低钛高炉渣资源化利用研究

发布时间：2018-02-28 18:14

  本文关键词： 低钛高炉渣 喷吹CO_2法脱硫 半钢化渣球 LF精炼脱硫渣　出处：《北京科技大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：含钛高炉渣是高炉冶炼钒钛磁铁矿产生的副产品,由于此渣产量较大,且所含TiO_2是较为宝贵的资源,因此含钛高炉渣资源化综合利用成为众多科研人员和生产企业关注焦点,但是目前没有切实可行、利于实现工业化的综合利用技术,致使大量资源搁置,污染环境。本文以国内某厂所产低钛高炉渣为研究对象(w(TiO_2)=6.72～10.21%),针对渣中CaO、SiO_2、MgO、Al_2O_3、TiO_2和S含量较高,FeO、P含量较低的特点,结合此厂炼钢转炉冶炼半钢前期化渣困难和脱磷率较低的问题,提出对低钛高炉渣进行脱硫后,分别制备半钢化渣球和LF精炼脱硫渣的技术路线。首先,采用XRD、EPMA、XPS等手段对不同冷却方式(水淬、空冷、坩埚冷、炉冷)的低钛高炉渣基础特性进行研究,结果表明:随着冷却速率的降低,低钛高炉渣中的玻璃质含量大幅减少,钙铝黄长石、钙钛矿和镁硅钙石含量有所增加,S分布状态由聚集点状逐渐向大片状或面状分布转变,S由多种矿物中富存逐渐向钙铝黄长石中富集;水淬渣中S的赋存形式为SO_3~(2-)和SO_4~(2-),而缓冷炉渣为S~(2-)、SO_3~(2-)和SO_4~(2-)。其次,采用热力学计算、实验研究等手段对喷吹CO_2法的脱硫理论及工艺参数进行研究,结果表明:喷吹CO_2法脱硫的原理是CO_2与H20反应生成H2CO3,电离出H~+,H~+离子再与S~(2-)、SO_3~(2-)离子反应生成H2S、SO_2气体,实现脱硫,参与脱硫反应的H~+离子主要来源为H2C03电离HCO3-和H~+。经基础实验验证可知,最佳脱硫工艺原料和参数:炉冷渣,粒度为-160目,液固比为3.0,CO_2流量为2.5L/min,反应时间为90min,反应温度为40℃,搅拌强度为150 r/min,其脱硫率为80.0%。"百公斤级"半工业试验的脱硫率为66.59～78.01%,渣中残S含量为0.137-0.283%,S含量基本满足转炉炼钢及LF精炼对原料的要求。第三,采用分子离子共存理论模型、Factsage软件和工业试验等方法对所产半钢化渣球应用于半钢冶炼的化渣和脱磷效果进行研究,结果表明:低硫低钛高炉渣与氧化铁皮配比为65.0～70.0%和25.0～30.0%较为适宜。采用半钢化渣球冶炼半钢,将炉渣碱度控制在4.0时,对前期渣系的脱磷能力影响较小,并有利于改善前期半钢炉渣熔化性能,促进脱磷反应的进行。综合分析此厂150t转炉冶炼实情,确定半钢化渣球加入量为总渣量的15.0～20.0%,约为1.8～2.4t/炉,较为适宜半钢冶炼。采用半钢化渣球冶炼半钢使前期平均脱磷率由原来的37.32%提高到58.59%,并使吨钢石灰消耗和终点钢水[O]含量分别下降3.48kg/t和112ppm,取得了较好的化渣和脱磷的效果。第四,采用热力学计算、相关模拟实验及工业试验等方法对所产LF精炼脱硫渣的脱硫能力、熔化性能及脱硫效果进行研究,结果表明:采用低硫低钛高炉渣配加CaO、Al_2O_3制备低碱度低Al_2O_3和高碱度高Al_2O_3的LF精炼脱硫渣,可适用于不同S含量要求的钢种,且熔渣黏度和熔点适宜LF冶炼;基础实验验证可知,在FeSi和A1脱氧的条件下,LF精炼脱硫渣脱硫率在51.43～85.54%之间,硫分配比为9.21～49.96,取得了较好的脱硫效果;LF精炼脱硫渣应用工业冶炼HRB400E螺纹钢的脱硫率在10.0～41.5%之间,终点[S]含量满足钢种要求,成材质量合格。本研究采用喷吹CO_2法对低钛高炉渣进行脱硫处理后,可使渣中氧化物返回钢铁流程再次利用,实现了低钛高炉渣的高效脱硫和全部成分的利用,并解决了半钢前期炉渣化渣困难和脱磷率较低的问题,为低钛高炉渣资源化利用奠定了理论和实验基础,探索了新的应用方向。
[Abstract]:Titanium bearing blast furnace slag is a by-product of blast furnace smelting vanadium titanium magnetite produced, because the slag output is large, and contained TiO_2 is a valuable resource, so the titanium bearing blast furnace slag comprehensive utilization of resources as many researchers and enterprises focus, but there is no practical benefit, comprehensive utilization of technology to achieve industrialization, resulting in use a lot of resources, pollution of the environment. In this paper, a domestic plant producing low titanium slag as the research object (w (TiO_2) =6.72 ~ 10.21%), according to CaO SiO_2, MgO in slag, Al_2O_3, TiO_2 and S, higher content of FeO, the characteristics of low P content, combined with the problem of low steel converter smelting slag and semi steel pre dephosphorization rate of this plant, proposed for desulfurization of low titanium slag, respectively for preparation technology of semi tempered slag ball and LF refining slag. First, using XRD, EPMA, XPS and other means of different cooling methods (water quenching, 绌哄喎,鍧╁煔鍐，

本文编号：1548398