用於鋼鐵冶金的鋁渣加入方法

2024-02-20 07:58:15

專利名稱：用於鋼鐵冶金的鋁渣加入方法
技術領域：
本發明涉及鋼鐵冶煉方法，特別是用鋁渣進行的鋼鐵冶煉方法。
用鋁渣冶煉鋼鐵的方法，如日本專利1750153；是把含鐵粉塵、鋼鐵鏽垢、精煉鋼鐵渣、制鐵、制鋼用原料氧化物中的一種或二種以上的含鐵粉塵末與鋁渣的混合物，投放到煉鐵、煉鋼爐中去進行冶煉。該混合物中的氧化鐵與金屬鋁發生氧化反應。根據上述煉鐵、煉鋼的方法，可把含鐵粉塵和鋁渣作為金屬資源有效地循環使用從而減少工業廢物量，而且利用其反應熱而提高能量效率，因而具有實用價值。
但為了實施上述技術需要把含鐵粉末(FeO)Fe2O3和鋁渣的混合物(以下簡稱混合物)投放到煉鋼、煉鐵爐中去的設備。若想把混合物從爐口投入，需事先把混合物加工成易搬運的形狀。為了保管散裝的混合物需要用集料箱，由集料箱將混合物運送到爐口需使用輸送帶。爐口上需設置接收輸送帶運來的混合物的加料鬥及加料的計量設備。有了上述設備才可能把混合物投加到煉鐵、煉鋼爐中去。運送、加料設備體積較大，佔據很大空間。一般鋼廠的剩餘空間都較小，難以安裝上述所需使用的設備，因而很難推廣用鋁渣進行冶煉鋼鐵的方法。
本發明的目的是提供一種用鋁渣進行鋼鐵冶煉時加入鋁渣的方法。該方法可在不增加大型設備的情況下，把含鐵粉末和鋁渣的混合物加到煉鋼、煉鐵爐中。
本發明的目的是這樣實現的本發明把含鐵粉塵、鋼鐵鏽垢、鋼鐵精煉渣、煉鐵、煉鋼用原料的氧化物之中的任一種或一種以上的含鐵粉末與鋁渣、必需的焦炭和煤粉中的任一種或一種以上(根據需要也可不加)混合起來組成的含鋁的混合物，用粘合劑將該混合物粘結起來，然後用磁碟吊將該粘結起來的混合物吸住、運送到煉鐵、煉鋼爐口並將其投加到煉鐵、煉鋼爐中。
上述的粘結劑可採用廢重油。
在煉鐵、煉鋼爐中上述混合物中的氧化鐵與金屬鋁發生化學反應，完成用鋁渣煉鐵、煉鋼的方法。
根據需要，焦炭和煤粉中的一種或一種以上的加入量為含鐵粉末和鋁渣總重的0～25％(重量％)。
在本發明所述的煉鐵、煉鋼方法中，含鐵粉塵是指在煉鐵、煉鋼或鋼鐵製品的生產過程中產生的粉塵。即除塵機中收集起來而得到的物質。
用鹽酸、硫酸清洗鋼板或軋鋼材料上鏽垢的過程中，產生的廢液中回收的含鐵物質也跟我鋼鐵粉塵一樣，可作本發明中的一種原料加以利用。但應將這些粉塵完全乾燥而形成粉末狀。
鋼鐵鏽垢是指在連續鑄造，鋼錠、鋼板等的加熱，軋鋼或鍛造等過程中產生的鐵氧化物。
鋼鐵精煉渣是指在煉鐵、煉鋼過程中，覆蓋在熔池表面的熔渣經冷卻、凝固而成的物質。使用時要將其粉碎成適當大小的尺寸。這些含有以鐵氧化物為主體的化學成分，同時含有基體鋼、鐵所含的Si、Mn、Ni、Cr等合金元素。
煉鐵、煉鋼用原料的氧化物是指用二氧化錳、氧化鎳等冶煉鋼時需添加的合金元素的氧化物。
本發明中所選用的含鐵粉末是必須能被磁鐵吸住的。
鋁渣是指在煉鋁時，熔融鋁表面上產生的物質。通常是粉狀物質。本方法中使用的鋁渣化學成分如表1所示。通常因為回收這類金屬鋁成本高，最後作為工業廢物處理。
表1、鋁渣化學成分(重量％)
上述的鋁渣是不能被磁鐵吸住的。本發明中把含鐵粉末和鋁渣用粘合劑粘結後即可以被磁鐵吸住。因此，不用事先把混合物加工成形。直接用帶電磁鐵設備的起重機把上述粘結的混合物吸起，投放到煉鐵、煉鋼爐中即可。因多數鋼廠具備這類起重設備，用不著新裝輸送帶之類的搬運設備，直接用電磁起重機，把上述帶鋁渣混合物投放到煉鐵、煉鋼爐中，從而實現本發明方法。
含鐵粉塵、鋼鐵鏽垢及鋼鐵渣中的氧化鐵是用於產生煉鋼所需的熱，這種熱是上述氧化鐵與鋁渣中的金屬鋁起反應而產生的，同時氧化鐵被還原為鐵。這個鐵加入到煉鐵、煉鋼熔液中去，從而增加了產量。在冶煉含有合金元素的鋼種，如不鏽鋼的過程中所產生的鋼鐵粉塵中，除了氧化鐵以外還含有Ni、Cr等合金元素的氧化物。把這些氧化物用於冶煉含有同樣合金元素的鋼時，由於金屬鋁所還原的合金元素的熔入而減少高價的合金元素的添加量。煉鐵、煉鋼用原料的氧化物也同樣被金屬鋁還原成合金元素並加入到熔液裡去。
鋁渣中的氧化鋁及因上述的反應結果而生成的氧化鋁與通常煉鐵、煉鋼過程中使用的石灰共同去除鋼中有害的硫磺。從而起到了熔劑的作用。
金屬鋁除與鐵氧化物、合金元素氧化物反應之外還與通常煉鋼過程中吹進去的氧氣發生反應。這些氧化反應是放熱反應。這些反應熱可作為煉鐵、煉鋼的能量加以使用，從而提高煉鐵、煉鋼的能量效率。由於LF爐中沒有加熱設備，因而鋼水溫度隨時間下降。在LF爐中產生上述反應時可延緩融熔鋼溫度下降。本發明中，上述含鋁粉末除鋁渣外，還可根據要求加入焦炭或煤粉中的一種或二種混合物。
本發明中使用的焦炭、煤粉的主成分為碳，可用於還原氧化鐵。碳和氧化鐵的還原反應為吸熱反應，因而，不可能期望象鋁一樣因放熱反應而節省能量。若作為還原反應對象的氧化鐵量多，不能確保充分的鋁渣量時，可使用焦炭或煤粉與鋁渣，以確保氧化鐵還原。
本發明中，作為粘合劑的物質是具有某種程度粘性的液體，它隨乾燥而粉末表面固化。凡對煉鐵、煉鋼無不利影響的任何物質都可以作粘合劑。工業上實用化時希望是不增加成本的物質。由此，本發明中，作為粘合劑的物質是以煉鋼廠不要的重油為主成分的廢重油，它一般不增加成本。有效地利用廢重油可減少廢重油的處理量。特別是，含鐵粉末和廢油是所有煉鋼廠中都產生的廢物。僅需往煉鋼廠運送鋁渣就可以了。減低運送成本及處理廢物成本，進而達到極大地降低全廠成本的目的。以廢油為媒介把含鐵粉末與含鋁粉末粘著時，不需特殊限制。例如，煉鋼廠內，把回收的鋼鐵鏽垢等物乾燥後，投到混合機裡。對鋼鐵鏽垢等重量而言，添加5～10％廢重油，把鏽垢等撒到廢重油上，然後添加鋁渣並混合。廢重油起粘合劑作用，將鋼鐵鏽垢和鋁渣粘著在一起，該混合物被磁鐵吸附住。
被磁鐵吸附住的混合物的重量決定於電磁鐵裝置的功率。本發明經實驗確定，電磁鐵起重機一次可吸附住400公斤以上的混合物並投放到爐中。所以，在用廢重油作為粘合劑時，用電磁起重機可運送足夠的混合物。
以上是對本發明實施途徑的說明，本發明也可通過其它途徑來實施。
(1)含鐵粉末和含鋁粉末之配比按下式計算……(1)按(1)式 Al1mol(27g)還原3/8mol(87g)Fe3O4，生成9/8(63g)Fe。就重量比而言，Al可還原其重量的3.2倍氧化鐵，生成Al重量的2.3倍鐵。所以，還原1000kg鋼鐵鏽垢，所必需的Al渣量按數(2)式求得1000kg×(27/87)＝310kg……(2)若鋁渣中，鋁含有率為30％時，得到310kg鋁所必需的鋁渣量，按(2)式求得310kg÷0.3＝1033kg……(3)假定鋼鐵鏽垢中Fe3O4含有率為90％時，所必需的Al渣重量按(4)式求得1033kg×0.9＝930kg……(4)由此可見，當鋼鐵鏽垢中Fe3O4含有率為90-100％、鋁渣中金屬鋁含有率為30％時，鋼鐵鏽垢和鋁渣重量比大約為1∶1。
(2)升降電磁鐵吸住試驗把乾燥後的鋼鐵鏽垢粉末500kg投到混合機裡，然後添加重油為主成分的50kg廢重油。把廢重油噴射到所有鋼鐵鏽垢上。
其後添加Al含有率為30％的鋁渣粉末500kg並混合。把上述混合物，用煉鋼廠內升降電磁鐵吸引上去。電磁鐵吸住全部混合物。把混合物投放到原料罐中，測定吸附住的混合物重量，其結果是一次可拿上400kg混合物。
本發明的效果如上所述，根據本發明，不用把含鐵粉末和含鋁粉末的混合物加工成型。而是用磁鐵吸著運送並投放到煉鐵、煉鋼爐中去。不用輸送帶之類運送設備即可實施用鋁渣煉鐵、煉鋼的方法。
另外，以前作為工業廢物，沒有充分利用的鋼鐵粉塵類與鋁渣類，現在不用任何額外設備及外部能量，即可有效地應用從前的煉鐵、煉鋼工藝，解決廢物處理問題，循環使用資源，提高煉鐵、煉鋼工藝過程中的能量效率。而且不破壞從前煉鐵、煉鋼工藝的安全性。特別是，本發明不加多少成本，有效地利用廢重油作為粘合劑，可減少廢重油處理量，大幅度降低全部成本。
權利要求
1.一種用於鋼鐵冶金的鋁渣加入方法，其特徵在於把含鐵粉塵，鋼鐵鏽垢，鋼鐵精煉渣，煉鋼煉鐵用原料的氧化物中的任一種或一種以上的含鐵粉末與鋁渣按適當的化學計算配比，進行混合形成一種混合物，將該混合物用粘結物粘結起來，用電磁運輸裝置將所述粘結的混合物直接送到煉鐵，煉鋼爐中。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所說的含鐵粉末與鋁渣的重量比為1∶1。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的混合物中可加入焦炭和煤粉中的任一種或二種，其加入量為所述混合物重量之和的0～25％(重量％)。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的粘結劑的用量為所述的含鐵粉末重量的5～10％(重量％)。
5.如權利要求1或2或3或4所述的方法，其特徵在於所說的粘合劑為廢重油。
全文摘要
本發明為一種用於鋼鐵冶金的鋁渣加入方法，屬於鋼鐵冶煉方法。本發明把含鐵塵、鋼鐵鏽垢、鋼鐵精煉渣、煉鋼煉鐵用原料的氧化物中的任一種或一種以上的含鐵粉末與鋁渣按適當的化學計算配比進行混合形成一種混合物，將該混合物用粘結劑粘結起來，用電磁運輸裝置將上述粘結的混合物直接送到煉鐵、煉鋼爐中。粘結劑可採用廢重油。本發明方法簡單易行，不增加額外設備，可大幅度降低成本。
文檔編號C21C7/076GK1141955SQ96104960
公開日1997年2月5日 申請日期1996年5月10日 優先權日1996年5月10日
發明者豐田哲夫, 德原文雄, 金明官 申請人:金明官, 名星化工株式會社