钢渣热态改质技术在电炉中的应用

卢翔，李宇，马帅，苍大强

（1.北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京100083；2.北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083）

钢渣热态改质技术在电炉中的应用

卢翔1,2，李宇1,2，马帅1,2，苍大强1,2

（1.北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京100083；2.北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083）

采用热态改质的方法，在电炉渣排放源头对其进行改质试验，试验结果表明，原渣碱度降低后，改质渣的上磁率得到显著提高，促进了其铁质组分的回收；同时，磁选后尾渣中游离氧化钙的含量也降低，满足钢渣应用在水泥混凝土行业的国标要求。

改质；电炉渣；碱度；铁回收

近年来，随着电炉炼钢的工艺得到推广，其粗钢产量逐年增加，而电炉渣的排放量也呈现逐年攀升的趋势[1]。目前，电炉钢渣的处理工艺为：熔渣热焖之后，热焖渣经过简单筛选，回收其中的大块铁，其余部分作为废渣堆积[2]。该工艺在电炉渣资源化利用过程中存在以下三个问题：①熔融电炉渣蕴藏的巨大热量未被有效利用，导致其热量白白浪费；②铁质组分回收效果不理想，电炉渣的全铁含量为30%左右，其中铁质组分主要以RO相（以FeO为主，固溶少量MgO）为主，磁性弱，难以被磁选；③大量尾渣堆积，导致大量土地被侵占，同时其中的重金属容易浸出，污染土地[3-6]。

针对以上问题，在电炉排渣源头对熔渣进行改质，充分利用熔渣显热，降低钢渣的碱度（CaO/SiO2的质量分数比值），使得其中的RO相转变为磁铁矿，同时降低磁选尾渣中的游离氧化钙（f-CaO），提高尾渣在水泥混凝土行业中的利用，从而达到电炉熔渣“渣”与“热”双利用的目的，大大提高其附加值。

1 热态改质方式

在山东莱芜某钢厂对转炉钢渣进行改质，其改质过程为：将配好的改质剂装袋，铺于渣罐底部，转炉熔渣倾倒入渣罐后，在转炉渣顶部添加保温剂，运输到焖渣车间，进行翻罐，试验发现，有部分改质剂未参与反应，说明在转炉排渣源头进行改质难度较大。相反，对电炉钢渣进行改质，发现改质剂与熔渣充分混合，改质效果较好。

电炉渣的改质效果之所以优于转炉渣，主要是由于其排渣工艺的不同：①电炉渣的排渣温度高，约为1 700℃，含有高品质熔融显热，而转炉渣在排放之前需要进行溅渣护炉操作，所排放的熔渣温度约1 500℃，熔融显热含量低；②电炉渣的排放过程属于连续性排渣，熔渣与改质剂可进行充分反应混合，而转炉渣排放属于间歇性排渣，熔渣与改质剂不能够充分混合；③熔渣流股与改质剂流股同时排放，通过从电炉平台到渣罐的重力冲击作用，使得熔渣与改质剂混合得更加均匀，而转炉渣是倾倒式排渣，改质剂与熔渣混合时间短，熔渣与改质剂难以均匀混合。

2 热态改质试验

以电炉渣为改质对象，河沙与煤矸石为改质剂，其化学组成如表1所示。在电炉排渣源头进行改质，将其碱度调节为1.3与1.7，改质剂配方见表2。

表1 试验原料的主要化学组成(wt%)

表2 改质剂配方

将配好的改质剂运到电炉现场，通过行车将改质剂加入到料仓，在电炉开始排渣的同时，打开改质料仓，改质剂通过螺旋输送机加入到渣罐中，改质剂与熔渣在渣罐中进行充分混合，如图1所示。

图1 电炉渣改质示意图

3 结果与分析

将冷却之后的改质钢渣与原渣分别进行磁选，其磁选结果见表3，其中上磁率为磁选料与总量比值的百分比。如表3所示，在源头对电炉熔渣改质后，当原渣碱度得到降低，其上磁率从原来的30.6%分别增加到74.04%与62.5%，说明当电炉渣碱度降低后，其铁磁性物质增多，有利于铁质组分的提高。

表3 原渣与改质渣的磁选结果

钢渣中游离氧化钙含量过高是限制钢渣应用于水泥或混凝土的原因之一，对原渣与改质钢渣的进行化学分析，其结果见表4。如表4所示，原渣的碱度为2.4，其游离氧化钙的含量为5.14%，通过热态改质后所得的钢渣1与2的碱度分别为1.49与1.76，其游离氧化钙含量分别为0.42%与1.02%，完全满足钢渣用作水泥混合材国标对游离氧化钙含量小于3%的要求，因此能够很好应用于水泥、混凝土等领域。然而，由于电炉渣排量与化学组成的波动，使得改质渣的碱度与目标有差异，这说明在源头对电炉渣进行改质试验的重复性较差。

表4 原渣与改质渣的化学组成(wt%)

4 结语

通过在源头对电炉渣进行改质，降低其碱度，当原渣的碱度从2.4分别降低到1.49与1.76时，其上磁率分别从30.6%增加到74.04%与62.5%，而其f-CaO分别从5.14%降低到0.42%与1.06%，从而提高电炉渣的铁回收率与尾渣的利用率，具有巨大的经济效益与环境效益。

[1]何立波.炼钢电炉余热发电技术[J].工业炉,2013（2）：16-17,39.

[2]吴龙，郝以党，张凯，等.熔融钢渣资源高效化利用探索试验[J].环境工程，2015（12）：147-150.

[3]黄世烁，郭敏，张梅.酸性氧化物对转炉钢渣的改性作用[J].钢铁研究学报,2015（11）：38-42.

[4]李建新，余其俊，韦江雄.钢渣高温重构中RO相的转变规律[J].武汉理工大学学报,2012（5）：19-24.

[5]张亮亮，田广银，蒲克元，等.钢渣改性研究进展[J].环境工程, 2015（12）：151-154.

[6]张作顺，连芳，廖洪强，等.利用铁尾矿高温改性钢渣的性能[J].北京科技大学学报，2012（12）：1379-1384.

App lication ofM olten Slag M odification Technology in Electric Arc Furnace

LU Xiang1,2,LIYu1,2,MA Shuai1,2,CANGDaqiang1,2
（1.State Key Laboratory of Advanced Metallurgy,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China；2.College ofMetallurgy and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China）

Technology ofmolten slagmodification was utilized at the beginning of taping slag in electric arc furnace.The results indicated that recovery of iron components was improved by magnetic separation significantly with decrease of basicity of the slag.Meanwhile,free-CaO content of tailings aftermagnetic separation reduced with the decrease,which was satisfied to national standards of application of steel slag in cementand concrete industry.

modification;electric arc furnace slag;basicity;recovery of iron

TQ175.1

A

1001-6988（2016）05-0023-02

2016-07-06

卢翔（1987—），男，博士研究生，研究方向为钢渣资源化利用.