[发明专利]一种利用高炉灰的高炉铁水脱碳方法

说明书

本发明涉及一种利用高炉灰的高炉铁水脱碳方法，所述方法包括：S1：以高炉灰为原料，按照如下方式中的一种制成高炉铁水脱碳剂：方式一：有氧焙烧；方式二：将经过有氧焙烧的高炉灰与铁精矿粉、轧钢氧化铁皮中的至少一种按一定比例混合；S2：将所述高炉铁水脱碳剂以粉体或块体的形式与倒装环节的高炉铁水混合，对铁水中的碳进行氧化达到脱碳作用，减少因铁水温降产生的含碳粉尘。利用本发明的方法，从根源上解决钢铁厂高炉铁水倒装环节石墨粉尘污染严重的问题。本发明的脱碳剂以高炉灰为基料，一方面不仅有效实现了对高炉出铁的脱碳处理，减少铁水倒装环节产生的石墨粉尘污染问题，同时实现了对高炉灰中铁元素的有效回收，提高高炉灰的利用价值。

技术领域

本发明属于炼钢过程中高炉铁水倒装环节中处理技术，尤其涉及一种利用高炉灰的高炉铁水脱碳方法。

背景技术

钢铁企业能源消耗和环境负荷与生产所需的工艺流程密切相关。在当前钢铁生产工艺基本趋于成熟与稳定的基础上，不断改进装备之间的“界面”技术是优化生产指标的有效措施。其中，高炉与转炉(混铁炉)间的“界面”尤为重要，通常称其为“铁钢界面”。“铁钢界面”包括高炉出来的铁水、铁水运输及预处理等诸多环节。在此过程中，由于发生散热损失导致铁水温度会急剧下降。根据宝钢大院提供的数据，铁水在“铁钢界面”的温降可达150℃以上。

通过现场观察发现铁水在运输过程中，尤其是在铁水倒装的环节，会产生大量高温烟尘。通过检测分析，此烟尘的主要成分为碳和铁，如武钢、鞍钢和攀钢烟尘中碳、铁含量超过70％；首钢、昆钢和太钢烟尘中碳、铁含量超过了80％。这是因为铁水温度降低的同时，铁水中的碳过饱和而析出，在沉降的粉尘中甚至可见大量片状石墨。另外，高温铁水与空气中的氧气反应而产生铁氧化物尘粒。有研究表明，铁水温度每降低100℃，碳的饱和溶解度平均下降0.24％，即1吨铁水析出碳约2.4kg。对于日周转千吨铁水的“铁钢界面”来说，将产生数十吨含碳粉尘。

此烟尘的形成不仅浪费了碳、铁资源、影响了大气质量，还对设备和人体均造成较大的伤害。尤其石墨粉尘呈片状，落在行车、火车轨面时，车辆运行时易发生打滑现象。受碳过饱和析出的影响，还有部分碳与铁形成Fe₃C逸出，当石墨粉尘以具有磁性的Fe₃C的形式出现时，对生产现场有磁场的电器设备影响极大，严重影响此类电器的散热、绝缘性能和使用寿命。除此之外，石墨粉尘光滑易粘附，接触人体皮肤时，引起皮肤瘙痒、红肿等症状。

目前，解决这一问题的方法有以下几种。一是，各大钢铁厂均采用抽风除尘的方法来净化空气。二是，通过改进鱼雷罐车的外部保温结构来降低鱼雷罐车内铁水的热损失，从而降低铁水在运输过程中的温降。三是，部分钢铁厂在鱼雷罐车顶部铁水口采用加盖方式，减少铁水的热损失。第一种除尘方法受工艺操作的制约，最主要的问题是除尘烟罩与其它设备的运行相冲突，设备布置困难，维修运行费用高，烟尘补集效果不佳，并且治标不治本。后两种方法取得了一定的成效，但仍然避免不了大量石墨粉尘的产生。因为，高炉生产的碳饱和铁水必然会在温度降低的过程中发生碳析出。

因此，有必要在现有技术的基础上，从根源解决问题，即通过降低铁水中的碳含量来降低石墨粉尘污染。为此，丁跃华等人，基于昆钢铁水样品展开了铁水降碳实验室研究，采用滇滩矿、巴西粉、预混粉、烧结返矿等铁精矿粉作为脱碳剂。现场试验选择的是昆钢6号高炉，选用成本较低、容易组织供应的滇滩矿粉作为脱碳剂。将矿粉装入25kg的编织袋，在高炉出来的铁水时，人工从高炉炉前小坝后的铁沟中加入矿粉。虽然该技术在铁水降碳方面取得了显著的效果，但仍存在如下问题：(1) 其采用铁精矿粉作为脱碳剂，成本比较高；(2)其向铁水中直接加入室温下的滇滩矿粉后造成铁水降温20℃左右，所造成的热损失较大，加剧了含碳粉尘的产生。(3)现场使用铁精矿粉时，是将编织袋包装的滇滩矿粉以人工直接向高炉出来的铁水时向铁沟中加入矿粉，易导致铁水喷溅、物料损失且有安全隐患。

发明内容

(一)要解决的技术问题