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酒钢120t转炉炉渣的循环利用及其应用效果

文档作者：王德勇，张英嘉，邹明文档来源：酒泉钢铁【集团】有限责任公司		点击数：	更新时间： 2025年05月28日
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第３８ 卷第２ 期
２０１６ 年４ 月
甘　肃　冶　金
ＧＡＮＳＵ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．２
Ａｐｒ．，２０１６
文章编号：１６７２-４４６１（２０１６）０２-００２１-０３
酒钢１２０ ｔ 转炉炉渣的循环利用及其应用效果
王德勇，张英嘉，邹　明
（酒泉钢铁【集团】有限责任公司，甘肃　嘉峪关　７３５１００）
摘　要：本文介绍了尾渣在酒钢１２０ ｔ 转炉的利用，研究了尾渣的特性和尾渣对转炉脱磷效果、终点氧化性以及对
降低辅料消耗的影响，拓展了尾渣的使用途径。实践结果表明，炼钢尾渣在转炉应用，提高了转炉化渣效果，降低
了辅料消耗，提高了脱磷效率。
关键词：转炉；炼钢尾渣；脱磷
中图分类号：ＴＦ７１３．３　　　　　　文献标识码：Ａ
JISCO １２０ t Converter Slag Recycled Exploitation and Effect
ＷＡＮＧ Ｄｅ-ｙｏｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｙｉｎｇ-ｊｉａ，ＺＯＵ Ｍｉｎｇ （Ｊｉｕｑｕａｎ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｊｉａｙｕｇｕａｎ ７３５１００，Ｃｈｉｎａ）
Abstract： Ｔｈｅ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔａｉｌｉｎｇ ｉｎ ＪＩＳＣＯ １２０ｔ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｔａｉｌｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ
ｄｅｐｈｏｓｐｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ， ｔｅｒｍｉｎａｌ ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ ａｎｄ ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ， ｔｏ ｅｘｔｅｎｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ
ｔａｉｌｉｎｇ．Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｉｎ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ， ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｌａｇ ｍｅｌｔｉｎｇ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ，
ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｉｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ， ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｄｅｐｈｏｓｐｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｉｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ．
Key Words： ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ ｔａｉｌｉｎｇｓ；ｄｅｐｈｏｓｐｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ
1　工艺背景
酒钢碳钢薄板厂炼钢装备情况：现有３ 座公称
容量１２０ ｔ 顶底复吹转炉，３ 座１２０ ｔ 三相交流ＬＦ 钢
包精炼炉，１ 座１２０ｔＲＨ 炉、２ 台常规连铸机、２ 台薄
板坯连铸机。
转炉炼钢产生大量钢渣，如何有效回收转炉钢
渣中铁资源并保护环境一直是国内外冶金工作者关
注的焦点。目前比较有效的办法是对钢渣进行渣钢
回收，主要用于建筑业包括道路填筑、水泥生产等，
但由于应用方式附加值低，利用量少，并不能真正发
挥炼钢渣作为二次资源的价值。我国目前钢渣利用
率仅为１０％。由于炼钢渣的主要成分与冶金过程
加入的部分原料接近，因此将炼钢渣在冶金工业中
进行资源再利用，不仅可大大提高炼钢渣的利用率，
解决环境问题，同时节约冶金原料资源。本文针对
酒钢１２０ ｔ 转炉炼钢炉渣利用现状进行分析，拓展炉
渣的使用途径。
在转炉生产过程中炉渣基本是两个去向，一是
热态渣的循环利用，转炉通过溅渣护炉和留渣操作，
可以利用一部分热态的炉渣；二是冷态炉渣的处理，
转炉冶炼完毕的炉渣，倒入转炉渣罐的炉渣可进行
热焖冷却，冷却后的冷态炉渣进行必要的筛选后运
输至冶金渣场，渣场剩余大量炉渣。随着酒钢炉渣
处理方式的进步，转炉产生的一部分炉渣进行热焖
或冷却处理，炉渣经过筛选后形成不同粒度的冷态
渣我们称其为尾渣，该炉渣的主要成分见表１。
表１　转炉尾渣主要成分
ＴＦｅ
％
Ｓ％
Ｐ％
ＳｉＯ２
％
ＣａＯ
％
ＭｇＯ
％
Ａｌ２Ｏ３
％
Ｈ２Ｏ
％
１７．０８ ０．１９ ０．５４ １５．６４ ４３．５４ ７．９０ １．３８ １．００ 2　理论分析
2．1　从尾渣的化学成分和物理状态分析
炉渣热闷处理后的钢渣经磁选，剩余金属铁含
量在２％以下的尾渣，尾渣中含有较高的水硬性矿
物硅酸二钙和硅酸三钙。
目前碳钢薄板厂转炉冶炼过程产生的炉渣外运
至冶金渣场，无法循环利用，浪费严重，而转炉冶炼
结束的炉渣中含有５０％左右的ＣａＯ，有８％左右的
ＭｇＯ，若将此部分综合利用，有望降低转炉冶炼过程
渣料量，尤其是石灰及萤石的用量。通过对转炉炉
渣进行筛选，选择粒度大小合适的炉渣上至转炉高
位料仓，在冶炼过程中加入再次利用，使炉渣中部分
ＣａＯ 充分熔化，同时使炉渣中夹带部分金属回炉。2．2　转炉尾渣化渣的机理分析
炉渣热闷处理后的钢渣经磁选，可从中选出全
铁品位大于４０％的渣钢，剩余金属铁含量在２％以
下的尾渣，尾渣中含有较高的水硬性矿物硅酸二钙
和硅酸三钙。
由于转炉尾渣主要成分与转炉终渣接近，在加
入转炉的过程中迅速升温熔化，相对其他造渣材料
更有利于快速成渣；尾渣中含有大量的ＦｅＯ、Ｆｅ２ Ｏ３ ，
可使转炉渣中的ＦｅＯ 迅速提高，也对快速成渣非常
有利；尾渣是冷态炉渣，入炉过程中物料的冷却效应
必须给以充分的考虑；但尾渣中Ｌｐ、Ｌｓ 接近饱和，所
以Ｐ、Ｓ 含量相对其他造渣材料要高，使尾渣的用量
必须进行限制（图１）。
图１　炉渣成分
　　一般转炉吹炼的初期渣位于图中Ａ 区，而终渣
成分要求达到Ｂ 区。但由Ａ 区变到Ｂ 区，炉渣成分
可沿图中所示的１ 和２ 两种途径变化。
当炉渣中Σω（ＦｅＯ）增加缓慢时，炉渣成分将沿
途径１ 到达Ｂ 区，这就要通过Ｃ２ Ｓ 二相区，渣中有
Ｃ２Ｓ 固相存在，黏度比较大，处于返干状态，不利于
磷、硫的除去；当渣中Σω（ＦｅＯ）增加得比较快时，
熔渣成分则在液相区内沿途径２ 到达Ｂ 区，熔渣黏
度比较小，有利于快速除去磷、硫。可见，熔渣中ｌｗ
（ＦｅＯ）的增加速率直接影响到石灰块的溶解速率以
及熔渣的状态和性质。
由于转炉尾渣是已经成型的炉渣，使用中只要
温度达到要求即可迅速化渣，成渣速度快于普通渣
料，具有化渣快的特点。结合相图分析转炉冶炼过
程中炉渣熔化过程，首先要快速形成Ａ 区的初期
渣，此时加入转炉尾渣可加快初期渣形成，并减少石
灰、轻烧白云石等渣料用量；其次要避免炉渣沿途径
１ 到达Ｂ 区，在实际作业过程中在冶炼中期进行脱
碳反应剧烈时易出现该情况，在冶炼过程中此时多
采用萤石进行化渣。萤石具有熔点低、熔化快的特
点，但因萤石也具有对炉衬侵蚀严重、对环境危害
大、资源有限价格升高等不利条件，有必要进行
替代。
3　使用效果及实验参数评价
3．1　加入方法
将筛选出的冷态炉渣运送至转炉高位料仓，在
转炉冶炼过程中做为造渣料加入。为保证炉渣中
ＭｇＯ 含量和碱度，活性白灰加入量、轻烧白云石加
入量及尾渣加入量需根据碱度进行配加。3．2　转炉尾渣的冷却效应试验分析
试验炉次使用转炉尾渣９８５．３３ ｋｇ／炉，温度差
异为１７．７２ ℃，即加入１ ０００ ｋｇ 转炉尾渣温降为１７．
７２×１０００／９８５．３３＝１８ ℃，见表２。
表２　冷却效应试验分析
炉次铁水温度／℃ 终点温度／℃ 铁水Ｓｉ／％ 石灰轻烧铁皮球镁球生白萤石尾渣
试验炉次 １ ３０３．８２ １ ６４４．５３ ０．６２ ４ ３３８．３３ ２ ２８８．３３ ８７０．８３ ７６．６７ ６３３．１７ ８．５０ ９８５．３３ 正常炉次 １ ３０３．１０ １ ６４４．８３ ０．７５ ４ ５７０．００ ２ ２６８．３３ １ ２５１．６７ ７２．８８ ６４３．８３ ８１．３３ ０．００ 条件量差 ０．７２ -０．３０ -０．１３ -２３１．６７ ２０．００ -３８０．８３ ３．７９ -１０．６７ -７２．８３ ９８５．３３ 温度差异 ０．５０ -０．３０ -０．３９ ３．４８ -０．３０ １３．３３ -０．０４ ０．３５ １．０９ 3．3　冶炼过程脱磷效果
尾渣中的ＴＦｅ 主要是以铁的氧化物形式存在。
尾渣的加入，一方面能够迅速为炉渣提供脱磷所需
的ＦｅＯ，满足脱磷的热力学条件，能够提高脱磷效
果；另一方面尾渣的加入，能够助熔，加速了熔渣的
形成，既能快速提高炉渣的碱度，又能增强炉渣的流
动性。综合情况表明，尾渣用于造渣剂对转炉钢渣
系的脱磷更为有利。起到了减少了白灰、轻烧加入
２２ 　　　　　　　　　甘　肃　冶　金　　　　　　　　　　　　　　　　第３８ 卷
量，降低了转炉熔剂成本的作用。3．4　钢水终点成分、温度及终渣成分
⑴钢水终点成分、温度见表３。
表３　钢水终点成分、温度对比表
项目Ｃ／％ Ｓｉ／％ Ｍｎ／％ Ｐ ／％ Ｓ／％ 终点温度
试验炉次 ０．０４２ ０．００５ ０．１２４ ０．００９ ０．０３１ １ ６４７．２ 正常炉次 ０．０４ ０．００５ ０．１１３ ０．００９ ０．０３ １ ６４９．２ 差异 ０．００２ ０ ０．０１１ ０ ０．００１ -２ 　　从试验数据看，试验炉次和正常炉次终点控制
水平基本一致。
⑵终渣成分见表４。
从试验数据看，炉渣成分差异不大，说明试验炉
次与正常炉次炉渣组分控制基本一致。采用加尾渣
炉次用于转炉炼钢不会导致终点钢渣ＴＦｅ 含量升
高。对终点钢渣的氧化性影响较小。
表４　终渣成分
项目ＭｇＯ ΣＦｅＯ Ｒ ＭｎＯ
试验炉次 ８．４５ １７．０１ ２．７６ ５．７３ 正常炉次 ８．３１ １７．４１ ２．８２ ５．３６ 差异 ０．１５ -０．４０ -０．０６ ０．３７ 3．5　过程炉料使用情况（表5）
　　从试验数据看，加入尾渣炉次石灰用量较正常
炉次石灰用量降低６２ ｋｇ／炉，加入尾渣炉次未使用
萤石，正常炉次萤石使用量为１１６ ｋｇ／炉。
表５　过程炉料
项目石灰／ｋｇ 轻烧白云石／ｋｇ 铁皮球／ｋｇ 镁球／ｋｇ 生白云石／ｋｇ 萤石／ｋｇ 尾渣／ｋｇ
试验炉次 ４ １９４ ２ ９５３ ２ ７１６ ２３１ ７４１ ０ ５５９ 正常炉次 ４ ２５６ ３ ０１６ ２ ６１９ ２４０ ６６３ １１６ ０ 差异 ６２ ６３ -９７ ９ -７８ １１６ -５５９ 3．6　经济效益分析
２０１４ 年从工艺实验开始到全面推广实施全年
创效７２２ 万元以上。其中使用尾渣４～５ ｋｇ／ｔ，成本
上升０．７５ 元／ｔ；萤石逐步减低直至完全停止使用，
萤石降低２．７４ ｋｇ／ｔ，成本降低４．４８ 元／ｔ；石灰降低
２ ｋｇ／ｔ，成本降低０．５７ 元／ｔ。
4　结语
通过对尾渣特性分析。提出了尾渣在转炉的使
用方案。实际应用表明，尾渣用于转炉工艺可使造
渣操作稳定，缩短了转炉炼钢的来渣时间。提高了
转炉脱磷效率，对于转炉炼钢的终点钢渣氧化性影
响较小。降低了熔剂消耗，有效的回收了尾渣中的
铁资源。对降低转炉钢铁料消耗起到重要作用。
参考文献：
［１］　郑沛然．炼钢学［Ｍ］．北京：冶金共业出版社，２００４．
［２］　刘世洲．转炉污泥基复台造渣荆的研制和应用［Ｊ］．钢
铁，１９９０，２５（１０）：６０-６３．
收稿日期：２０１５-１０-１５
第２ 期　　　　　　　　　　王德勇，等：酒钢１２０ ｔ 转炉炉渣的循环利用及其应用效果　　　 ２３

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