构，从而有效降低渣的粘度，因此，目前广泛采用萤石作助熔化渣剂。但是，萤石可与渣中的多种氧化物反应，生成含氟气体，严重污染环境、侵蚀设备和损害操作人员的健康，而且，随着含氟气体的挥发，萤石的化渣作用逐渐失效，所以萤石化渣作用时间短，不利于泡沫渣的稳定，影响冶炼顺行。

铝酸钙作助熔化渣剂不像萤石那样污染环境，但铝酸钙精炼渣的成本高，而且，铝酸钙系具有低熔点区域的成分范围窄，需生成以12CaO·7Al₂O₃为主体相的熔渣，对生产控制要求高，特别是石灰含量范围的限制，使该渣的脱硫、脱磷能力有限。

氧化铁皮、铁矿石等铁氧化物作助熔化渣剂，具有较显著的促进石灰熔解、防止炉渣返干的作用，但是氧化铁化渣具有明显的滞后性，即起效慢，需要提前入炉，另外，铁氧化物化渣对炉衬的侵蚀严重。

因此，从现有技术可知，目前电炉炼钢采用的传统助熔剂存在不足，需要开发新的助熔化渣剂。

另一方面：我国硼矿资源丰富，是世界上为数不多的硼资源大国。但是，我国多数硼矿石的品位低，且多为混合型矿石，以碳碱法提取硼砂后，产生大量废弃硼泥(注：按目前的生产工艺，每生产1吨硼砂，就要产生3-4吨硼泥)。硼泥中含有2-4.5％的B₂O₃，20-45％的MgO以及氧化铁、CaO、Al₂O₃、SiO₂等，由于硼泥中的硼、铁、镁等提取成本过高，处理工艺复杂。因此，我国目前尚缺少针对废弃硼泥实现高附加值综合利用的工业化方法，一直作为弃渣堆积处理，不仅占用大量土地资源，而且由于碳碱法提硼后的硼泥具有较强碱性，大量的硼泥露天堆积对土壤和水资源形成严重的污染。我国以碳碱法生产硼砂四十余年来，定点堆积的硼泥近亿吨，带来的污染及占地问题日益严重，硼泥综合利用问题急待解决。

考虑到硼泥是一种偏碱性、含有的B₂O₃具有较强助熔作用，硼泥中MgO具有保护炉衬、减少炉衬侵蚀的作用，硼泥中的氧化铁、Al₂O₃也都具有化渣作用，因此，利用废弃硼泥开发一种炼钢用助熔化渣剂，对解决目前采用萤石、铝酸钙、铁氧化物等作助熔剂存在的问题以及实现废弃硼泥的再利用具有重要意义。

经对现有技术检索发现：中国专利ZL200610134355.5公开了一种炼钢用硼复合熔剂，提出用硼尾矿和生矾土粉作复合熔剂，该发明中要求B₂O₃的含量在5-8％，因此，只能用硼镁矿与生矾土作复合熔剂，而不能利用硼泥，这是因为硼泥中的B₂O₃含量一般在2-4.5％范围。另外，中国专利申请号200810230158.2公开了一种钢水精炼助熔渣，由硼泥、石灰石粉或石灰粉、矾土粉以及硅酸钠组成，该发明的实质是石灰粉与矾土粉构成铝酸钙系渣，加入硼泥一起构成助熔渣，该发明适合钢水在LF钢包内的炉外精炼过程，由于渣中不含有氧化剂，不能实现氧化熔炼，所以不适合于电炉炼钢熔炼过程。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于电炉炼钢过程的助熔化渣剂，解决目前采用萤石、铝酸钙及铁氧化物作助熔剂存在的氟污染、成本高、炉衬侵蚀严重等诸多问题，同时，该发明利用废弃硼泥为主要原料，配加廉价的铁矾土、生石灰和氧化铁作助熔化渣剂，在降低炼钢造渣成本的同时，实现废弃硼泥资源的高附加值再利用，并消除硼泥对土壤及水资源的污染。

本发明的目的是通过下列技术方案来实现的：