一种高氧化性热态铸余渣直接返铁水包利用的防喷爆方法与流程

本发明属于冶金渣处理，具体涉及一种高氧化性热态铸余渣直接返铁水包利用的防喷爆方法。

背景技术：

1、连铸钢水浇铸结束后钢包内有一定量钢水残留，其与包内的钢渣共同形成铸余渣，约占总钢液量的1～2％。通常情况下，铸余渣被倒入铸钢平台下的渣罐或沙坑内进行冷却处理，处理工艺包括：热泼法、格栅法、滚筒法、气碎法等。然而，这些方法均各有优缺点，如热泼法因形成大渣坨，后续破碎处理不仅工艺流程长、污染大，且渣钢回收效率差、品位低；格栅法虽有效解决了渣结坨难破碎的问题，但格栅消耗大，处理成本高；滚筒法和气碎法也各有其适用条件限制。除此之外，在上述冷却处理过程中，铸余渣含有的大量物理显热和化学潜热未被有效利用，造成了能量的极大浪费。

2、鉴于铸余渣1500℃左右的高温和含有较高金属的特点，目前国内已经有钢厂开始尝试将热态铸余渣直接返生产利用，在提高金属回收率的同时，最大程度地利用其所含的显热和潜热。根据返回不同工序点的已有结果来看，铸余渣在转炉炼钢前返回铁水包利用，效果最佳。

3、中国专利cn200510022577.3公开了一种炼钢钢包余钢和余渣的回收方法，出钢后将热态铸余渣倒入受铁后的铁水包中，通过搅拌使其充分混合后，兑入转炉。然而，由于铸余渣的氧位与铁水的氧位相差较大，两者混兑后会发生高温还原反应放出气体。对于高氧化性的铸余渣，碳氧反应更加剧烈，会造成喷爆或金属液上翻等安全事故。

4、中国专利cn201310292112.4公开了一种铸余渣回收利用方法，铁水包内的铁水液面到灌口的净空距离大于500mm，将装有铁水的铁水包固定后承接热态铸余渣，时间不超过2小时，最后兑入转炉。该工艺虽然对铁水包的净空高度和铸余渣的混兑时间等工艺参数做了限定，但仍然不可避免混兑过程中高氧化性铸余渣带来的安全隐患。

5、中国专利cn201811557461.3公开了一种转炉循环利用钢包热态铸余渣的方法，转炉出钢后，向转炉渣中加入镁球后进行溅渣操作，转炉渣溅干全部留在转炉内；在铁水罐中对铁水脱硫预处理后进行扒渣操作，将热态铸余渣与扒渣后的铁水混合兑入转炉，进行转炉冶炼。该工艺虽然能够降低钢铁料消耗，降低生产成本，但同样没有解决高氧化性铸余渣带来的问题。

6、中国专利cn201310229162.8公开了一种精炼渣倒铁水包回收利用方法，出钢后将精炼渣倒入空的铁水包，然后控制出铁速度，将铁水兑入铁水包。该工艺虽然通过控制出铁速度来抑制剧烈碳氧反应，但势必影响正常生产节奏，而且还有一炉一返的限制，难以大规模常态化生产。

7、综上，在热态铸余渣返铁水包利用的现有技术中，均存在混兑后因碳氧反应而产生爆喷的安全性问题。按照精炼工艺特点，铸余渣分为lf铸余渣、rh铸余渣等，其中rh铸余渣中含有较高的feo和mno，氧化性(∑mowt％(m＝fe2+,mn2+))高，碳氧反应更为剧烈，极易造成喷爆等安全事故，从而难以实现其大规模、常态化返生产利用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高氧化性热态铸余渣直接返铁水包利用的防喷爆方法，能显著降低铸余渣的氧化性，防止喷爆等重大安全事故的发生，实现热态铸余渣的大规模、常态化返生产利用。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是：

3、一种高氧化性热态铸余渣直接返铁水包利用的防喷爆方法，其包括如下步骤：

4、1)将铝渣、铁屑和树脂粉混合后制备铝渣复合球，所述铝渣与铁屑的质量比为4:1～7:1；

5、2)将出钢后的第一包热态铸余渣倒入铁水包中，再倒入第一包铝渣复合球进行反应，反应时间≥10min；依次将第二包热态铸余渣倒入铁水包中，再倒入第二包铝渣复合球，继续反应≥10min；以此类推，直至所需的热态铸余渣全部倒入铁水包中；

6、所述铝渣复合球与全部热态铸余渣的质量比为：1吨热态铸余渣中加入10～30kg铝渣复合球；

7、3)将盛有铝渣和热态铸余渣的铁水包运至受铁工位接受铁水；

8、4)铁水包运至脱硫工位进行预处理，最后倒入转炉吹炼。

9、优选的，在步骤1)中，所述铝渣的化学成分中wal＝40～60wt％，密度在2.7×103kg/m3；所述铁屑密度为7.9×103kg/m3。

10、优选的，所述树脂粉量为铝渣和铁屑量的0.2～1.0wt％。

11、优选的，所述铝渣复合球的直径≥2mm，优选为5～10mm。

12、优选的，在步骤2)中，每包热态铸余渣与铝渣复合球的反应时间为10～30min。

13、优选的，在步骤2)中，投入的热态铸余渣量为10～30t。

14、优选的，在步骤3)中，受铁的铁水量与铸余渣的质量比为8:1～10:1。

15、本发明用铝渣降低熔态铸余渣氧化性，但需克服两个问题：

16、一、固态铝渣密度(约2.7×103kg/m3)小于熔态铸余渣密度(约3.2～3.8×103kg/m3)，在混兑时铝渣易漂浮于液态铸余渣表面，不能与铸余渣充分接触反应快速脱氧，降低熔渣脱氧效果。

17、二、铝渣中铝颗粒较小、表面有一层致密的氧化膜，容易阻碍铝对熔渣的脱氧作用。

18、故本发明采用预处理铝渣、铁屑和树脂粉制备铝渣复合球：

19、1、铁屑密度为7.9×103kg/m3，将铝渣与铁屑按4:1～7:1混合、造球，加大铝渣复合球密度，使铝渣复合球密度与熔态铸余渣相近，可悬浮熔态铸余渣内，铝渣能与熔态铸余渣充分接触反应，降低熔态铸余渣的氧化性。

20、2、树脂粉作为粘结剂利于铝渣、铁屑成球，同时也作为还原剂，破坏铝渣中残留小颗粒铝表面致密的氧化铝膜，利于铝渣中铝对熔态铸余渣的脱氧效果，快速降低熔态铸余渣氧化性，使其实现安全热态大规模返生产利用。同时，树脂粉又作为粘结剂提高铝渣和铁屑的成球效果。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果：

22、1.本发明所述方法利用铝渣复合球与熔态铸余渣反应，降低了熔态铸余渣的氧化性，有效避免熔态铸余渣与铁水混兑时发生喷爆等重大安全事故。

23、2.本发明采用预加的铝渣与多包合罐的熔态铸余渣进行反应，在与铁水混兑前降低了熔态铸余渣的氧化性，且不影响正常的生产节奏。

24、3.本发明可实现热态铸余渣的大规模、常态化直接返生产利用，可安全、稳定地回收资源和能源，经济、环境效益明显。

技术特征：

1.一种高氧化性热态铸余渣直接返铁水包利用的防喷爆方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的高氧化性热态铸余渣直接返铁水包利用的防喷爆方法，其特征在于，在步骤1)中，所述铝渣的化学成分中wal＝40～60wt％，密度在2.7×103kg/m3；所述铁屑密度为7.9×103kg/m3。

3.根据权利要求1或2所述的高氧化性热态铸余渣直接返铁水包利用的防喷爆方法，其特征在于，所述树脂粉量为铝渣和铁屑量的0.2～1.0wt％。

4.根据权利要求1所述的高氧化性热态铸余渣直接返铁水包利用的防喷爆方法，其特征在于，所述铝渣复合球的直径≥2mm。

5.根据权利要求1所述的高氧化性热态铸余渣直接返铁水包利用的防喷爆方法，其特征在于，所述铝渣复合球的直径为5～10mm。

6.根据权利要求1所述的高氧化性热态铸余渣直接返铁水包利用的防喷爆方法，其特征在于，在步骤2)中，每包热态铸余渣与铝渣复合球的反应时间为10～30min。

7.根据权利要求1或6所述的高氧化性热态铸余渣直接返铁水包利用的防喷爆方法，其特征在于，在步骤2)中，投入的热态铸余渣的量为10～30t。

8.根据权利要求1所述的高氧化性热态铸余渣直接返铁水包利用的防喷爆方法，其特征在于，在步骤3)中，受铁的铁水量与铸余渣的质量比为8:1～10:1。

技术总结一种高氧化性热态铸余渣直接返铁水包利用的防喷爆方法，其包括如下步骤：1)将铝渣、铁屑和树脂粉混合后制备铝渣复合球，所述铝渣与铁屑的质量比为4:1～7:1；2)将出钢后的第一包热态铸余渣倒入铁水包中，再倒入第一包铝渣复合球进行反应，反应时间≥10min；依次将第二包热态铸余渣倒入铁水包中，再倒入第二包铝渣复合球，继续反应≥10min；以此类推，直至所需的热态铸余渣全部倒入铁水包中；所述铝渣复合球与全部热态铸余渣的质量比为：1吨热态铸余渣中加入10～30kg铝渣复合球；3)将盛有铝渣和热态铸余渣的铁水包运至受铁工位接受铁水；4)铁水包运至脱硫工位进行预处理，最后倒入转炉吹炼。技术研发人员：肖永力,张友平,李永谦,王英杰,关运泽,谢梦芹受保护的技术使用者：宝山钢铁股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1