AOD 使用炼钢废弃物的研究

朱 毅， 侯海滨

（太原钢铁(集团)有限公司炼钢二厂， 山西 太原 030003）

随着我国钢铁工业的快速发展，对不锈钢产量的需求逐渐增加，而不锈钢生产过程中产生的除尘灰和铬、镍渣钢的处理日益突出。从减少污染，发展循环经济考虑，各不锈钢生产企业积极采用不同方式对除尘灰和钢渣进行处理后综合利用。针对这一情况，在AOD 冶炼过程中，加入适量的除尘灰压球和铬、镍渣钢不仅实现了不锈钢除尘灰和渣钢中贵重合金元素的回收使用，而且也解决了不锈钢除尘灰和渣钢因处理不当造成的环境污染问题，既收到了经济效益，又收到了社会、环保效益，实现了循环经济。

1 不锈钢废弃物介绍

1.1 不锈钢红泥球

不锈钢电炉和AOD 冶炼过程，产生的除尘灰，经一定的工艺加工制成红泥球回收使用。

不锈钢除尘灰压球的化学成分一般应符合表1的规定。

表1 不锈钢除尘灰压球的化学成分 %

不锈钢除尘灰压球的物理性能一般应符合表2的规定。

表2 不锈钢除尘灰压球的物理性能

1.2 铬、镍渣钢

渣钢是炼钢过程中因渣和钢分离不彻底，造成钢渣混合的产物，一般渣钢中含有80%左右的金属，其余主要是炉渣。渣钢经过筛选加工，以达到炼钢过程的需求。

渣钢是不能直接被当作钢材利用的，只有将其加入炼钢炉内，代替部分废钢冶炼，利用炉内铁水的物理热和化学热，使渣钢中的金属熔化变为钢水，才能显示出它的价值。

炼钢不锈渣钢的规格、含渣量一般应符合表3。

表3 不锈渣钢使用标准

2 AOD 使用废弃物的应用

为达到上述废弃物回收再利用的目标，试验在180 t AOD 炉冶炼特定钢种的过程中适量加入废弃物，研究加入前后消耗和成本的影响。

2.1 AOD 使用红泥球生产实践

红泥球中的金属元素多以氧化物的状态存在，冶炼过程中每加入1 t 红泥球，带入的氧量约为85 m3；试验安排在AOD 冶炼镍钢时，入炉条件保持不变的情况下，每炉从高位料仓定量加入2 t 红泥球，试验前后AOD 消耗和成本指标如下。

2.1.1 对消耗指标的影响（见图1 和图2）

从图1 和图2 可以看出，冶炼304 钢种时，试验炉次较未加红泥球炉次，在入炉条件相当的条件下，过程消耗指标差：硅耗高1.2 kg/t、石灰消耗高3.2 kg/t、前期渣中w（Cr2O3）高0.44%；技术指标差：还原w（S）高0.009%、前期渣碱度低0.025。

图1 使用前后硅耗对比

图2 使用前后其他消耗对比

2.1.2 对成本的影响

根据上述指标对比，综合入炉条件影响，估算试验加红泥球1 t/炉，较未试验炉次硅耗增加1 kg/t、石灰消耗增加1.5 kg/t、前期渣中w（Cr2O3）升高0.32%，需增加AOD 成本1927 元/炉，折算每使用1 t 红泥球增加AOD 成本1000 元。

考虑每吨红泥球Fe 收得率80%，Ni 收得率80%，Cr 收得率80%，理论100%加入炉内可回收成本4000 元，如按抽损30%考虑，可降低成本2800元/t，仍然每吨有1800 元的效益。

由此如扩大红泥球试验，估计可实现红泥球每用1 t 实现1000 元的效益。

1）硅耗升高。AOD 硅耗升高造成成本增加：200×1/0.75÷1000×5200≈1387 元/炉。

2）石灰消耗增加。AOD 石灰升高造成成本增加：200×1.5÷1000×500=150 元/炉

3）前期渣中Cr2O3含量升高。AOD 前期渣中Cr2O3含量升高造成成本增加：18×0.32%×68%×10000=391 元/炉。

2.2 AOD 使用铬镍渣钢生产实践

铬、镍渣钢因含渣量较高，AOD 在使用过程中需确保干燥，以防止加料过程发生爆炸等生产事故。

表4 使用镍渣钢炉次指标对比

2.2.1 镍渣钢

AOD 冶炼镍钢时，在料槽中配加镍渣钢替代废钢，对比使用镍渣钢炉次与未使用炉次指标如表4。

从表4 可以看出，冶炼304 钢种时，在入炉条件基本相同的情况下，使用镍渣钢炉次，硅耗增加0.52 kg/t，石灰消耗增加1.62 kg/t；冶炼316/304L 钢种时，使用镍渣钢炉次，入炉Si 较未使用炉次高0.24%，冷料加入量少3.4 t，硅耗和石灰消耗增加不明显，若折算到条件相同，预计硅耗和石灰消耗升高与304 相当。

理论计算时镍渣钢带渣量20%，其他金属成分与废钢降温效果相同，使用镍渣钢3 t/炉，带入的渣量为600 kg，降温约6 ℃，影响硅耗0.2 kg/t，石灰消耗1 kg/t，合计影响成本377 元/炉。

表5 冶炼430 使用铬渣钢炉次指标对比

2.2.2 铬渣钢

AOD 使用冶炼铬钢时，原工艺高铬料槽中配加铬废钢，现试验使用铬渣钢替代铬废钢，对比冶炼430 使用铬渣钢炉次与未使用炉次指标如表5。

从表5 可以看出，AOD 冶炼430 时，使用铬渣钢与使用铬废钢炉次在入炉条件相当时，硅耗和石灰消耗基本相当，可达到替代作用。

3 结论

1）红泥球。AOD 炉使用红泥球与在电炉使用本质上是一样的，都是利用生铁、铬铁中的Si 元素还原其中的Fe、Cr、Ni 有价值的金属。目前AOD 小批量试验测算的效益为1000 元/t，若能优化入炉条件，在冶炼过程温度富余的情况下增加使用量，效益将进一步扩大。

2）镍渣钢。AOD 炉使用镍渣钢试验结果和理论计算对硅耗和石灰消耗都有一定的影响，每炉使用3 t 镍渣钢时，影响硅耗升高0.2 kg/t，石灰消耗升高1.0 kg/t，合计影响成本377 元/炉，折算废钢和渣钢的差价，效益较好。

3）铬渣钢。可完全替代铬废钢使用，对指标影响不明显，效益显著。