热态渣循环利用

1、 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究钢铁研究总院新余钢铁集团有限公司 2010年10月1 .前言2 .研究内容3 .分析与计算结果4 .小结LF热态渣循环过程脱硫行为的研究n 1 前言 在生产过程中，发现LF精炼后的钢渣仍具有一定脱硫能力 ，因此对LF热态钢渣循环再利用的脱硫行为展开了研究，其意义不仅在于节能降耗降低成本而且对环境的保护产生积极影响。LF热态渣循环过程脱硫行为的研究n2 研究内容 1.岩相分析2.渣中S含量对脱硫的影响3.钢液中初始S含量对脱硫的影响4.添加石灰量对热态渣保持脱硫能力的作用5.不添加石灰条件下热态渣的脱硫能力6.渣量对脱硫率的影响7. Al2O3含量对脱硫的影响8

2、.硫分配比Ls对热态渣脱硫能力的判断9.硫容量对热态渣脱硫能力的判断10.循环过程中CaO/Al2O3值对熔渣熔点的影响11.熔渣碱度随循环次数的变化12.循环过程中TFe+MnO的变化13.钢水中溶解氧含量随循环次数的变化 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究n 3 分析与计算结果 3.1精炼渣组成及岩相分布 针对所得到的各组渣样，根据炉渣的化学组成，通过矿相显微镜图、扫描电镜以及炉渣的X射线能谱（EDS)分析，结合XRD物相结果，对EDS结果中各元素的原子分数比进行对比分析，确定炉渣的矿相组成及分布规律。各炉渣中矿物所占比例采用目估法进行，以图1为对比图。 图

3、1 矿物百分含量对比图 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究 3.1.1 添加石灰条件下渣相组成及分布 初精炼渣 返回一次 返回二次 随着循环次数的增加，渣相越来越致密细小化，精炼渣混合状况得到进一步改善。 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究初精炼渣 返回一次 返回二次 在循环利用过程中，渣相主要以硅酸二钙、硅酸三钙形式析出，只有少量复杂钙铝、钙硅系化合物形成。 表1 熔渣形成的渣相 组别炉号C2S,%C3S,%C2A,%CA,%R27-37414050103.149-46806020102.377-374960352.27LF热态渣循环过程脱硫行为的研究 热态渣循环利用后渣相致密化，混合状况良好。

4、 初精炼渣 返回一次 返回二次LF热态渣循环过程脱硫行为的研究 在循环利用过程中，渣相主要以硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙、铝酸钙形式析出，精炼渣在初次利用时，形成了较多七铝十二钙，并有游离氧化镁存在，循环利用后，游离氧化镁及七铝十二钙消失，但有少量钙镁橄榄石形成。 初精炼渣 返回一次 返回二次LF热态渣循环过程脱硫行为的研究 上表为组6的热态渣循环利用过程中产生的渣相及各渣相的含量。表2 熔渣形成的渣相 组别炉号C2S,%C3S,%C3A,%C2A,%CA,%C12A7,%MgO,%镁硅钙石,%R67-3809402053032.798-4187603052.78-4192603052.14L

5、F热态渣循环过程脱硫行为的研究3.1.2 不添加石灰条件下渣相组成及分布 炉渣中各物相分布比较均匀，化渣情况良好。 初精炼渣 返回一次 返回二次LF热态渣循环过程脱硫行为的研究初精炼渣 返回一次 返回二次 渣相主要以硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸二钙、铝酸三钙析出，返回一次的渣相中出现较大量的七铝十二钙，各炉次都伴随有少量游离氧化镁存在，渣相逐渐变得疏松。 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究上表为组4的热态渣循环利用过程中产生的渣相及各渣相的含量。表3 熔渣形成的渣相 组别炉号C2S,%C3S,%C3A,%C2A,%CA,%C12A7,%MgO,%R49-470750301533.248-413930

6、5105034.279-471520403033.33LF热态渣循环过程脱硫行为的研究n3.2 渣中S含量对脱硫的影响 3.2.1 未添加石灰条件下渣中S含量 表4 未添加石灰条件下渣中S含量及脱硫率 组别炉号（S），%s1未返回渣1.060.88返回一次1.060.88返回二次1.080.794未返回渣0.950.79返回一次1.210.86返回二次1.350.85LF热态渣循环过程脱硫行为的研究 0120.91.01.11.21.31.4（S)%循环次数 组1 组40120.780.800.820.840.860.88s循环次数 组1 组4循环次数与渣中S含量的关系 脱硫率随循环次数的变化

7、 在不添加石灰的情况下，组1、4中随渣量的增加，渣中S含量逐渐增加，其含量在0.95%1.35%之间，脱硫率平均在80%以上。 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究 3.2.1 添加石灰条件下渣中S含量 表5 添加石灰条件下渣中S含量及脱硫率组别炉号（S），%s2未返回渣0.880.72返回一次1.270.74返回二次0.860.813未返回渣1.160.84返回一次1.170.87返回二次1.280.845未返回渣0.750.61返回一次0.850.91返回二次0.820.936未返回渣0.990.89返回一次0.90.65返回二次0.930.85LF热态渣循环过程脱硫行为的研究 0120.70

8、.80.91.01.11.21.3 组2 组3 组5 组6（S)%循环次数0120.50.60.70.80.9s循环次数 组2 组3 组5 组6循环次数与渣中S含量的关系 脱硫率随循环次数的变化 在添加石灰的条件下，组2、3、5、6的渣中S含量在0.75%1.28%范围内，脱硫率平均为80.5%。 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究n3.3 钢液中初始S含量对脱硫的影响表6 添加石灰条件下钢液中S含量 组别炉号S(进站)，%S(出站)，%脱硫率， %27-37410.0180.0050.729-46800.0270.0070.747-37490.0210.0040.8137-37700.0250

9、.0040.848-41350.0230.0030.877-37760.0190.0030.8459-47450.0230.0090.619-47470.0220.0020.918-41800.0270.0020.9367-38090.0180.0020.898-41870.0170.0060.658-41920.0270.0040.85LF热态渣循环过程脱硫行为的研究0120.0160.0180.0200.0220.0240.0260.028 组2 组3 组5 组6S%循环次数 在添加石灰的条件下，组2、3、5、6的进站钢水S含量在0.017%0.027%范围内，平均S含量为0.022%，出

10、站钢水S含量在0.002%0.009%，平均出站钢水S含量0.004%，其中组5中钢水S最低可降到0.002%。通过分析发现，添加石灰量在24kg情况下，进站钢水S含量在0.017%0.027%范围内可获得80%以上的脱硫率；组6钢水中S含量变化与脱硫率一致。0120.50.60.70.80.9s循环次数 组2 组3 组5 组6 循环次数与钢液中S含量的关系 脱硫率随循环次数的变化LF热态渣循环过程脱硫行为的研究 表7 未添加石灰条件下钢液中S含量 组别炉号S(进站)，%S(出站)，% 脱硫率19-46700.0250.0030.889-46730.0240.0030.888-41060.01

11、90.0040.7949-47070.0190.0040.798-41390.0210.0030.869-47150.0260.0040.85LF热态渣循环过程脱硫行为的研究 0120.0180.0190.0200.0210.0220.0230.0240.0250.0260.027S%循环次数 组1 组40120.780.800.820.840.860.88s循环次数 组1 组4 循环次数与钢液中S含量的关系 脱硫率随循环次数的变化 未添加石灰条件下，组1、4钢水S含量在0.018%0.027%范围内，其脱硫率也可保持在80%以上，出站钢水S含量在0.003%0.004%之间，平均钢水出站S含

12、量为0.0035%。在组1中，脱硫率与钢水中S含量成正比。 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究n3.4 添加石灰量对热态渣保持脱硫能力的作用 表8 热态精炼渣的石灰添加量 组别炉号S(进站),%S(出站),%吨钢石灰量 Kg/t脱硫率27-37410.0180.005/0.729-46800.0270.00720.747-37490.0210.0042.20.8137-37700.0250.004/0.848-41350.0230.00340.877-37760.0190.00340.8459-47450.0230.009/0.619-47470.0220.0022.70.918-41800.0

13、270.0024.30.9367-38090.0180.002/0.898-41870.0170.0063.80.658-41920.0270.0043.40.85LF热态渣循环过程脱硫行为的研究 012-0.50.00.51.01.52.02.53.03.54.04.5添加石灰量/Kg/t循环次数 组2 组3 组5 组60120.50.60.70.80.9s循环次数 组2 组3 组5 组6 循环利用过程中添加石灰的量 脱硫率随循环次数的变化 热态精炼渣在循环利用过程中添加石灰量为2/t4/t都可保持较高的脱硫率，平均脱硫率80%左右。通过对比发现进站钢水S含量都为0.027%的条件下，加入石

14、灰的量分别为2/t、3.4/t、4.3/t，脱硫率分别为74%、85%、93%，由此可见，在进站钢水S含量相同的情况下，脱硫率随加入石灰量的增加而增加。 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究n3.5 不添加石灰条件下热态渣的脱硫能力 ， 表9 热态精炼渣循环再利用过程中不添加石灰的脱硫结果 组别炉号S(转炉)S(LF炉)脱硫率结束温度19-46700.0250.0030.8815629-46730.0240.0030.881606（RH）8-41060.0190.0040.791608（RH）49-47070.0190.0040.7915608-41390.0210.0030.861603（RH）

15、9-47150.0260.0040.851606（RH） LF热态渣循环过程脱硫行为的研究 012156015801600出钢温度循环次数 组1 组40120.780.800.820.840.860.88s循环次数 组1 组4 循环过程中钢水的出钢温度 脱硫率随循环次数的变化 从表9中可以发现，组1、4的热态精炼渣在循环过程中没有添加石灰，但增加了RH精炼工艺，并提高了出钢温度，出钢温度达到1605左右时，比在添加石灰条件下出钢温度高3383，出站钢水的S含量最低可达到0.003%，平均出站钢水的S含量为0.0035%。 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究n3.6 渣量对脱硫率的影响 表10 补

16、加石灰条件下的渣量变化 组别炉号s渣量kg/t2未返回渣0.7212.4返回一次0.7415.1返回二次0.8118.13未返回渣0.8411.2返回一次0.8716.5返回二次0.8422.15未返回渣0.6111.2返回一次0.9116.9返回二次0.9324.46未返回渣0.8913.4返回一次0.6518.8返回二次0.8523.8 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究 0121012141618202224 组2 组3 组5 组6渣量Kg/t循环次数 0120.50.60.70.80.9s循环次数 组2 组3 组5 组6 循环过程中渣量的变化 脱硫率随循环次数的变化 渣量在16kg/t

17、25 kg/t时可获得较高脱硫率，平均脱硫率为83.7%通过以上两图对比可得，随着渣量的增加脱硫率增大的趋势明显，渣量在11.2kg/t24.4kg/t范围内增大渣量对脱硫有利。 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究 表11 未补加石灰条件下的渣量变化 组别炉号s渣量kg/t1未返回渣0.887.1返回一次0.887.9返回二次0.798.74未返回渣0.796.2返回一次0.867.1返回二次0.857.6 0126789渣量kg/t循环次数 组1 组40120.780.800.820.840.860.88s循环次数 组1 组4 循环过程中渣量的变化 脱硫率随循环次数的变化 未添加石灰条件下，随

18、着循环次数的增加，渣量以小于1 kg/t递增，渣量范围在6 kg/t9 kg/t范围之间，在此范围内渣量对脱硫率的影响不大，脱硫率可保持在79%以上。 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究n3.7 Al2O3含量对脱硫的影响 表12 添加石灰条件下Al2O3含量变化 组别炉号sAl2O3，%2未返回渣0.728.42返回一次0.7410.92返回二次0.818.113未返回渣0.8410.17返回一次0.877.68返回二次0.848.055未返回渣0.6113.31返回一次0.9114.65返回二次0.9314.656未返回渣0.8912.89返回一次0.651

19、2.54返回二次0.8511.82LF热态渣循环过程脱硫行为的研究 0128910111213141516 （Al2O3),%循环次数 组2 组3 组5 组60120.600.650.700.750.800.850.900.95 s循环次数组2 组3 组5 组6 在添加石灰条件下，Al2O3含量存在波动变化，变化量在1%2.5%之间， Al2O3含量小于10%时，其含量越小脱硫率越高；Al2O3含量在10%15%范围内时脱硫率较高，Al2O3含量在14.65%时尤为突出。 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究表13 未添加石灰条件下Al2O3含量变化 组别炉号sAl2O3,%1未返回渣0.8814

20、.93返回一次0.8814.27返回二次0.7914.974未返回渣0.7911.61返回一次0.8615.52返回二次0.8512.95 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究 012111213141516Al2O3%循环次数组1组40120.780.800.820.840.860.88s循环次数 组1 组4 在不添加石灰条件下，组1中Al2O3含量基本保持在14%15%,组4中Al2O3含量有一定的浮动，其含量先升高后降低，Al2O3含量在11.6%16%范围内。Al2O3含量在此范围内脱硫率较稳定，可达到79%以上，平均脱硫率为84%。 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究n3.8 硫分配比Ls

21、对热态渣脱硫能力的判断表14 添加石灰条件下硫分配系数的变化 组别炉号sS(出站),%吨钢石灰量 Kg/tLs27-37410.720.005/1769-46800.740.00721817-37490.810.0042.221537-37700.840.004/2908-41350.870.00343907-37760.840.003442759-47450.610.009/839-47470.910.0022.74258-41800.930.0024.341067-38090.890.002/4958-41870.650.0063.81508-41920.850.0043.4233 LF热

22、态渣循环过程脱硫行为的研究 01250100150200250300350400450500Ls循环次数组2组3组5组60120.600.650.700.750.800.850.900.951.00s循环次数组2组3组5组6 在添加石灰条件下，热态渣循环过程中，组2、3中的Ls逐渐升高；组5中的Ls先升高后降低；组6中的Ls先降低后升高。通过对比发现，加入石灰量在2 Kg/t4 Kg/t时，硫分配比Ls在170420范围内，可获得脱硫率在70%93%之间，平均脱硫率为84%。 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究表15 未添加石灰条件下硫分配系数的变化 组别炉号sS(出站),%Ls19-46700

23、.880.0033539-46730.880.0033538-41060.790.00427049-47070.790.0042388-41390.860.0034039-47150.850.004338 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究012220240260280300320340360380400420Ls循环次数 组1 组40120.780.800.820.840.860.88s循环次数组1组4 在不添加石灰条件下，热态渣循环利用过程中，组1中的Ls逐渐降低；组4中的Ls先升高后降低。通过对比发现， Ls在230403范围内，脱硫率为79%88%，平均脱硫率为84%。 LF热态渣循环过

24、程脱硫行为的研究n3.9 硫容量对热态渣脱硫能力的判断 表16 添加石灰时的硫容量 组别炉号sCs2未返回渣0.780.720.032返回一次0.750.740.02返回二次0.750.810.0273未返回渣0.760.840.032返回一次0.770.870.028返回二次0.770.840.0295未返回渣0.770.610.039返回一次0.770.910.037返回二次0.780.930.0496未返回渣0.760.890.028返回一次0.760.650.023返回二次0.740.850.017LF热态渣循环过程脱硫行为的研究0120.010.020.030.040.05Cs循环次

25、数 组2 组3 组5 组60120.50.60.70.80.9s循环次数 组2 组3 组5 组6 热态渣循环过程中添加2Kg/t4.3 Kg/t的石灰，渣系光学碱度在0.740.78范围内， 硫容量Cs 0.017时，脱硫率脱硫率最低为61%；Cs在0.020.037范围内脱硫率平均达到80%以上。可见，硫容量在0.020.037之间的熔渣，通过补加一定量的石灰仍可具有较高的脱硫能力。 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究表17 不添加石灰时的硫容量 组别炉号sCs1未返回渣0.770.880.04返回一次0.760.880.049返回二次0.760.790.0474未返回渣0.770.790.0

26、38返回一次0.780.860.06返回二次0.770.850.053LF热态渣循环过程脱硫行为的研究 0120.040.050.06Cs循环次数 组1 组40120.780.800.820.840.860.88s循环次数 组1 组4 渣系光学碱度在0.760.78范围内，在循环过程中不添加石灰但需钢水出站后增加RH精炼工艺，RH 精炼温度达到1600，其硫容量Cs0.038时,RH精炼结束后钢水S含量可降低到为0.003%，平均脱硫率可达到80%。可见，对于不添加石灰的热态渣，在循环过程中硫容量Cs0.038时，仍可继续循环使用。 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究n3.10 CaO/Al2O

27、3值对熔渣熔点的影响 表18 CaO/Al2O3值及熔点 炉号s熔点CaO/Al2O3炉号s熔点CaO/Al2O3未返回渣0.7214636.7未返回渣0.8914304返回一次0.7414504.6返回一次0.6514454返回二次0.8114705.9返回二次0.8514204.1未返回渣0.8414715.3未返回渣0.8814343.5返回一次0.8714257.2返回一次0.8814233.5返回二次0.8414157返回二次0.7914203.3未返回渣0.6114453.9未返回渣0.7913854.6返回一次0.9114103.5返回一次0.8613983.4返回二次0.931

28、3953.5返回二次0.8514074LF热态渣循环过程脱硫行为的研究0123.54.04.55.05.56.06.57.07.5CaO/Al2O3循环次数 组1 组2 组3 组4 组5 组6012139014001410142014301440145014601470熔点循环次数 组1 组2 组3 组4 组5 组6 CaO/Al2O3值在3.34范围内时，熔渣熔点较低，可在13951445变化 ，研究发现CaO/Al2O3值在3.5左右时，熔渣熔点温度不超过1445，并且可获得85%以上的脱硫率。 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究n3.11 熔渣碱度随循环次数的变化 表19 补加石灰量及碱度

29、 组别炉号sCsR添加石灰量kg/t 2未返回渣0.720.0323.14/返回一次0.740.022.372返回二次0.810.0272.272.23未返回渣0.840.0322.71/返回一次0.870.0282.874返回二次0.840.0292.9545未返回渣0.610.0393.3/返回一次0.910.0373.352.7返回二次0.930.0494.494.36未返回渣0.890.0282.79/返回一次0.650.0232.73.8返回二次0.850.0172.143.4LF热态渣循环过程脱硫行为的研究 0122.02.53.03.54.04.5R循环此时 组2 组3 组5 组

30、6012-0.50.00.51.01.52.02.53.03.54.04.5添加石灰量/Kg/t循环次数 组2 组3 组5 组6 碱度在2.43.4之间的热态精炼渣，补加石灰的量在2Kg/t4.3Kg/t范围内仍可继续脱硫使用，脱硫率最低为65%，平均脱硫率为80.5%。 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究表20 未添加石灰条件下的碱度变化 组别炉号sCsR1未返回渣0.880.043.82返回一次0.880.0493.3返回二次0.790.0473.24未返回渣0.790.0383.24返回一次0.860.064.27返回二次0.850.0533.33LF热态渣循环过程脱硫行为的研究0123.

31、23.43.63.84.04.24.4R循环次数 组1 组20120.780.800.820.840.860.88s循环次数 组1 组4 在不添加石灰的条件下，组1中碱度R随循环次数的增加而降低，组4中碱度R先升高后降低。在循环过程中两组别的碱度都保持在3.2以上，脱硫率平均达到80%以上。 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究n3.12 循环过程中TFe+MnO的变化 表21 添加石灰条件下的TFe+MnO含量 组别炉号sw(TFe+MnO),%2未返回渣0.723.53返回一次0.743.6返回二次0.815.573未返回渣0.843.48返回一次0.873.54返回二次0.843.175未返

32、回渣0.613.52返回一次0.913.7返回二次0.935.046未返回渣0.893.53返回一次0.653.74返回二次0.853.83LF热态渣循环过程脱硫行为的研究0123.03.54.04.55.05.5W(TFe+MnO)%循环次数 组2 组3 组5 组6 在添加石灰的条件下，组2、5、6中的W(TFe+MnO)%随循环次数的增加而增加，组3中的W(TFe+MnO)%随循环次数的增加先升高后降低。可见，渣中W(TFe+MnO)%随循环次数增加而增加的趋势较大；在循环过程中以上各组渣中的W(TFe+MnO)%在 3%5.6%范围内，脱硫率在60%93%之间，平均脱硫率为81%。 LF

33、热态渣循环过程脱硫行为的研究 表 22 未添加石灰条件下的TFe+MnO含量 组别炉号W(TFe+MnO),%s1未返回渣3.60.88返回一次3.990.88返回二次3.650.794未返回渣3.410.79返回一次3.50.86返回二次3.220.85LF热态渣循环过程脱硫行为的研究0123.23.33.43.53.63.73.83.94.0W(TFe+MnO)%循环次数 组1 组4 在未添加石灰条件下，组1、4中的W(TFe+MnO)%先升高后降低，W(TFe+MnO)%在3%4%范围内，其所对应的脱硫率保持在79%以上，因而在此范围内的热态渣在其他因素满足条件下仍可再利用。 LF热态渣

34、循环过程脱硫行为的研究n3.13 钢水中溶解氧含量随循环次数的变化 表23 添加石灰条件下钢水中溶解氧含量 组别炉号W(TFe+MnO),%O含量,%s2未返回渣5.524.80.72返回一次10.74100.74返回二次10.419.60.813未返回渣3.642.80.84返回一次10.079.20.87返回二次3.772.930.845未返回渣3.012.40.61返回一次5.214.30.91返回二次5.434.50.936未返回渣5.694.80.89返回一次7.356.70.65返回二次6.755.90.85LF热态渣循环过程脱硫行为的研究0122345678910O%循环次数 组

35、2 组3 组5 组6 在添加石灰条件下，钢水O含量与w(TFe+MnO)%密切相关，w(TFe+MnO)%略大于钢水O含量，其差值在0.5%1%范围内。钢水O含量随循环次数的增加先升高后降低，在初次精炼时的钢水O含量较低，在2.4%4.8%。钢水溶解氧含量的高低对脱硫率影响不明显。 LF热态渣循环过程脱硫行为的研究 表24 未添加石灰条件下钢水中溶解氧含量 组别炉号w(TFe+MnO),%O,%s1未返回渣3.62.940.88返回一次3.992.840.88返回二次3.655.70.794未返回渣3.4112.80.79返回一次3.550.86返回二次3.223.30.85LF热态渣循环过程脱硫行为的研究 0122468101214 O%循环次数 组1 组4 未添加石灰条件下，组1中O含量逐渐升高，组4中O含量随循环次数增加降低，钢水中O含量大多在3%6%范围内