[发明专利]轮炉飞灰炼钢

说明书

本发明用电炉（或平炉）高温还原精炼方法从转炉飞灰中提炼出优质碳素钢。

转炉飞灰是钢铁厂在转炉炼钢过程中喷氧时产生的大量烟囱飞灰，为黑色粉尘，对环境造成污染，通常各钢铁厂采用水淋法处理这些飞灰。飞灰随水排出后在污水池内沉淀成淤泥状胶质灰渣，主要含量：铁的氧化物50～57%，二氧化硅（SiO₂）7.6%，氧化钙（CaO）8.8%及其它少量的碳、磷、硫、铝等元素。虽然各钢铁厂都投入了大量人力、物力，始终无法解决处理灰渣这一难题，到目前都未有理想的处理方法。

本发明是这样实现的：

飞灰中所含的铁主要以氧化物的形式存在，为了使这些氧化物能被还原精炼，所以须向飞灰中加入一定量的碳作为还原剂。又因飞灰中的SiO₂、Al₂O₃、P、S等高熔点的化合物存在，所以还须向飞灰中加入生石灰（主要成份为氧化钙）使它们发生反应生成低熔点的强碱性炉渣，以除去飞灰中的杂质及P、S元素，因飞灰中二氧化硅含量少，不能与钙充分反应，所以须加入定量河沙（主要成份为SiO₂）与定量的氧化钙反应生成低熔点的硅酸钙。硅酸钙在1400℃～1500℃时具有好的流动性，使得其它杂质能和它一起顺利排出炉外。

冶炼时，先将还原剂碳及助熔剂生石灰、河沙等与飞灰混合均匀，使它们各种成份充分结合，有利于反应的顺利进行。然后将混合均匀的原料加入到电炉（或平炉）中，利用炉中的高温（1400℃～1700℃）使原料之间发生一系列的物理化学变化，以达到还原精炼的目的。

下面结合其还原精炼的原理详细说明发明各细节及反应情况：

当炉中的温度使物料熔化时，原料中的碳先与一小部分没有被杂质包裹的四氧化三铁（Fe₃O₄）及氧化亚铁（FeO）反应，此时由于可以反应的铁的氧化物较少，而碳过量，所以碳主要被氧化为一氧化碳（CO），铁的氧化物则被还原为单质铁。

此时由于炉中有大量一氧化碳气体的存在，从而创造好的还原条件。同时当炉温达1200℃左右时，那些包裹着铁的氧化物的氧化钙、三氧化铝、氧化镁、二氧化硅等反应生成了低熔点的硅酸盐炉渣。

这些硅酸盐炉渣在1400℃～1700℃的温度下具有好的流动性，使被包裹的铁的氧化物释放出来与炉中的碳及一氧化碳气体充分接触并发生反应，使铁的氧化物被还原为铁。