转炉炼钢粉尘的内循环利用研究

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1、转炉炼钢粉尘的内循环利用研究柯建祥(福建三钢集团闽光股份有限公司，福建三明；365000)摘要：基于转炉炼钢过程的造渣和温度控制机理，利用污泥、除尘灰及粘结剂等原料加工成粉尘球团，在冶炼前期代替铝系化渣剂进行化渣、中后期代替矿石进行调温。研究发现：转炉炼钢过程内循环利用粉尘球团，与采用铝系化渣剂和矿石相比，脱磷率提高了4．9%，可达到80．7%，炉渣的发泡性能和流动性能良好，炉渣碱度和铁损基本相同。既可有效回收铁等有价资源，也可减少环境污染，实现炼钢副产品资源的内循环利用。关键词：转炉炼钢；粉尘；循环利用；脱磷转炉炼钢过程由于火点区高温蒸发和

2、一氧化碳气泡带走部分铁产生粉尘[1]，每冶炼1t钢将产生10～25kg粉尘[2](主要成分为FeO和Fe2O3)。粉尘造成的铁损已成为炼钢过程较大的金属吹损。按国内年产6亿t转炉钢计算，不计其它元素损失量，每年仅粉尘排放造成的金属铁损达300万t以上。转炉炼钢过程采用干法或湿法除尘，形成的干法除尘灰和污泥粒径较细，为5～15μm，铁品位约50%左右，并含有一定的金属铁，二次利用价值较高[3]。2011年以前，福建三钢集团闽光股份有限公司(以下简称三钢)主要将转炉粉尘作为烧结工序的原料，烧结后供高炉炼铁使用。我国部分钢厂已经将少量粉尘压球用于炼

3、钢化渣剂[4-5]。转炉尘泥用于烧结配料时难以混匀而影响烧结透气性，而将其加工为球团内循环利用于转炉炼钢过程，促进化渣和回收部分铁损，既可有效回收铁等有价资源，也可减少环境污染。三钢从2011年开始研究利用转炉干法除尘灰和OG污泥加工成T．Fe和CaO含量高的球团，代替铝系化渣剂作为炼钢化渣熔剂，代替矿石作为炼钢冷却剂，实现了炼钢副产品资源的自循环利用。1三钢转炉炼钢粉尘三钢炼钢厂现有2座100t转炉和2座120t转炉，100t转炉采用OG法(湿法)回收转炉粉尘，收得为炼钢尘泥，吨钢产量28．5kg；120t转炉采用LT法(干法)回收炼钢粉尘

4、，收得为炼钢除尘灰，其中细灰吨钢产量12kg。选择污泥、除尘灰和氧化铁皮作为粉尘球团的原料，搭配一定比例的催化剂，经机械混辗后压制成球团，作为转炉炼钢化渣材料。并对3种原料成分分析(干基分析数据)化验结果如表1所示。2转炉炼钢利用粉尘球团化渣机理2．1脱磷机理转炉脱磷反应为钢渣界面反应：2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO·P2O5)+5[Fe](1)lgLP=22350／T－24．0+ηlg(%CaO)+2．5lg(%∑FeO)(2)由反应式可知，增加碱度和氧化性有利于脱磷反应进行，降低熔池反应温度也是有利于提高脱磷分配系数。三

5、钢早期采用萤石以及后来采用铁矾土和矿石化渣取得了一定效果。从2011年开始使用炼钢转炉除尘粉尘等原料制成粉尘球团造渣剂进行化渣造渣。粉尘球团造渣剂具有含T．Fe高、CaO高等特点，因此在转炉冶炼前、中期加入粉尘球团造渣剂取代大部分铁矾土和部分铁矿石，在炉渣中快速形成以CaO-FeO为主的脱磷渣系。由此炉渣氧化性迅速提高，因此有助于参加脱磷反应。同时炉渣中FeO、Fe2O3具有化渣作用，即帮助石灰中CaO和其它氧化物、化合物等高熔点物质熔化。因此，高氧化性炉渣有利于化渣造渣，快速形成流动性好的高碱度、高氧化性的炉渣，有利于提高脱磷反应速度，粉尘

6、球团制作是采用活性高的低温结合剂，加入转炉内很快破碎成细小颗粒进入炉渣中，相对于铁矾土、矿石等块状加入炉内熔化速度快，快速成渣，加快反应速度。粉尘球团中的干法除尘超细灰中FeO、Fe2O3活性较高，反应强烈，入渣中后，与炉渣之间接触面积大，改善了石灰熔化的动力学条件。不仅促进渣中的石灰快速熔化，同时具有对形成的高熔点2CaO·SiO2的石灰外壳的渗透破坏作用，提高炉渣碱度。粉尘球团中氧化铁主要是以Fe2O3形式存在，加入炉内分解成FeO同时，吸收一部分热量，也是有利于脱磷反应进行。众所周知，冶炼前期适合脱磷允许时间很短，必须快速化渣造渣，将适

7、合脱磷的炉渣条件提前做好。三钢粉尘球团造渣剂在冶炼前期加入熔池内就能快速化渣，造好具有一定碱度、氧化性的炉渣，有利于冶炼前期快速脱磷反应进行。2．2吹炼中期加入粉尘球团的化渣机理转炉冶炼中期，熔池温度升高，加快C-O反应进行，熔池中碳大量被氧化，由于脱碳反应限制性环节来自供氧强度，因此炉渣中T．Fe大量被消耗，炉渣中ω(FeO)、ω(Fe2O3)迅速从初期16%～18%降低至85左右，反之炉渣中高熔点物质(如CaO、2CaO·SiO2、MgO)等析出，造成炉渣熔点升高，黏度增加，流动性差的缺点，即称为“返干”。返干的炉渣不仅易发生喷溅事故，同

8、时影响炉渣与熔池之间的化学反应进行。通过向炉内加入T．Fe含量高的粉尘球团，迅速调整增加渣中FeO、Fe2O3含量，避免中期炉渣返干形成，改善冶炼中期炉渣熔化条件，