[发明专利]基于电炉除尘灰的高炉铁水脱碳方法

说明书

本发明涉及一种基于电炉除尘灰的高炉铁水脱碳方法，其步骤依次包括：准备脱碳剂基料，脱碳剂基料的原料包括电炉除尘灰；将脱碳剂基料与无机粘结剂混合作为混合料，再与水混合后制成小块并烘干得到块状脱碳剂，所述无机粘结剂占混合料重量的5~8%；将块状脱碳剂装填至排空的鱼雷罐车内底部，块状脱碳剂的用量为灌装至鱼雷罐车的铁水重量的3~6%，鱼雷罐车余热对块状脱碳剂进行预热；将铁水倒灌至鱼雷罐车内，铁水温度为1330~1500℃，铁水与块状脱碳剂接触并氧化反应进行脱碳处理。本发明操作简便、易于实现，从根源上解决石墨粉尘污染问题，在确保脱碳效果的同时能有效利用废弃物资源，投资少、成本低。

技术领域

本发明涉及炼钢过程中铁水脱碳技术，特别涉及一种基于电炉除尘灰的高炉铁水脱碳方法。

背景技术

在当前钢铁生产工艺基本趋于成熟和稳定的基础上，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）间的铁钢界面尤为重要，即炼铁厂高炉出来的铁水（温度约为1500℃）灌装到鱼雷罐车中，然后经鱼雷罐车将铁水运输到炼钢厂的混铁炉或转炉铁水包中，这一过程中，由于散热损失导致铁水温度急剧下降至1320℃左右，100℃以上的温降导致碳在铁水中的溶解度大幅下降，导致大量碳粉析出，产生大量高温烟尘，甚至可见大量片状石墨，经检测分析，烟尘主要成分为碳和铁，含量超过70%~80%。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，由此日周转千吨铁水的铁钢界面将产生数十吨含碳粉尘。这不仅浪费大量碳、铁资源，还影响了大气质量、对设备和人体均造成较大伤害，例如片状石墨粉尘掉落在行车轨面时车辆易发生打滑，又如部分碳与铁形成Fe₃C析出时对生产现场的带磁场电器设备影响极大，严重影响到电器的散热、绝缘性能和使用寿命。另外，石墨粉尘光滑易粘附，接触人体皮肤易引起皮肤瘙痒、红肿等症状。

目前解决这一问题的方法有几种：一是，采用抽风除尘方法来净化空气；二是，改进鱼雷罐车的外部保温结构来降低罐内铁水热损失，从而减少运输过程中的铁水温降；三是，鱼雷罐车采用加盖方式，减少铁水热损失。第一种方法受工艺操作制约，除尘烟罩与其它设备运行相冲突，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，因为高炉出来的碳饱和铁水必然会在温降过程中发生碳析出。

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，某钢铁企业在对铁水样品进行降碳试验时，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，将脱碳剂装入25kg的编织袋，在高炉出铁水时，人工从高炉炉前小坝后的铁沟中加入矿粉。虽然该试验方法能实现铁水降碳，但仍存在如下问题：一是，铁精矿粉作为脱碳剂，成本比较高；二是，向铁水中直接加入室温下的滇滩矿粉后会造成铁水降温20℃左右，所造成的热损失较大，加剧了含碳粉尘的产生；三是，现场使用铁精矿粉时，是在高炉出铁水时以人工方式直接向铁水沟加入由编织袋包装的滇滩矿粉，易导致铁水喷溅、物料损失，并且存在安全隐患。

另外，电炉除尘灰是电炉炼钢时经捕集器、烟道、最后经袋式除尘器处理捕集的电炉烟尘，约占电弧炉炼钢产出炉料装入量的1~2%。一般来说，电炉除尘灰中TFe全铁含量为43.17~46.82%，FeO重量百分比为15.00~17.00%，Fe₂O₃重量百分比为45.00~48.00%。电炉除尘灰中还存在大量对高炉生产危害较大的元素，例如锌、钾、钠氧化物会造成高炉炉壁结瘤，恶化高炉炉况，影响高炉顺行和炉龄，又如铅在高炉炉缸内聚集将会影响高炉使用寿命，存在安全隐患。因此，电炉除尘灰不能直接加入高炉使用，是一种难以回收利用的冶金工业固体废弃物。国内对于电炉除尘灰的处理，大多是采用填埋或弃置的方法，既对环境造成污染，又浪费金属资源，也有采取浸出、湿法和火法等工艺对电炉除尘灰进行提铁、提锌处理，但存在操作难度大、倒运过程中二次污染和异地建厂投资较高等问题，而且火法、湿法及其结合的处理工艺投资大、成本高。

发明内容