钢渣还原脱磷技术研究现状及展望

《钢渣还原脱磷技术研究现状及展望》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、http://www.gtjia.com钢渣还原脱磷技术研究现状及展望田铁磊，张玉柱，李杰(河北联合大学冶金与能源学院河北省现代冶金技术重点实验室，河北唐山063009)摘要:分析了磷在钢渣中的赋存状态，介绍了目前关于钢渣中磷的脱除技术现状。通过采用热力学分析，在加入部分锰铁矿的基础上，提出了钢渣作为烧结原料于烧结过程脱磷的技术构想。该技术对钢渣在烧结过程中大规模应用具有重要参考价值。关键字:钢渣;脱磷;烧结原料;锰铁矿1引言近些年，随着钢产量的逐步增加，炼钢产生的钢渣也在持续不断增加。2009年中国的粗钢产量达到5．65亿t，钢渣的产生量超过7

2、400万t［1］。大量钢渣如不进行综合利用，不仅占用大量的土地资源，而且给土壤、水体、大气带来严重的环境污染，甚至对人们的身体健康构成了威胁。旧渣无法消化，新渣不断增多，这个严峻问题是影响我国乃至世界钢铁产业可持续发展的一道难题，因此钢渣综合循环利用已成为钢铁工业废弃物利用的重中之重。转炉渣碱度较高，矿物相主要为硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铁(铝)酸钙及RO相(MgO、FeO、MnO等形成的连续固溶体)。因此，转炉渣可以作为部分烧结原料加以利用。然而，目前钢渣在烧结厂进行循环利用量甚少，主要原因为钢渣中含磷元素

3、，这在高炉内容易产生富集循环，而且加重炼钢过程脱磷负担。按照宝山钢铁集团公司的统计数据，在烧结原料中钢渣配入量增加10kg/t，烧结矿的磷含量将增加约0．0038%，铁水中磷含量将相应增加0．0076%［2］。鉴于此，近几年部分学者致力于钢渣的脱磷研究，且在还原脱磷方面具有相当好的效果。2钢渣中磷的存在状态钢渣中P元素主要由高炉中加入的天然块状铁矿石、烧结矿、球团矿、焦炭及煤粉等原料产生，而高炉内部为还原性气氛无法脱除磷元素，只能随铁水进入转炉，并在转炉炼钢过程中铁水中［P］元素被氧枪中的高速氧气气流氧化形成P2O5，然后再经过扩散进入炉渣中。S

4、hinyaFUKAGAI等人［3］研究磷化合物在熔渣中形成反应表明:渣中P2O5大部分都向CaO·SiO2内部扩散并与之生成2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体。DeO等人［4］研究了钢渣中磷在各个相的分布状况，实验结果表明:磷主要以2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体形式存在于2CaO-SiO2中，而存在于富铁相等其它矿物及玻璃相中的量很少，其中当磷在2CaO-SiO2的固溶量为5%时，在铁酸相中的固溶量仅为0．32%。因此基于以上研究可以看出，钢渣中磷元素大部分存在于2CaO-SiO2相中，并以2CaO-3CaO·P2O5固溶

5、体形式赋存在钢渣中。3钢渣还原脱磷技术现状分析3．1微波法脱磷艾立群等［5］在微波加热的前提下对钢渣脱磷的升温特性进行了研究，试验结果表明:使用微波手段脱除钢渣中磷具有较好的效果，并且钢渣中磷主要以气体形式脱除，留在还原铁相中的磷极少。钢渣粒度与温度对气化脱磷率影响规律为在试验温度1300℃及保温20min的条件下，粒度越细气化脱磷率越高，并在粒度为0．075mm时，气化脱磷率将近达50%。而温度对气化脱磷影响较大，即随着温度升高，气化脱磷率越高，并且在1600℃时达到了62．33%。3．2碳热法脱磷项长祥等人［6］采用煤粉及煤矸石等作还原剂于1

6、600℃的温度下处理上钢三厂的转炉渣，试验结果表明:随还原时间的增加，转炉渣中TFe含量及P2O5被碳还原显著下降，渣中其它成分不参与反应，其含量随FeO及P2O5的还原而呈上升趋势，并且研究了转炉渣中TFe与P2O5之间的关系，得出当转炉渣中TFe量降至10%左右时，P2O5http://www.gtjia.com开始急剧被还原。李光强、张峰等人［7］对转炉渣进行了高温碳热还原脱磷研究，分析了转炉渣于感应炉中1650℃和1800℃的脱磷效果:在1650℃温度下，由于钢渣不能完全熔化，导致钢渣的流动性差，无法使钢渣和还原剂充分接触发生反应，并且钢

7、渣中的磷大部分进入了铁碳合金中，形成Fe-C-P合金，少部分以气态挥发。1800℃转炉渣完全熔化，经碳热还原，渣中的磷62．7%进入铁碳合金，32．8%进入气相，4．5%留在还原后的残渣中，可以除去95．5%的磷，进入气相的磷明显提高。所以，提高温度有利于渣中磷进入气相。3．3硅热法脱磷王书桓［8-9］等从转炉渣脱磷热力学分析入手，在1450～1700℃温度范围内，用真空碳管电阻炉对转炉渣进行硅热还原，并设计正交试验研究温度、碱度、FeO与气化脱磷率之间的关系，得出温度对还原脱磷影响最大，FeO含量次之，再次是氮气流量，炉渣碱度影响最小。通过研究

8、温度、碱度、FeO与气化脱磷率之间的关系表明:在1450～1700℃温度范围内，脱磷率随温度的提高而增多;在13%＜w(FeO)＜25%