[发明专利]一种含Na2O的半钢炼钢造渣剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种含Na₂O的半钢炼钢造渣剂及其制备方法。

背景技术

我国部分炼钢工艺中需要用到两个转炉，例如为了更有效降低钢水中的P含量，可采用第一个转炉吹氧脱磷，第二个转炉脱碳；再如，钒钛磁铁矿高炉吹炼后获得含钒铁水，第一个转炉用来吹氧提钒，第二个转炉主要用于脱碳。以上第二个转炉中的脱碳吹炼，通称半钢冶炼。另外，即便是在同一个转炉内吹炼，吹炼前期主要用来脱除铁水中的Si/P/Mn等元素，C元素脱除量有限。此时铁水中Si、Mn等元素基本已呈痕迹、碳含量在2.5%-3.8%的范围，这种情况下对应的金属熔体也通称为半钢，吹炼后期的半钢脱碳也通称为半钢冶炼。由于半钢中主要杂质元素为碳和极少量基本已呈痕迹的硅、锰元素，经吹氧、并加入石灰后，半钢冶炼渣基本以CaO-FeO二元系为主。但是该渣系熔点非常高。若要将其熔点降低到1600℃以下，FeO含量需高达55%-60%以上。这也是半钢冶炼造渣困难、铁损大（终渣携带过高的FeO）、钢水洁净度低（氧含量高、夹杂物多）的主要原因。加入萤石虽然能够起到明显的改善作用，但由于环境污染问题，萤石的应用已经受到了严格限制。

专利CN103966387A公开了一种采用半钢炼钢的方法，主要是在半钢出钢的过程中加入含硅材料，出钢完成后，再将半钢进行转炉吹炼，含硅材料的具体成为为50-65%的Si，15-28%的C，其余为不可避免的杂质。加入含硅材料的目的是在半钢冶炼中获得基于CaO-FeO-SiO₂的三元渣系（熔点低于CaO-FeO二元系）、改善熔渣流动性。该方法增加了半钢炼钢过程中的热源，加快了化渣速度，且炼钢过程未出现返干等优点，其在解决半钢炼钢热源不足和成渣慢等问题方面有一定的作用。但操作复杂，且含硅复合材料增加了冶炼成本，所以此半钢炼钢方法有一定的局限性。专利CN104789731A中公开了一种半钢炼钢造渣剂及其造渣方法，所述半钢造渣剂的成分按重量计的组成：Al₂O₃20-38%，SiO₂20-30%，铁的氧化物15-20%，CaO10-15%，MgO3-9%，其余为杂质。它的主要目的也是用来生成基于CaO-FeO-SiO₂-Al₂O₃-MgO的多元渣系，以降低渣系熔点、促进快速成渣。期刊文献《攀钢炼钢复合造渣剂的研制及应用》中根据半钢炼钢的特点和问题而设计出了一种复合造渣剂，并通过对比试验验证了复合造渣剂主要成分为SiO₂47.30%、Al₂O₃7.58%、CaO11.66%、MnO7.67%时初渣形成时间为4.97min,冶炼过程顺行, 取得了良好的脱磷脱硫效果，但是从其试验想过来看，初期渣形成时间仍偏长，有待进一步的缩短。

从以上文献或专利报道中可以看出，所涉及的半钢造渣剂主要是通过加入含FeO、SiO₂类物质，以降低渣系熔点。最终获得的半钢冶炼渣主要是基于CaO-FeO-SiO₂三元系（部分条件下含有少量MnO，MgO，或Al₂O₃）。该渣系属于普通转炉炼钢渣系，其组成也与普通转炉炼钢渣基本相同。与CaO-FeO二元系相比，虽然熔点有所降低，但依然存在石灰溶解速率慢、流动性差等问题。

赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0-2.0吨赤泥。赤泥的主要矿物为文石和方解石，含量为60%-65%，其次是蛋白石、三水铝石、针铁矿，含量最少的是钛矿石、菱铁矿、天然碱、水玻璃、铝酸钠和火碱。中国作为世界第4大氧化铝生产国，每年排放的赤泥高达数百万吨。大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场堆放，占用了大量土地，也对环境造成了严重的污染，对人类的生产、生活造成多方面的直接和间接的影响，所以最大限度的减少赤泥的产量和危害，实现多渠道、大数量的资源化已迫在眉睫。

发明内容

本发明旨在发明一种含Na₂O的半钢炼钢造渣剂，该造渣剂有效降低渣系熔点，提高渣的流动性，且造价低廉，制备方法简单。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：