[发明专利]一种利用铝电解废阴极炭块对高炉铁水增碳的工艺

说明书

本发明属于冶金技术领域，公开了一种利用铝电解废阴极炭块对高炉铁水增碳的工艺，以解决现有铁水增碳方法存在增碳过程铁水温度损失大、流程长、效率低或者工艺复杂的问题，该方法包括将废阴极炭块进行破碎、筛分作为增碳剂、将铁水兑入混铁炉、受铁罐再次盛装铁水之前，在受铁罐加入废阴极炭块后继续返回高炉盛装铁水，碳的吸收率η在60%～90%之间，每吨铁水增加0.1%的碳时，废阴极炭块的加入量为1.6Kg～2.8Kg,增碳剂是固体废弃物废阴极炭块，对高炉铁水增碳的同时高温火化处理了危险废弃物，变废为宝；增碳工艺流程与长流程炼钢工艺流程一致，无须另外增加工艺流程及设备，避免了增碳过程铁水温度损失大、流程长、效率低、工艺复杂的问题。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体是涉及一种利用铝电解废阴极炭块对高炉铁水增碳的工艺。

背景技术

在高炉实施大富氧、大喷煤强化冶炼生产的生产技术下，高炉入炉焦比大幅度降低，焦炭质量下降以及铁水温度降低等因素影响，铁水含碳量不断降低。目前，大部分高炉出铁平均温度在1470℃左右，铁水平碳含量3.8％左右。长流程炼钢工艺中，转炉的热量主要来源于铁水温度和化学热，研究表明随着铁水碳含量的提高，转炉冶炼废钢理论加入量也逐渐增加，增加废钢比可以减少铁水使用量，进而降低成本与能耗。因而增加高炉铁水碳含量对转炉炼钢可以降本节能。

专利号：CN113430332B提供了一种高炉铁水增碳方法，通过铁水包返回高炉再次盛装铁水之前，向兑完铁水的空铁水包的包底加入废钢和焦炭，将加入废钢和焦炭的铁水包返回高炉再次盛装铁水，通过高炉出铁的铁水与包底布入的焦炭接触实现铁水增碳；专利号：CN 106906333 B提供了一种铁水增碳的方法，将增碳剂和铁水加入到铁水容器中，当超量的增碳剂无法直接溶于铁水而漂浮在铁水表面上时，将铁水和增碳剂从一个铁水容器倒入到另一个铁水容器中至少一次，所述增碳剂为纯石墨、石墨粉或石墨电极中的一种或两种以上任意比例的混合物；专利号：CN 106086300 B也提供了一种铁水增碳的处理方法，该方法向待增碳铁水中添加高炉喷吹煤粉实现铁水增碳。

由此可见，现有技术对高炉铁水增碳的方法，均是通过向铁水内添加焦炭、石墨、煤粉等含碳材料。虽然可实现铁水增碳的目的，但由于目前上述含碳材料价格上涨较快，经济效益并不显著；大量添加含碳材料，增加能耗，不利于低碳绿色炼钢的发展；以上方法中为避免超量的增碳剂无法直接溶于铁水而漂浮在铁水表面上，均采用将铁水和增碳剂从一个铁水容器倒入到另一个铁水容器或机械搅拌的方法，增加了工艺流程及设备，造成增碳过程铁水温度损失大、流程长、效率低。

废阴极炭块是铝电解工业中废槽衬排放的主要固体废弃物，被列入《国家危险废弃物名录》属于冶炼金属的废弃物。废阴极炭块固定碳含量达到 65％左右,以石墨烯及石墨形式存在。目前，废阴极炭块主要为堆放或填埋方式处置，均具有资源浪费和造成环境污染的双重特性，利用廉价的废阴极炭块固定碳含量高的特点可以作为铁水增碳剂使用。

专利名称为“一种利用炼钢转炉处理电解铝废阴极碳块废弃物的方法”（公开(公告)号为CN111575430A）公开了如下技术：用炼铁工艺处理铝电解废旧阴极炭块，炼铁工艺的炉料包括球团矿、烧结矿和铝电解废旧阴极炭块；其中，炼铁工艺的炉料中以质量份数计，球团矿的含量为18～32份，烧结矿的含量为64～80份，铝电解废旧阴极炭块含量为0～6.4份；烧结矿中以100份质量单位计，含有0～30份的铝电解废旧阴极炭块；烧结矿中铝电解废旧阴极炭块的含量与炼铁工艺炉料中铝电解废旧阴极炭块的含量不同时为0。该方法在使用中仍然需要添加球团矿、烧结矿，工艺较为复杂。

废阴极炭块的处理可分为湿法及火法两种技术路线，根据对铝电解废阴极炭块高温火法处理的研究，其化学反应机理较为复杂，其中有害物质存在如下反应：