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廢塑料煉鋼造渣劑的制備工藝

文檔作者：包向軍周劍波陳光文檔來源： 1．安徽工業(yè)大學(xué)能源環(huán)境學(xué)院 2．首鋼長鋼公司煉鋼部		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年02月16日
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38
冶 金 能 源
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY
Vo1．35 No．2
May．2016
廢塑料煉鋼造渣劑的制備工藝
包向軍 周劍波 陳 光
(1．安徽工業(yè)大學(xué)能源環(huán)境學(xué)院，2．首鋼長鋼公司煉鋼部)
摘要文章提出一種新型煉鋼造渣劑制造技術(shù)，該技術(shù)將廢塑料與含油鐵鱗混合均勻，經(jīng)
過加熱、烘干和熔融，并壓制成球團(tuán)作為煉鋼造渣劑使用。該造渣劑可以加快化渣速度、減
少石灰用量、降低生產(chǎn)成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞煉鋼造渣劑廢塑料鐵鱗
Technology of slag——making pellet for steel—-making by waste plastic
Bao Xiangjun Zhou Jianbo Chen Guang
(1．School of Energy and Environment Anhui University of Technology，
2．Steelmaking Department of Changzhi Co．Shougang Group)
Abstract A new type of slag—making pellet for steelmaking was provided．The material was made by
mixing the waste plastic and mill—scale and heating，drying，melting and suppressing to pellet．The
pellet Can increase the slag—making speed，decrease the amount of using lime，an d reduce production
cost．
Keywords steel——making slag—。making waste plastic mill——scale
廢塑料很大一部分來自于城市垃圾，具有成
分復(fù)雜、含水率高、熱值波動(dòng)大、燃燒溫度寬等
特點(diǎn)¨I2 J。由于廢塑料含重金屬、cl等元素，
在焚燒處理過程中不易燃盡，尤其在煙氣冷卻過
程中容易產(chǎn)生二嗯英等有毒物質(zhì)，帶來二次污
染 。煉鋼轉(zhuǎn)爐工藝具有高溫、高氧化氣氛和
煙氣急速降溫的特點(diǎn) J，廢塑料可以充分燃燒，
避免二嗯英產(chǎn)生。因此，利用煉鋼轉(zhuǎn)爐工藝處理
廢塑料具有獨(dú)特的優(yōu)勢。
鐵鱗(也稱氧化鐵皮)是煉鋼廠及軋鋼廠
生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品，主要物相組成是磁鐵礦
(Fe3O )和赤鐵礦(Fe O )，全鐵(TFe)含量
72％左右，屬于低硫、低硅和低磷產(chǎn)物，可以代
替鐵礦石作優(yōu)良的造渣劑。但是，鋼鐵廠產(chǎn)出的
鐵鱗大都以粉狀為主，如果不經(jīng)造塊，直接將氧
化鐵皮投入轉(zhuǎn)爐會被高壓氣流吹走，造成污染和
浪費(fèi)。
收稿日期：2015—09—09
包向軍(1972一 )，副教授；243002安徽省馬鞍山市。
文章提出一種新型的煉鋼造渣劑生產(chǎn)技術(shù)工
藝，該技術(shù)以廢塑料和鐵鱗為原料，生產(chǎn)制造廢
塑料鐵鱗球團(tuán)，替代一部分礦石或OG泥冷固結(jié)
球團(tuán)，實(shí)現(xiàn)資源再利用。
1 工藝流程及技術(shù)原理
1．1 工藝流程
廢塑料從城市垃圾中分選獲得，含油鐵鱗從
軋鋼廠旋流井取得。該工藝的具體實(shí)施過程為：
將廢塑料破碎處理成廢塑料顆粒，然后將廢塑顆
粒與含油氧化鐵皮按照一定比例混合均勻，將混
合物料送入上料皮帶，再送入螺旋給料機(jī)，由螺
旋給料機(jī)定量送入滾筒加熱器，燃料采用煤氣或
重油。為了保證加熱質(zhì)量，轉(zhuǎn)筒加熱分預(yù)熱段、
加熱段和均熱段三段控制。加熱物料送入強(qiáng)力壓
球機(jī)，熱壓成球團(tuán)，然后由皮帶輸送機(jī)將成品送
出。表1為不同廢塑料配比條件下，低溫?zé)釅呵?
團(tuán)的工藝性能。
V01．35 No．2
May．2016
冶金能源
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY 39
1．2 技術(shù)原理
廢塑料鐵鱗球團(tuán)經(jīng)過熱壓成型，廢塑料與氧
化鐵皮相互滲透、緊密結(jié)合，在轉(zhuǎn)爐高溫條件
下，廢塑料首先受熱分解產(chǎn)生氫氣、甲烷等還原
性氣體，還原性氣體被氧化鐵皮的孔洞所吸附，
并發(fā)生還原反應(yīng)，將磁鐵礦(Fe，O )和赤鐵礦
(Fe O，)還原成氧化亞鐵。即
廢塑料_+H2+CH4 (1)
2H2+2Fe2O3—4FeO+2H2O (2)
CH4+4Fe2O3 FeO+2H2O+2CO (3)
由于廢塑料氧化鐵皮合成化渣劑投入轉(zhuǎn)爐
后，廢塑料會很快分解燃燒。在轉(zhuǎn)爐吹煉初期，
加人爐內(nèi)的大量石灰塊的表面形成高熔點(diǎn)、堅(jiān)硬
致密的2CaO·SiO 殼層，形成熔化滯止期。廢
塑料氧化鐵皮合成化渣劑在轉(zhuǎn)爐內(nèi)高溫分解生成
FeO，F(xiàn)eO對石灰的熔化速度具有決定性的有利
影響。這是因?yàn)椋旱谝?，它能顯著降低爐渣粘
度，從而加速石灰熔化過程中的傳質(zhì)；第二，它
能改善爐渣對石灰的潤濕和爐渣向石灰孔隙中的
滲透；第三，它的離子半徑不大，而且與CaO
同屬立方晶系，這都有利于它向CaO晶格中遷
移并生成低熔點(diǎn)物質(zhì)；第四，它能減少石灰塊表
面2CaO·SiO2的生成，降低2CaO·SiO2熔點(diǎn)，
使2CaO·SiO2變疏松。
由于氧化鐵皮粒度細(xì)，與通常使用的鐵礦石
塊礦相比，具有更大的比表面積，而且反應(yīng)新生
成的FeO具有更高活性，所以更有利于與石灰
及鐵水中的硅、磷等元素反應(yīng)，加速化渣及脫磷
反應(yīng)，有效地縮短了轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)間，提高了轉(zhuǎn)爐
煉鋼的整體效率。
1．3 可行性分析
(1)TFe含量比鐵礦石高可降低鋼鐵料消耗
一般氧化鐵皮的TFe含量在70％以上，SiO
含量小于1．5％。轉(zhuǎn)爐造渣使用的鐵礦石TFe含
量大多在64％ 以上，表2給出了氧化鐵皮及比
較優(yōu)質(zhì)的南非鐵礦石的化學(xué)成分。
按金屬回收率80％，在轉(zhuǎn)爐冶煉中配加
20kg／t氧化鐵皮計(jì)算(廢塑料氧化鐵皮合成化
渣劑受熱分解燃燒后只剩下氧化鐵皮，以下分析
同樣適用)，則降低鋼鐵料消耗量為
20×(70．36％ 一66．6％)X 80％ =0．6kg／t
(2)SiO：含量比鐵礦石低石灰用量少
一般氧化鐵皮的SiO 含量小于1％ ，優(yōu)質(zhì)南
非鐵礦石的SiO 含量為3％。按轉(zhuǎn)爐爐渣堿度
3．2測算，由于SiO：低，可以比使用南非鐵礦石
的時(shí)候少用石灰。
使用氧化鐵皮時(shí)石灰的使用量為
20×(1．42％ 一0．67％ ÷3．2)×3．2÷85％ =
0．912kg／t
用南非鐵礦石時(shí)，石灰的使用量為
20 x(3％ -0．5％ ÷3．2)x3．2÷85％ =2．14kg／t
二者相差(2．14—0．912)=1．23kg／t
(3)減少轉(zhuǎn)爐渣量
由于廢塑料氧化鐵皮合成化渣劑的SiO：含
量低，石灰用量少，所以在轉(zhuǎn)爐中形成的渣量
少。因此用于化渣、維護(hù)渣溫的能量消耗減少，
并且可以提高煉鋼過程中的合金回收率。
(4)廢塑料燃燒放熱可以降低轉(zhuǎn)爐能耗
廢塑料主要由碳、氫兩種元素構(gòu)成，在轉(zhuǎn)爐
煉鋼過程中，廢塑料中的碳則更多地轉(zhuǎn)化為一氧
化碳，因此，廢塑料進(jìn)轉(zhuǎn)爐有利于增加轉(zhuǎn)爐煤氣
中一氧化碳的含量，并增加轉(zhuǎn)爐煤氣的熱值。
表2 優(yōu)質(zhì)煉鋼鐵礦石的化學(xué)成分 ％
礦石種類 TFe FeO SiO2 CaO Mso A12O3 MnO S P
66．60 3．0 0．5 1．5
70．36 52．80 1．42 0．67 0．11 0．52 0．89 0．031 0．0
南非礦
氧化鐵皮
(下轉(zhuǎn)第45頁)
Vo1．35 No．2
May．2016
冶 金能 源
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY 45
Baosteel Teeh．Res．，2011，5 (2)：3—8．
[8]張耀明，李巨白，姜肇中．玻璃纖維與礦物棉全書
[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001．
[9]林文龍，張玉柱，邢宏偉等．粉煤灰對高爐渣調(diào)質(zhì)
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[1O]郭強(qiáng)，袁守謙，劉軍等．高爐渣改性作為礦
棉原料的試驗(yàn)[J]．中國冶金，2011，21(8)：
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[11]李杰，張玉柱，劉衛(wèi)星等．高爐渣調(diào)質(zhì)作為礦
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[12]劉曉玲，周辰輝，冉松林等．高爐礦渣成棉的調(diào)
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[13]王旭．高爐渣制備礦渣纖維過程換熱計(jì)算與分
析[D]．唐山：河北聯(lián)合大學(xué)，2013．
萬雪 編輯
(上接第39頁)
粗略計(jì)算，廢塑料中碳含量72％ ，以年處
理3000t廢塑料，可以產(chǎn)生5040t CO，折合CO
體積為403萬m ，其熱值相當(dāng)于129萬m 的天
然氣。
(5)處理廢塑料的過程中不產(chǎn)生二次污染
廢塑料造成的“白色污染” 已經(jīng)成為世界
環(huán)境保護(hù)關(guān)注的重點(diǎn)，盡管國內(nèi)外已有多種廢塑
料的回收利用途徑? ，但在回收利用過程中可
能會產(chǎn)生二嗯英，形成新的污染源。將廢塑料作
為粘結(jié)劑與氧化鐵皮一同制成合成渣投入轉(zhuǎn)爐，
由于轉(zhuǎn)爐中的高溫及強(qiáng)氧化氣氛，可以使廢塑料
完全分解或充分燃燒，同時(shí)，在煙氣處理過程中
采用急冷降溫，避免二嗯英類物質(zhì)生成。
(6)合成化渣劑的單價(jià)較低
廢塑料鐵鱗球團(tuán)均采用城市和冶金流程中的
固體廢棄物加工處理而成，價(jià)格費(fèi)用比現(xiàn)有的鐵
礦石低，與OG泥球團(tuán)相當(dāng)。
(7)可以同時(shí)回收利用其它細(xì)粒金屬鐵原
料
鋼鐵廠在冶煉過程中由于噴濺、遺撒和鋼
渣、高爐渣過程中處理產(chǎn)出的鐵珠，鋼材加工過
程中產(chǎn)出的鐵屑，以及鋼鐵生產(chǎn)過程中因其它原
因產(chǎn)出的細(xì)粒金屬鐵原料，因?yàn)槠淞６刃?，不?
直接用于高爐或轉(zhuǎn)爐，如果配入燒結(jié)原料，可能
在燒結(jié)過程中發(fā)生氧化，降低其利用價(jià)值。如果
將其與廢塑料及氧化鐵皮一同壓制成球，投入轉(zhuǎn)
爐使用，則可以作為金屬爐料替代部分金屬爐料
有效合理利用。
2 結(jié)論
首次提出利用廢塑料和含油鐵鱗為原料，加
工制造成一種新型造渣劑，送人轉(zhuǎn)爐工藝處理。
從技術(shù)原理分析，該造渣劑可以加快化渣速度、
降低鋼鐵料消耗、減少石灰用量、降低生產(chǎn)成本
等，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
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東北大學(xué)出版社，1998．
萬雪編輯

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