一种转炉用低成本新型复合高效发热剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种转炉用低成本新型复合高效发热剂及其制备方法，其成分包括有铝灰、铁矿石以及石灰石，其制备方法为将铁矿石、石灰石经破碎研磨后与铝灰按比例混合后，经成型、烘干后制备成发热剂，其所使用的原料全部为成本低廉的废弃物和矿物，成分及制备方法简单，发热量大且作用直接效果好，在使转炉冶炼快速升温的同时对后续造渣及改善炉渣性能也极为也利，是一种废弃物资源低成本且高效综合利用的方法，所述研混一体机，按照其制备方法以及工艺要求实现了研磨加水混合搅拌，大大提高了生产效率，且通过研混一体机使得该环节的量可控，颗粒大小可控，各个环节环环相扣，在研磨的同时亦可实现搅拌的过程，大大节约了生产时间。时间。时间。

【技术实现步骤摘要】
一种转炉用低成本新型复合高效发热剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及冶金
，具体涉及一种转炉用低成本新型复合高效发热剂。

技术介绍

[0002]随着炼铁工艺进步及转炉用金属料的变化，目前转炉用金属原料出现铁水含硅量降低、废钢比增加的特点，由此带来吹炼初期转炉内热量不足、化渣慢、冶炼时间长、脱硫脱磷能力下降、钢水终点含氧高等一系列问题，在转炉吹炼初期快速升高炉内温度促进造渣料迅速成渣以进行渣金间反应是解决这一系列问题的关键。使用发热剂是快速升高转炉炉温的重要辅助手段，其制作方法一般是以发热物质为主要原料，配加添加剂调整成分和密度，并用一定量的粘结剂将其制备成型使用。根据使用的发热物质的有效元素不同，转炉用发热剂一般分为碳质、硅质和铝质发热剂，铝质发热剂中的发热物质一般为金属铝，其具有发热量大、对应发热剂使用效率高的优点，但由于金属铝价格较高，限制了其大量使用。另外，从环保及资源再利用角度出发，发热剂原料使用可回收物料也成为一种趋势。
[0003]目前开发和使用的转炉发热剂种类很多，但在原料成本、使用效果等方面普遍存在以下问题：
[0004]一、是发热效率不足、原料成本偏高，虽然使用可回收物料作为转炉发热剂原料是一种发展趋势，但目前开发的转炉发热剂均以碳质(如废电极粉、焦炭粉)或硅质(如工业硅粉和碳化硅粉等切割废料)废弃物为发热剂原料，由于这些碳质和硅质废弃物有效组分及发热量偏低，往往需要另外添加价格昂贵的金属或合金硅铝以增加发热量和使用效率，例如专利号为CN102534091A公开的一种炼钢用发热剂及其生产方法，其添加剂为以下1
‑
2种：硅粉、铝粉、硅铁粉，这些金属和合金硅铝的加入其目的是为了增加发热量，其考虑到利用光伏切割废料(金属硅和碳化硅)和工业碳化硅来作为发热的功能时，发热量还不够，故添加了硅粉、铝粉、硅铁粉这类价格昂贵的金属或合金中的一种或者两种来辅助发热，而铝灰虽然同样也是废弃物，但是其含有15％
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20％的金属铝，无需担心其发热量不够的问题。
[0005]二是发热剂用途单一，生成物对转炉造渣不利，目前广泛开发使用的碳质、硅质转炉发热剂一般仅考虑提高转炉炉温，并没有过多关注反应生成的二氧化硅等酸性物质对后续转炉造渣过程的影响，在转炉生产过程中加入大量的造渣材料造碱性转炉渣是炼钢工艺的关键环节，上述碳、硅质发热剂产生的酸性二氧化硅等物质会带来转炉渣碱度及对应脱硫脱磷能力降低的问题，需要加入更多的石灰调整酸碱度，对应造渣量、耗热量等均会相应增大，不利于转炉的造渣过程。
[0006]三是现有粘结剂的使用降低发热剂有效组分含量，制备转炉发热剂往往需要使用一定量的粘结剂将发热剂成型，以降低使用过程中产生的粉尘并改善炉前操作环境，目前使用的粘结剂包括两大类，一类是以水玻璃、水泥为代表的含大量硅质的无机粘结剂，这类粘结剂使用后会带入酸性二氧化硅，另一类是以甲基纤维素、淀粉等为代表的有机粘结剂，在发热剂使用过程中挥发掉，但很明显无论使用以上哪类粘结剂其在发热剂组成中均有一定重量占比，但带入的物质往往不是转炉渣的有效成分甚至会增加转炉的造渣负担，这使
得现有粘结剂的使用降低了发热剂的有效组分含量。
[0007]因此如何充分利用可回收物料降低发热剂成本，提高有效组分含量和发热量，选择合适的调节剂和粘结剂种类,并且制备的发热剂加入转炉在能起到迅速升高转炉温度的同时促进转炉造渣料快速成渣，降低转炉造渣负担的复合作用是目前亟需解决的问题。
[0008]我国是世界上最主要的铝生产大国，产量占全球比重超过50％，铝灰为铝发生熔融、电解的工序中产生的主要副产品，其主要成分为氧化铝、一定的金属铝和其他杂质，其中的铝含量约占铝生产使用过程中总损失量的1％～12％，因此将铝灰作为废弃物丢弃不仅造成铝资源浪费还会带来一系列环境问题，根据《国家危险废物名录》(2016年)将铝灰归属有色金属冶炼废物，寻找经济有效的方法加以利用对提高铝行业的经济效益，实现资源的有效循环利用，以及经济、社会的可持续发展均产生重要的影响。铝灰中含有一定量的金属铝(10％～20％),目前的再利用方式均是通过高温及加熔剂的方式将铝灰中的金属铝分离出来加以利用，这种方式一是金属铝的分离过程投入大，二是分离出金属铝后尾灰的丢弃和填埋仍然带来资源浪费和环境污染问题，对铝灰进行全利用并避免尾灰的产生是提高其利用率、避免资源浪费和环境问题的有效手段。铝灰中的金属铝的氧化过程会释放出大量的热：
[0009]4Al+3O2＝2Al2O3‑
3339.6KJ/mol
[0010]因此铝灰可作为转炉发热剂有效的发热物质，并且金属铝氧化生成的氧化铝与铝灰中最主要的组分氧化铝一起，对后续的转炉造渣过程能起到调整炉渣成分和流动性，增加炉渣吸附夹杂的作用，对快速造渣和改善转炉渣脱硫脱磷性能均很有帮助。(12CaO.7Al2O3精炼渣吸附非金属夹杂物的试验研究安徽冶金201601曹余良：增加氧化铝含量可明显增加钢渣间的界面张力，有助于转炉冶炼生成的夹杂物的上浮去除)。铝灰作为转炉发热剂的主要原料成分，具有发热量大、添加量少、对炉渣副作用小、铝灰利用率高等优点，对环境保护、资源的高效利用和经济可持续发展具有重要的意义。
[0011]以铝灰为主要原料制备的发热剂具有密度小的特点，需加入添加剂调整比重，选用铁矿石作为比重调整剂在增加发热剂比重，促进发热剂与熔体充分接触反应的同时，带入的氧化铁还有维持铁在渣铁间的平衡，降低铁液中铁的氧化量、减少铁损的作用，另外铁氧化物还可明显降低炉渣的熔点，是避免转炉造渣生成难容的C2S正硅酸钙最有效的手段之一，对高碱度转炉渣的化渣过程极为有利，铁氧化物对造渣过程的影响如图1所示。
[0012]石灰石是用量最大的廉价工业岩石，具有很强的亲水性，是一种典型的含钙系粘结剂，目前在制备碱性球团或熔剂性球团中得到应用(丁少红等，马钢竖炉石灰石球团试验研究，球团技术，2004，4：18～22)(田筠清等，使用石灰石生产低硅碱性球团矿试验，中国冶金，2004(28)4:13～20)，其主要成分为碳酸钙，在转炉高温下分解为氧化钙和气体二氧化碳。在起到粘结作用的同时，其有效组分氧化钙为转炉渣重要组分，避免了其他系列粘结剂带入杂质的问题，同时也起到提前造渣及降低渣量的作用，提高发热剂的有效组分含量。
[0013]同时，并没有任何设备用于配合本专利技术的一种转炉用低成本新型复合高效发热剂的生产工艺，严格按照本专利技术的工艺要求进行生产，无法实现生产过程的自动化、可控化操作。

技术实现思路

[0014]本专利技术的目的是提供一种成本低廉、制备工艺简单的转炉用低成本新型复合高效发热剂的思路和制备方法，充分利用铝工业可回收废弃物和成本低、来源广的矿物，在不外加硅铝金属或合金的情况下，制备的发热剂加入转炉起到快速升高转炉温度并促进转炉造渣的复合作用，同时本专利技术为了配合其生产的工艺，提高生产的效率，故提供了研混一体机用于实现生产的自动化、可控化操作。
[0015]一种转炉用低成本新本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转炉用低成本新型复合高效发热剂，其特征在于：其组成原料包括有铝灰、比重调节料以及粘结剂，所述比重调节料为铁矿石，所述粘结剂为石灰石。2.根据权利要求1所述的一种转炉用低成本新型复合高效发热剂，其特征在于：其原料的重量占比如下：铝灰重量占比为20％～50％；铁矿石重量占比为40％～60％；石灰石重量占比为10～20％。3.一种转炉用低成本新型复合高效发热剂的制备方法，其特征在于：其具体步骤如下：S1：称取相应重量占比的铝灰、铁矿石以及石灰石；S2：将步骤S1中所称取的铁矿石、石灰石通过研混一体机进行破碎研磨为粉末颗粒；S3：将所称取的铝灰与步骤S2中进行破碎研磨的铁矿石、石灰石加入水于所述研混一体机内进行混合并搅拌均匀为混合原料；S4：将步骤S3中的混合原料进行造球或者压球成型为发热剂生球；S5：将步骤S4中的发热剂生球进行烘干处理为成品发热剂。4.根据权利要求3所述一种转炉用低成本新型复合高效发热剂的制备方法，其特征在于：步骤S1中的铝灰、铁矿石以及石灰石的重量占比分别为20％～50％、40％～60％以及10％～20％。5.根据权利要求3所述一种转炉用低成本新型复合高效发热剂的制备方法，其特征在于：步骤S2中所述粉末颗粒的粒度≤1mm。6.根据权利要求3所述一种转炉用低成本新型复合高效发热剂的制备方法，其特征在于：步骤S3中所加入的水占铝灰、铁矿石以及石灰石总重量的8％～12％。7.根据权利要求3所述一种转炉用低成本新型复合高效发热剂的制备方法，其特征在于：步骤S4中将混合原料进行造球或者压球成型的设备为圆盘造球机或压球机，所造发热剂生球的直径位于8mm和18mm之间。8.根据权利要求3所述一种转炉用低成本...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伦，易卫方，周永，王玉兵，何环宇，彭其春，刘健，张卓成，乐云飞，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：