[发明专利]一种低成本预熔渣设备及其控制方法

说明书

本发明公开了一种低成本预熔渣设备及其控制方法，其中低成本预熔渣设备包括第一钢包；气流通道；第二钢包，第二钢包的侧壁上具有第一放渣孔；三相石墨电极，三相石墨电极与第一敞开口相对设置，且三相石墨电极适于相对第一敞开口上下移动；第三钢包，第三钢包具有第二敞开口；第一氧枪；第四钢包，第四钢包的背离第三钢包的侧壁上具有第三放渣孔；第二氧枪；第五钢包，第五钢包的背离第四钢包的侧壁上具有第四放渣孔；第三氧枪；第六钢包，从第四放渣孔排出的钢渣适于通过第五敞开口流入第六钢包内。根据本发明的低成本预熔渣设备生产的预熔渣具有生产成本低和含硫量少的优点。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域，尤其是涉及一种低成本预熔渣设备及其控制方法。

背景技术

相关技术中，预熔型精炼渣是采用石灰石(含CaO)、菱镁矿(含MgO)、白云石(含CaO·MgO)和萤石(含CaF2)在冲天炉、矿热炉或电弧炉中经过烧结熔制而成，这种渣的熔点很低，能够以最快的速度熔化，缩短了钢水在精炼包中的停留时间，强化了冶炼的进行。但是，生产预熔渣的电耗成本和原料成本较高，目前预熔型精炼渣的售价已达到约为3000元/吨。

LF(Ladle Furnace)精炼，由于工艺流程简便，精炼成本相对较低，已成为开发品种钢、提高质量的主要精炼方法之一。目前，大多数高质量品种钢都要经过LF炉精炼处理，以进一步脱硫以及去除钢中的非金属夹杂物。在精炼过程中，通常采用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣系进行脱硫，全国由此产生的LF精炼废渣每年可达500-1000万吨。目前对于LF冶金精炼废渣，主要的处理方法为将其与普通转炉废渣混合堆放在渣场待处理，主要用于筑路，由于渣中CaO含量较高，该渣很难在水泥、陶瓷等行业中大规模利用，外售价格约为几元/吨。这种处理方法不仅环境污染严重，且利用价值极低，白白浪费了大量资源。

研究表明，LF精炼废渣中含有大量的CaO、SiO₂、A1₂O₃和MgO等物质，这些组分与LF精炼过程中使用的造渣原料成分相近，精炼废渣是各种造渣料在高温过程中相互作用、反应而成，在精炼过程中各组分间已经进行了充分反应，形成了大量低熔点复杂物相，因此精炼废渣的这种“熟料”特点，使其具有很好的熔化特性。精炼废渣的熔点低、熔化速度快、碱度高、氧化性低，可以替代预熔渣来加速化渣过程。

但是，由于精炼废渣中硫含量达到0.6～0.8％，硫含量较高，在作为返回料再利用时会发生“回硫”现象，使钢水中硫含量升高，“回硫”现象限制了精炼废渣的回收再利用，如何采取有效的再生方式去除废渣中的硫是从本质上解决LF精炼废渣冶金资源化利用的关键和发展方向。为此人们开展了诸多研究，例如通过高温氧化处理，以期待通过下列反应将渣中的CaS脱除,从如下热力学公式来看，在1500～1700℃温℃范围时，△G1°值远小于0，反应会向正反应方向进行，所以氧化脱硫在理论上是可行的。

CaS(slag)+1/2O₂(g)＝CaO(Slag)+1/2S₂(g)

但在研究中发现，在氧化脱硫过程中，精炼渣表面由于供氧状态良好，表面的精炼渣能与氧气发生充分的反应，脱硫效率高，吹氧10min的脱硫率可达到88％，能将精炼渣中的硫脱至0.1％以下。但由于吹氧过程中炉气向精炼渣内部传氧的效率低，精炼渣内部缺少脱硫所需的氧气，精炼渣内部氧化脱硫反应的动力学条件差，精炼渣内部脱硫率低，距离吹氧界面200mm深度处的精炼渣脱硫率在20％以下。

由于精炼渣内部脱硫效率低这一问题的存在，目前仅有一些在实验室内针对精炼渣氧化脱硫进行的坩埚实验或在小型马弗炉内进行的氧化焙烧实验，无法将氧化脱硫技术应用到大规模的工业生产中，还没有利用LF精炼废渣来制作预熔渣的产业化报道，缺乏以LF精炼废渣为原料，利用氧化脱硫技术来制作预熔渣的详细工业化技术方案。

发明内容