一種方坯中低碳鋼連鑄結(jié)晶器保護渣及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種方坯中低碳鋼連鑄結(jié)晶器保護渣及其生產(chǎn)方法，所述保護渣成分（單位：Wt%）包括：CaO29～32、SiO228～31、MgO1.6～2.2、Fe2O31.6～2.5、Al2O36.5～8.5、Na2O4.5～6.5、F4.5～6.5、C固11.5～13.5；所述生產(chǎn)方法包括原材料預(yù)處理與檢測、保護渣配方設(shè)計、配料和制漿、噴霧造粒、篩分除塵及產(chǎn)品檢測；本方法生產(chǎn)成本低，又能提高保護渣的質(zhì)量和黃磷廢渣利用率，對環(huán)境貢獻大，經(jīng)檢測，采用黃磷廢渣作為原材料，與常規(guī)原料相比，成本降低256～309元/噸，用于生產(chǎn)后，鑄坯一級合格率同比提高2.4～2.9%。
【專利說明】 一種方坯中低碳鋼連鑄結(jié)晶器保護渣及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金輔料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種方坯中低碳鋼連鑄結(jié)晶器保護渣及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，中國鋼鐵消費增速放緩，鋼鐵產(chǎn)能嚴重過剩，原燃料價格高位運行，使鋼鐵行業(yè)效益變?yōu)榱憷驶蛱潛p。各鋼鐵企業(yè)都紛紛降低各類保護渣產(chǎn)品的采購價格，但連鑄結(jié)晶器保護渣的各類生產(chǎn)原料價格上漲，如何做到降本增效對保護渣企業(yè)的生存極其重要。在現(xiàn)有技術(shù)中，連鑄結(jié)晶器保護渣都是以硅灰石、鋁石、石灰石為基料，以螢石、白堿等為熔劑材料，再配加碳質(zhì)材料而制作生產(chǎn)的，其中硅灰石、鋁石、螢石材料在保護渣中占有很大比例，使用量大，大量開采會破壞生態(tài)平衡，造成環(huán)境污染，而且這些材料都屬于不可再生資源，價格較為昂貴，再加上破碎、粉磨等加工費用，使得連鑄結(jié)晶器保護渣的生產(chǎn)成本居高不下，制約了連鑄結(jié)晶器保護渣的研究和發(fā)展，因此尋找成本低廉的替代材料就顯得得頗為關(guān)鍵。
[0003]黃磷廢渣是電熱法生產(chǎn)黃磷時排出的一種以硅酸鹽為主要成份的熔融產(chǎn)物，目前利用黃磷廢渣主要用于生產(chǎn)建筑材料、膠凝材料、礦化劑等，從黃磷渣的利用現(xiàn)狀看，盡管磷渣的應(yīng)用途徑廣泛，且磷渣作為混合材料和礦物摻合料，使用效果不低于礦渣和粉煤灰和礦渣，但總的利用率不高，我國年產(chǎn)磷渣五百多萬，除了生產(chǎn)水泥中少量投用，大量黃磷廢渣以堆放方式處置，浪費資源又占用大量土地，風(fēng)干后黃磷廢渣粉塵對周邊環(huán)境危害較大，由于黃磷廢渣屬于硅酸鹽玻璃體，堆放的黃磷廢渣在雨水淋洗下，P、F逐漸溶出，深入地下，進入水源和植物體內(nèi)，造成P、F污染。
[0004]黃磷廢渣的化學(xué)成分取決于生產(chǎn)黃磷時所用磷礦石、硅石和焦炭的化學(xué)組成和配t匕，磷礦石中CaO含量高低直接決定了磷渣的CaO含量，硅石與原礦石的配比量主要影響磷渣SiO2含量和Si02/Ca0值，受黃磷生產(chǎn)工藝的影響，各地磷渣的化學(xué)組成很相似。磷渣的主要成分為 Si02、Ca0、Al203，此外還含有少量的Mg0、Fe203、P205、F、K20、Na20等，其中 SiOJP CaO總量一般在85%以上，且CaO的含量大于SiO2, SiO2XaO含量分別約為41?42%、42?43%，兩者質(zhì)量百分比基本接近1:1，從保護渣理論設(shè)計的觀點CaO-SiO2-Al2O3三元相圖上來看，是比較理想的保護渣原料。而保護渣主要成分CaO、Si02、Al203、Mg0、Fe203、Na2O, CaF2、Li2O以及碳粒，CaO和SiO2約占60%?70%，堿度通常在0.8?1.2，大量的分析結(jié)果表明，黃磷廢渣的主要成份與連鑄結(jié)晶器保護渣的主要成份基本相符，且黃磷廠為了提高廢渣的活性以便于排渣，大多采用爐前高壓水淬工藝，制得粒狀廢渣，黃磷渣粒級較細，0.05mm以下顆粒占86%，中值粒徑0.021mm，可省去開采、破碎等加工費用，使其可以作為連鑄結(jié)晶器保護渣用替代材料的首選，附加值高，又使資源利用達到最大化、合理化。粒狀黃磷廢渣以玻璃態(tài)為主，玻璃體含量達90%以上，潛在礦物相為硅灰石和槍晶石，此外還有部分結(jié)晶相，粒狀黃磷廢渣的玻璃體結(jié)構(gòu)使其具有較高的潛在活性，是理想冶金連鑄保護渣基料。
[0005]保護渣成分的均勻性直接影響其物性的穩(wěn)定，在使用中為獲得良好的熔化行為，要求其原料物性盡量穩(wěn)定，因此應(yīng)盡量減少成分波動，原料選擇要做到組成合理，成分穩(wěn)定，既要滿足連鑄質(zhì)量的需要，又要經(jīng)濟節(jié)約，盡可能就地取材，充分利用當?shù)氐膹U棄資源，如國內(nèi)某些保護渣原料有玻璃粉(SiO2大于70%，Na2O大于13%)、水泥、高爐渣、煙道灰等。專利申請?zhí)枮镃N102430730A的專利《一種利用電解鋁廢渣生產(chǎn)連鑄結(jié)晶器保護渣的方法》，所用原材料電解鋁廢渣中主要成分為C、F、A1，電解鋁廢渣主要用于代替鋁石、螢石、碳質(zhì)材料，節(jié)約了成本，但所含S102、Fe203不穩(wěn)定，需要多次檢驗混合。另外，保護渣采用一些工業(yè)廢料作為基料時，使用的基料種類應(yīng)盡量少，以提高保護渣熔化均勻性，電解鋁廢渣未能有效減少基料的種類，在保護渣熔化過程易出現(xiàn)分熔現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了彌補上述不足，提供一種方坯中低碳鋼連鑄結(jié)晶器保護渣及其生產(chǎn)方法，該方法有效地降低生產(chǎn)成本，又能提高連鑄結(jié)晶器保護渣的質(zhì)量，并提高了黃磷廢渣利用率。
[0007]—種方坯中低碳鋼連鑄結(jié)晶器保護渣，其化學(xué)成分及含量(單位:Wt %)包括:CaO29 ?32、Si0228 ?31,MgO 1.6 ?2.2, Fe2O3L 6 ?2.5、A12036.5 ?8.5, Na2O 4.5 ?6.5、F4.5 ?6.5、C@ 11.5 ?13.5，熔點 1090 ?113(TC，粘度 0.35 ?0.45Pa*S。
[0008]一種方坯中低碳鋼連鑄結(jié)晶器保護渣的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
①原材料預(yù)處理與檢測:將黃磷廢渣用鏟車批量翻攪混勻，控制其含水量0.3?0.8%，并加工成290?310目的微粉后，對黃磷廢渣取樣檢測化學(xué)成份；
②保護渣配方設(shè)計:根據(jù)需要，利用黃磷廢渣和其它各類原料，設(shè)計出配方；
③配料和制衆(zhòng):按黃磷廢洛配方，將原料加入制衆(zhòng)罐內(nèi)加水造衆(zhòng)；
④噴霧造粒:將攪拌均勻的料漿由柱塞泵加壓噴霧造粒；
⑤篩分除塵及產(chǎn)品檢測:將噴霧造粒所得保護渣顆粒用20?60目的振動篩進行篩分后，對產(chǎn)品取樣檢測化學(xué)成份、物理指標。
[0009]所述配料和制漿中，造漿時間60?70min，料漿含水量31?34% ；
所述噴霧造粒柱塞泵泵壓在2.5?2.9MPa，供液速度在21?25mL/min，床層溫度63?66。。。
[0010]本發(fā)明通過有效地將廉價的黃磷廢渣原料加入連鑄結(jié)晶器保護渣配方中使用，其中所含的氟、鉀、硅、鈣、鎂、鋁等化學(xué)元素可以替代或部分替代連鑄結(jié)晶器保護渣配方中所使用該化學(xué)元素之原料的一種或幾種，不但降低了生產(chǎn)成本，而且產(chǎn)品的質(zhì)量性能滿足技術(shù)標準，極大提高了黃磷廢渣利用率，有效地減少黃磷廢渣的大量堆積和嚴重污染問題，有很好的環(huán)保效益和社會效益。黃磷廢渣主要成份與連鑄結(jié)晶器保護渣的主要成份基本相符，堿度接近1:1，且黃磷渣粒級較細，可省去開采、破碎等加工費用，附加值高，又使資源利用達到最大化、合理化。粒狀黃磷廢渣以玻璃態(tài)為主的結(jié)構(gòu)使其具有較高的潛在活性，是理想的連鑄結(jié)晶器保護渣基料。黃磷廢渣經(jīng)過均化，各項成份比較穩(wěn)定，其平均值與取樣值基本一致，達到保護渣中材料采購誤差±1%的技術(shù)要求。在制備連鑄結(jié)晶器保護渣產(chǎn)品的過程中不需要反復(fù)檢驗，降低檢驗成本。
[0011]本發(fā)明采用噴霧造粒進行料漿干燥，形成空心顆粒狀保護渣，利用柱塞泵加壓將料漿送至噴霧干燥塔頂，泵壓在2.5?2.9MPa，使噴霧造粒供液速度在21?25mL/min，在此速度下能夠使料漿充分均勻霧化，顆粒較小而又形狀規(guī)則，保護渣形成空心顆粒，能夠獲得較低的體積密度；顆粒經(jīng)噴霧干燥蒸發(fā)水份后，基本成型的細顆粒落入塔底的流化床，流化床溫度設(shè)在63~66°C，能夠進一步調(diào)控顆粒的水分。具有流動性好，成分均勻，絕熱保溫性好，水分含量低，能夠滿足連鑄優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的需求，使中間包鋼水溫度波動較小，防止鋼水二次氧化和吸附夾雜物，且不結(jié)殼，且具有良好的環(huán)保效果。所得保護渣質(zhì)量穩(wěn)定，符合標準。
[0012]本發(fā)明采用黃磷廢渣作為原材料，替代連鑄結(jié)晶器保護渣中部分原材料，所得產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，既降低了生產(chǎn)成本，又能夠滿足企業(yè)所需標準；對噴霧造粒進行的工藝優(yōu)化，有效提高了保護渣質(zhì)量和出料率，降低了保護渣的堆密度，提高了保護渣在鋼水表面的鋪展速度，能夠迅速形成適當厚度的是三層熔融結(jié)構(gòu)，既具有良好的隔熱保溫性能，又具有較好的吸收夾雜物能力和防止鋼水二次氧化，且不結(jié)殼。經(jīng)檢測，采用黃磷廢渣作為原材料，與常規(guī)原料相比，保護渣的成本降低了 256~309元/噸，用于生產(chǎn)后，鑄坯一級合格率同比提聞2.4~2.9%。
【具體實施方式】
[0013]一種方坯中低碳鋼連鑄結(jié)晶器保護渣，其化學(xué)成分及含量(單位:Wt %)包括:CaO29 ~32、Si0228 ~31,MgO 1.6 ~2.2, Fe2O3L 6 ~2.5、A12036.5 ~8.5, Na2O 4.5 ~6.5、F4.5 ~6.5、C@ 11.5 ~13.5，熔點 1090 ~113(TC，粘度 0.35 ~0.45Pa*S。
[0014]一種方坯中低碳鋼連鑄結(jié)晶器保護渣的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
該保護渣的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
①黃磷廢渣預(yù)處理與檢測 :將黃磷廢渣用鏟車批量翻攪混勻，控制其含水量0.3~0.8%，并加工成290~310目的微粉后，對黃磷廢渣取樣檢測化學(xué)成份(單位，wt%)，檢測結(jié)果如下表所示:
【權(quán)利要求】
1.一種方坯中低碳鋼連鑄結(jié)晶器保護渣，其特征在于，其化學(xué)成分及含量(單位:wt %)包括:CaO 29 ?32、Si0228 ?31、MgO 1.6 ?2.2、Fe2O3 1.6 ?2.5、Al2036.5 ?8.5、Na2O4.5 ?6.5、F4.5 ?6.5、C 固 11.5 ?13.5，熔點 1090 ?113(TC，粘度 0.35 ?0.45Pa.S。
2.—種生產(chǎn)如權(quán)利要求1所述方坯中低碳鋼連鑄結(jié)晶器保護渣的方法，其特征在于，包括以下步驟: ①原材料預(yù)處理與檢測:將黃磷廢渣用鏟車批量翻攪混勻，控制其含水量0.3?0.8%，并加工成290?310目的微粉后，對黃磷廢渣取樣檢測化學(xué)成份； ②保護渣配方設(shè)計:根據(jù)需要，利用黃磷廢渣和其它各類原料，設(shè)計出配方； ③配料和制衆(zhòng):按黃磷廢洛配方，將原料加入制衆(zhòng)罐內(nèi)加水造衆(zhòng)； ④噴霧造粒:將攪拌均勻的料漿由柱塞泵加壓噴霧造粒； ⑤篩分除塵及產(chǎn)品檢測:將噴霧造粒所得保護渣顆粒用20?60目的振動篩進行篩分后，對產(chǎn)品取樣檢測化學(xué)成份、物理指標。
3.如權(quán)利要求2所述的方坯中低碳鋼連鑄結(jié)晶器保護渣的生產(chǎn)方法，其特征在于: 所述配料和制漿中，造漿時間60?70min，料漿含水量31?34%。
4.如權(quán)利要求2所述的方坯中低碳鋼連鑄結(jié)晶器保護渣的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述噴霧造粒柱塞泵泵壓在2.5?2.9MPa，供液速度在21?25mL/min，床層溫度63?66°C。
【文檔編號】B22D11/111GK103785805SQ201310490462
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年10月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月19日
【發(fā)明者】張國令, 陳守杰 申請人:河南通宇冶材集團有限公司