大包澆余渣回收利用工藝研究及對(duì)成本影響實(shí)踐

周左瑞，王利科，韓一飛

（烏海市包鋼萬(wàn)騰鋼鐵有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 烏海 016040）

鋼渣是鋼鐵企業(yè)在煉鋼生產(chǎn)中產(chǎn)出的必不可少的附屬產(chǎn)品，如何從鋼渣中有效地回收廢鋼和高價(jià)值利用鋼渣是鋼鐵企業(yè)面臨的重要課題。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中不同工序鋼渣的物理、化學(xué)性能分析研究，如何對(duì)鋼渣資源采用不同工藝路徑進(jìn)行回收再利用，是為當(dāng)前鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排、降低生產(chǎn)成本的重要舉措，也是未來(lái)鋼鐵行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)[1-3]。

1 現(xiàn)狀

目前煉鋼廠對(duì)大包澆余渣采用倒入渣罐，然后經(jīng)過(guò)跨車運(yùn)輸?shù)皆绾?jiǎn)單破碎，將其中澆余產(chǎn)生的大塊鋼回收后，其余含鐵渣在運(yùn)輸至鋼渣磁選廠進(jìn)行磁選，最后磁選的鋼渣返回到轉(zhuǎn)爐回收利用。連鑄工序因鋼包使用過(guò)程中包底耐材侵蝕導(dǎo)致包底不平或因人為操作原因?qū)е麓蟀鼭茶T結(jié)束后大包澆余渣中含有部分鋼水，大包澆余渣倒運(yùn)到渣跨后使用電磁吊將澆余渣中殘余廢鋼吸附出來(lái)，需要倒運(yùn)到廢鋼切割場(chǎng)地進(jìn)行切割，運(yùn)輸費(fèi)用、切割費(fèi)用等成本較高。

為降低生產(chǎn)成本，通過(guò)理論分析和實(shí)踐跟蹤對(duì)連鑄大包澆余渣通過(guò)鐵水包盛裝后在回到轉(zhuǎn)爐回收利用，該方法可以實(shí)現(xiàn)鑄余鋼水和熱態(tài)爐渣的循環(huán)利用，對(duì)轉(zhuǎn)爐前期成渣及過(guò)程化渣有利，回收澆余的爐次在操作穩(wěn)定的條件下還可適量節(jié)約渣料消耗，減少目前鋼、渣在渣跨的運(yùn)輸、加工等各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)成本。

2 大包澆余渣回倒轉(zhuǎn)爐后冶煉過(guò)程機(jī)理作用

大包澆余渣是經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)爐脫氧后形成的爐渣，其中含帶轉(zhuǎn)爐出鋼產(chǎn)生的脫氧產(chǎn)物,例如SiO2、MnO、FeO等成分，鑄余渣裝到轉(zhuǎn)爐內(nèi)在吹煉過(guò)程中促進(jìn)白灰熔化、加快前期化渣、減少爐渣粘稠返干粘槍、提高吹煉過(guò)程脫磷效率，同時(shí)降低工序過(guò)程中鋼鐵料消耗、降低渣料加入量、又提高了金屬收得率。

2.1 工藝操作優(yōu)化

2.1.1 裝入制度

（1）穩(wěn)定裝入量：總裝入量（噸）=鐵水100噸+廢鋼15噸=115噸。

（2）廢鋼調(diào)配必須保證終點(diǎn)碳溫命中（終點(diǎn)碳：0.06%～0.10%，終點(diǎn)溫度1660℃～1680℃）；

2.1.2 供氧制度

（1）試驗(yàn)前必須測(cè)量液面及爐底高度來(lái)確定槍位，刮槍后必須校驗(yàn)碼盤(pán)值。

（2）吹煉氧壓08MPa～0.9MPa，拉碳氧壓不得超過(guò)0.95MPa，氧氣流量開(kāi)吹14000m3/h,過(guò)程流量控制25000m3/h，拉碳?jí)簶寱r(shí)間≥90秒。

（3）氧槍槍位控制：拉碳槍位1.0m，基本吹煉槍位1.2m～1.3m，化渣槍位1.3m～1.5m（因回倒渣可促進(jìn)前期快速化渣、成渣速度快，為防止?fàn)t渣活躍產(chǎn)生噴濺，原則回倒?fàn)t次化渣槍位較原有化渣槍位低10cm，原有化渣槍位1.4m～1.6m）。

（4）冶煉過(guò)程中盡量減少氧氣流量的調(diào)整次數(shù)，保持冶煉過(guò)程平穩(wěn)[4]。

2.1.3 渣料配比及槍位控制

（1）根據(jù)廢鋼比、鐵水硅情況，低槍位操作2～3分鐘，保證第一批渣料加入全部造渣料的1/2～2/3，前期起渣后，提槍化渣，槍位1.3m～1.5m之間；保證前期快速化渣、避免熔池集中升溫造成噴濺；以保證有足夠的堿度前期去磷并且保證中期不會(huì)返干；

（2）第一批料化好后，加入第二批料并適當(dāng)降槍至基本吹煉槍位第二批料的石灰在吹煉前期起渣后小批量加入，吹煉6分鐘前加完；在造渣料加完前槍位應(yīng)在基本冶煉槍位，吹煉中期9～12分鐘進(jìn)行二次提槍化渣，保終渣化透同時(shí)充分進(jìn)行脫磷。

2.2 澆余渣回收后有利于去磷

澆余渣回收后使下?tīng)t的初渣快速形成，有利于前期去除P、S，提高脫磷效果。脫磷原理如下：

隨著熔池溫度的提高和渣中(Fe0)含量的升高，化渣速度增大，渣中(Ca0)含量提高。有如下反應(yīng)：4(CaO)+3(FeO)·(P205)=4(Ca0)·(P205)+3(FeO)綜合以上反應(yīng)方程式得到：2[P]+5(Fe0)+4(CaO)=4(CaO)·P205+5Fe根據(jù)化學(xué)反應(yīng)平衡原理分析，渣中(CaO)、(FeO)越高，4(CaO)·P205越高，則渣中(P)高，鋼中[P]低。同時(shí)，有關(guān)研究也表明，終點(diǎn)堿度越高，則渣中自由(CaO)越多，鋼中[P]越低。由此可見(jiàn)回倒渣操作可以使初期成渣速度更快、流動(dòng)性好，滿足脫磷的動(dòng)力學(xué)條件，對(duì)脫磷十分有利，能快速脫磷，從而縮短冶煉時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

3 工藝流程優(yōu)化

大包澆余渣返回利用過(guò)程中，確保安全、穩(wěn)定生產(chǎn)節(jié)奏、保證物流通暢是前提；同時(shí)要考慮大包澆余渣返回作業(yè)的靈活性、可操作性，避免長(zhǎng)時(shí)間占用天車或增加備用鐵包。將大包澆余渣倒入鋼水跨鐵包內(nèi)，按照生產(chǎn)節(jié)奏雙爐雙機(jī)平均兩小時(shí)回倒6包大包澆余渣，由過(guò)跨車運(yùn)輸?shù)郊恿峡?，然后將鐵水包吊運(yùn)到倒罐站出鐵并包，出完鐵后兌入到轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行冶煉，大包澆余中含帶轉(zhuǎn)爐出鋼產(chǎn)生的脫氧產(chǎn)物,例如SiO2、MnO、FeO等成分，鑄余渣裝到轉(zhuǎn)爐內(nèi)在吹煉過(guò)程中促進(jìn)石灰熔化、加快前期化渣、減少爐渣粘稠返干粘槍、提高吹煉過(guò)程脫磷效率，同時(shí)降低工序過(guò)程中鋼鐵料消耗。

圖1 工藝流程圖

將大包澆余渣回倒鐵包后，省去大包澆余渣倒渣盆工序，省去澆余渣盆倒運(yùn)及翻渣盆、澆余鋼的回收倒運(yùn)工序，生產(chǎn)組織過(guò)程中需要鋼水跨天車?yán)眯薨g隙進(jìn)行倒運(yùn)鐵水包，鐵水包需要指定擺放地點(diǎn)，為防止時(shí)間長(zhǎng)鐵水包內(nèi)回倒渣及鋼水凝固，特規(guī)定兩小時(shí)回倒一次鐵水包，通過(guò)過(guò)跨車倒運(yùn)到加料跨，由加料跨天車吊運(yùn)到倒罐站進(jìn)行出鐵并包，最后到轉(zhuǎn)爐裝鐵。

4 試驗(yàn)跟蹤

大包澆余渣主要成分，見(jiàn)表1。

表1 大包澆余渣成分

4.1 澆余渣回收利用后渣料調(diào)整及成本核算

表2 回倒前后渣料消耗及成本對(duì)比

通過(guò)試驗(yàn)跟蹤數(shù)據(jù)測(cè)算，大包澆余渣回收利用后通過(guò)渣料配比調(diào)整，總渣料量由之前72.31kg/t降低到65kg/t，降低7.61kg/t，渣料成本由10.8元/t降低到9.33元/t，渣料成本降低1.47元/t。

表3 渣料調(diào)整后終渣指標(biāo)對(duì)比

通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比，大包澆余渣回收利用后轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程化渣較之前有明顯改善，成渣速度快，基本前期4分鐘之前開(kāi)始明顯起渣，起渣時(shí)間較回倒前提前約30秒，過(guò)程返干現(xiàn)象明顯改善，從終渣指標(biāo)可以看出，白灰降低4kg/t、白云生降低6kg/t后終渣堿度相對(duì)穩(wěn)定且滿足要求，渣中MgO含量較回倒前提高0.24%，從渣中TFe可以反映出化渣較之前有明顯改善，回倒前返干現(xiàn)象較明顯，渣中TFe含量不穩(wěn)定，終渣化渣不好，綜合以上分析，大包澆余渣回倒有利于促進(jìn)過(guò)程化渣，降低渣料消耗，降低渣料成本。

4.2 澆余渣對(duì)鋼鐵料影響

大量的熱態(tài)渣摻雜著澆余鋼水不但處理困難,而且降低了金屬收得率,對(duì)鋼鐵料損失及成本控制影響較大，影響企業(yè)效益。

按照試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)產(chǎn)生的大包澆余量平均占比噸鋼0.45%、平均出鋼量108噸計(jì)，每包澆余量486kg，回倒轉(zhuǎn)爐后吹煉過(guò)程吹損按照7%計(jì)算，渣中（TFe）平均14.72%計(jì)算，每爐出鋼量增加452kg，回倒后渣量增加5kg/t，渣中多帶走（TFe）影響鋼鐵料0.7kg/t，合計(jì)影響鋼鐵料消耗5.1kg/t；如下表所示。

表4 澆余渣對(duì)鋼材的影響

4.3 切割倒運(yùn)費(fèi)用及經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算

按照數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)烏海市包鋼萬(wàn)騰鋼鐵有限責(zé)任公司2020年全年產(chǎn)生的大包澆余量平均占比噸鋼0.45%，產(chǎn)生的大包澆余需要倒運(yùn)到廢鋼切割場(chǎng)地進(jìn)行切割，切割廠家自備罐裝氧氣，切割費(fèi)用88.88元/噸（包含倒運(yùn)費(fèi)用），按照每月平均鋼產(chǎn)量20萬(wàn)噸計(jì)算，全年節(jié)約成本：20萬(wàn)噸*0.45%*88.88元/噸*12個(gè)月=95.99萬(wàn)元/年，擇合噸鋼成本可降低：（20萬(wàn)噸*0.45%*88.88元/噸）/20萬(wàn)噸=0.4元/t。

5 結(jié)論

（1）大包澆余渣回倒后可降低渣料消耗，白灰可降低4kg/t、白云石可降低6kg/t，渣料成本降低1.47元/t，對(duì)成本控制效果較明顯。

（2）利用大包澆余渣循環(huán)利用技術(shù)，提高金屬回收率，可降低鋼鐵料消耗5.1kg/t。

（3）通過(guò)大包澆余渣回倒后，避免產(chǎn)生的澆余鋼需要切割、倒運(yùn)產(chǎn)生費(fèi)用，為公司創(chuàng)效95.99萬(wàn)元/年，擇合噸鋼成本可降低 0.4元/t，對(duì)降本增效貢獻(xiàn)較明顯。

（4）有利于改善過(guò)程操作，前期成渣速度較快，終渣化渣良好，有利于提高脫磷效率。