專利名稱：壓渣劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種壓渣劑及其制備方法，尤其是涉及一種AOD鋼包爐用壓渣劑及其制備方法。
背景技術：
采用電爐冶煉不銹鋼時，由于所熔廢鋼品種雜，原料來源渠道不一，從而造成熔煉后的鋼水殘氧量過高，鋼水氣體含量高。將這樣的電爐熔煉后的鋼水倒入AOD鋼包爐時，鋼水會連同鋼水表面鋼渣一同逸出，嚴重影響冶煉的正常進行。為了消除該現象，穩定冶煉節奏，鋼廠大多采用添加FeSi、FeMn、Al等進行壓渣操作。但是現有這些工藝存在如下不足使用相對較貴的FeSi、FeMruAl金屬進行還原壓渣，成本較高。現今，已經開發了一些復合型壓渣劑，以使用氧化鈣、氧化鎂等堿性物質為主，但 是這些壓渣劑熔點高，流動性不好。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有壓渣劑成本高或熔點高、流動性差的缺陷，提供了一種壓渣劑，該壓渣劑熔點低，流動性好，易于上浮，消除了不銹鋼水倒包過程中鋼水和鋼渣由于氣體逸出、氧氣氧化所產生的泡沫渣，降低了冶煉成本，提高了冶煉效率。本發明壓渣劑將密度控制在I. 25-1. 75g/cm3,該壓渣劑在不銹鋼鋼水從電爐出鋼到AOD鋼包爐前先一次性加入鋼包爐中，利用鋼水自重，該壓渣劑向上運動進行渣洗，除去鋼水中殘留氧、氣體等雜質。該壓渣劑與原鋼渣反應快，能夠在3秒內形成液渣，且形成的液渣熔點低，粘度低，便于排除。使用本發明的壓渣劑，便于溶合渣中夾雜物一同去除。本發明壓渣劑以三氧化二鋁、二氧化硅等酸性物質為主要成分，降低了壓渣劑的堿度，有利于降低熔點，粘度，便于氣體逸出。為了解決上述技術問題，本發明提供的第一技術方案是，一種壓渣劑，以重量份計，該壓渣劑包括二氧化硅10. 0-15. O重量份，三氧化二鋁20. 0-35. O重量份，氟化鈣
10.0-15. O重量份和單質鋁7. 00-10. 00重量份。前述的壓渣劑，以重量份計，該壓渣劑包括二氧化硅10. 5-13. O重量份(優選
11.00-12. 00重量份)，三氧化二鋁23. 0-32. O重量份(優選25. 00-29. 00重量份)，氟化鈣11. 0-14. O重量份(優選12. 00-13. 50重量份)，和單質鋁7. 50-9. 50重量份(優選8. 50-9. 00
重量份)。前述的壓渣劑，該壓渣劑的密度為I. 25-1. 75g/cm3, D90為10. Omm以下。優選的，該壓渣劑的密度為I. 30-1. 70g/cm3 (更優選I. 40-1. 50g/cm3),D90為3_5mm。該壓渣劑的水分為總重量的I. 0wt%以下。前述的壓渣劑，所述二氧化硅源為螢石、電解生產鋁時的廢渣和低品位硅鈣合金。硅鈣合金是指以CaSi為主要成分的產品，其制備方法通常為在2000°C左右高溫下碳熱還原氧化硅和氧化鈣。本發明所述低品位硅鈣合金指硅鈣合金的不合格產品，其氧化硅和氧化鈣反應不完全，硅鈣合金產品中含有至少29%的二氧化硅。前述的壓渣劑，所述氟化鈣源為螢石。所述螢石主要成分是氟化鈣(CaF2),含雜質較多，Ca常被Y和Ce等稀土元素替代，此外還含有少量的Fe2O3和Si02。以質量百分比計，本發明優選的螢石成分為CaF2彡80%, SiO2彡19%, S彡O. 15%, P彡O. 06%。前述的壓渣劑，所述三氧化二鋁和單質鋁源為電解生產鋁時的廢渣鋁灰。優選的，以質量百分比計，所述鋁灰的成分包括Al 17. 58%, Al2O3 59. 55%, SiO2 5. 56%, Na2O2-3%, MgO 2-3%, CaO < 2%, FeO+MnO < 1%。所述電解生產鋁采用冰晶石-氧化鋁融鹽電解法。熔融冰晶石是溶劑，氧化鋁作為溶質，炭素體為陽極，鋁液為陰極，通入直流電后，在950-970°C下，在電解槽內的兩極上發生電化學反應。陽極產生二氧化碳和一氧化碳氣體，陰極產生鋁液，鋁液通過真空抬包從槽內抽出，凈化后在鑄造車間加工。前述的壓渣劑，以重量份計，該壓渣劑包括氧化鈣5. 00以下重量份，三氧化二鐵2. 5以下重量份，以及固定碳3. O以下重量份。
本發明提供的第二技術方案是，一種壓渣劑的制備方法，該方法包括如下步驟a.原料破碎將螢石、低品位硅鈣合金和電解生產鋁時的廢渣分別粉粹成粒徑為
10.Omm以下的粒子；b.配料計量將粉粹后的螢石粒子、低品位硅鈣合金粒子和廢渣粒子混合，得到壓渣劑，其中以重量份計，該壓渣劑包括二氧化硅10. 0-15. O重量份，三氧化二鋁20. 0-35. O重量份，氟化鈣10. 0-15. O重量份，和單質鋁7. 00-10. 00重量份。前述的方法，該方法進一步包括如下步驟c.回轉窯干燥，將所述壓渣劑在200-3000C (250°C)溫度條件下，在回轉窯中烘干至壓渣劑的水分為總重量的I. 0wt%以下。前述的方法，以重量份計，該壓渣劑包括二氧化硅10. 5-13. O重量份(優選
11.00-12. 00重量份)，三氧化二鋁23. 0-32. O重量份(優選25. 00-29. 00重量份)，氟化鈣
11.0-14. O重量份(優選12. 00-13. 50重量份)，和單質鋁7. 50-9. 50重量份(優選8. 50-9. 00重量份)。前述的方法，所述低品位硅鈣合金含有至少29wt%的二氧化硅。前述的方法，以質量百分比計，所述螢石包括CaF2彡80%，SiO2 ^ 19%, S ^ O. 15%, P ^O. 06%ο前述的方法，所述電解生產鋁時的廢渣為鋁灰，以質量百分比計，所述鋁灰的成分包括A1 17. 58%, Al2O3 59. 55%, SiO2 5. 56%, Na2O 2-3%, Mg02_3%, CaO < 2%, FeO+MnO < 1%。前述的方法，以重量份計，該壓渣劑包括氧化鈣5. 00以下重量份，三氧化二鐵2. 5以下重量份，以及固定碳3. O以下重量份。本發明壓渣劑使用量為4kg/t鋼。本發明壓渣劑將密度控制在I. 25-1. 75g/cm3,該壓渣劑在不銹鋼水從電爐出鋼到AOD鋼包爐過程中先一次性加入鋼包爐中，利用鋼水自重，該壓渣劑向上運動進行渣洗，壓渣劑與原鋼渣反應快，在3秒鐘內迅速形成液渣，消除了鋼水倒包過程中鋼水、鋼渣脫由于氣體逸出、氧氣氧化所產生的泡沫渣。另外，形成的液渣熔點低，粘度低，便于排除。使用本發明壓渣劑后，原只能盛裝30噸鋼水的AOD鋼包爐，現可以盛裝45噸，作業率提高50%，并且成本只有原硅鐵粉的一半。使用本發明壓渣劑，在設備、工藝正常穩定的情況下，減少了因為逸渣引起的設備燒損。采用本發明壓渣劑，鋼廠綜合效益顯著，噸鐵綜合成本可降8元-10元。


圖I本發明壓渣劑優選制備方法的工藝流程圖。
具體實施例方式為充分了解本發明之目的、特征及功效，借由下述具體的實施方式，對本發明做詳細說明。本發明壓渣劑將密度控制在I. 25-1. 75g/cm3,該壓渣劑在不銹鋼水從電爐出鋼到AOD鋼包爐過程中先一次性加入鋼包爐中，使用量為4kg/t鋼。該壓渣劑與原鋼渣反應快，能夠在3秒內形成液渣，消除了鋼水倒包過程中鋼水、鋼渣脫由于氣體逸出、氧氣氧化所產生的泡沫渣。一種壓渣劑，以重量份計，該壓渣劑包括二氧化硅10. 0-15. O重量份，三氧化二 鋁20. 0-35. O重量份，氟化鈣10. 0-15. O重量份，和單質鋁7. 00-10. 00重量份。如圖I所示，所述壓渣劑的制備方法，該方法包括如下步驟a.原料破碎，將螢石、低品位硅鈣合金和電解生產鋁時的廢渣分別粉粹成粒徑為10. Omm以下的粒子；b.配料計量，將粉粹后的螢石粒子、低品位硅鈣合金粒子和廢渣粒子混合，得到壓渣劑，其中以重量份計，該壓渣劑包括二氧化硅10. 0-15. O重量份，三氧化二鋁20. 0-35. O重量份，氟化鈣10. 0-15. O重量份和單質鋁7. 00-10. 00重量份。該方法進一步包括如下步驟c.回轉窯干燥，將所述壓渣劑在200-30(TC(25(rC)溫度條件下，在回轉窯中烘干至壓渣劑的水分為總重量的I. 0wt%以下。干燥后的壓渣劑進行檢驗，以IOkg雙層塑料袋包裝貯存。下面通過具體的實施例來闡述本發明的實施，本領域技術人員應當理解的是，這不應被理解為對本發明權利要求范圍的限制。實施例首先，對下面實施例中制備過程及產品進行分析時所用的測定裝置和測定方法進行說明如下壓渣劑中二氧化硅的測定取產品用KOH熔融，產品中的二氧化硅轉化為硅酸鉀，在過量鉀離子的強酸性溶液中，加入氟離子生成硅氟酸鉀沉淀，經過濾洗滌后溶解于水中，水解后生成的氫氟酸可用NaOH標準溶液滴定，借此求得二氧化硅的質量百分數。ff%=(CXVX15. 02)/(1000Xm)式中，C-NaOH標準溶液濃度mol/LV-滴定消耗NaOH標準溶液體積mlm-稱取的產品質量g壓渣劑中氧化鐵、氧化鋁的測定⑴制備分析試液取產品與碳酸鈉-硼酸混合熔劑在高溫下熔融，產品分解完全后冷凝，將冷凝后的熔球加入稀鹽酸中加熱熔解，熔凈后冷卻，移入容量瓶定容。
⑵氧化鐵的測定取分析試液于燒杯中，加指示劑，用氨水調至紫紅色出現，加熱至六七十度，補加指示劑，用EDTA標準溶液滴定至紅色消失為終點，記下體積。ff%=79. 85XCXVX5式中，C-EDTA標準溶液濃度mol/LV-滴定消耗EDTA標準溶液體積ml⑶氧化鋁的測定在滴定氧化鐵后的溶液中，加入EDTA標準溶液，加乙酸銨溶液，煮沸1-2分鐘，取下稍冷，加指示劑，用硫酸銅標準溶液滴定至紫紅色，不計體積，加氟化鉀，加熱煮沸I分鐘，取下稍冷，再用硫酸銅標準溶液滴定至紫紅色或藍紫色為終點，記下體積。
ff%=50. 89XCXVX5式中，C-硫酸銅標準溶液濃度mol/LV-滴定消耗硫酸銅標準溶液體積ml下面實施例中所用螢石的成份為CaF2 80wt%, SiO2 19wt%, S O. 15wt%, P0. 06wt%o下面實施例中所用電解生產鋁時的廢渣是采用冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法制備電解鋁時鑄造后產生的鋁灰廢渣，其成份為Al 17. 58wt%, Al20359. 55wt%, SiO25. 56wt%, Na2O 2-3wt%, MgO 2-3wt%, CaO < 2wt%, FeO+MnO < lwt%下面實施例中所用低品位硅鈣合金是采用電硅熱法制備硅鈣合金時產生的副產品，其成分為總Si 43. 44wt% (包括二氧化硅和硅單質量的總和)，總Al 15. 42wt% (包括鋁單質和三氧化二鋁量的總和)，CaO 22. 51wt%，總Fe 14. 87wt% (包括氧化鐵和氧化亞鐵)，MnO O. 868wt%, C O. 89wt%, P O. 025wt%, S O. lwt%。實施例I分別準備D9tl為3_的分析純級的二氧化硅，三氧化二鋁，氟化鈣，和鋁金屬。按照二氧化硅1160g，三氧化二鋁2756g，氟化鈣1320g，鋁866g將上述原料采用雙螺旋式混料機混合，得到混合物。然后，將所得混合物在250°C溫度條件下，在回轉窯中烘干至混合物中的水分為總重量的O. 5wt%，得到壓渣劑1#，其密度為I. 47g/cm3。實施例2分別準備D9tl為5mm的分析純級的二氧化硅，三氧化二鋁，氟化鈣，和鋁金屬。按照二氧化硅lOOOg，三氧化二鋁2000g，氟化鈣lOOOg，鋁700g將上述原料采用雙螺旋式混料機混合，得到混合物。然后，將所得混合物在250°C溫度條件下，在回轉窯中烘干至混合物中的水分為總重量的0. 5wt%，得到壓渣劑2#，其密度為I. 25g/cm3。實施例3分別準備D9tl為3_的分析純級的二氧化硅，三氧化二鋁，氟化鈣，和鋁金屬。按照二氧化硅1500g，三氧化二鋁3500g，氟化鈣1500g，鋁IOOOg將上述原料采用雙螺旋式混料機混合，得到混合物。然后，將所得混合物在250°C溫度條件下，在回轉窯中烘干至混合物中的水分為總重量的0. 5wt%，得到壓渣劑3#，其密度為I. 75g/cm3。實施例4將173kg螢石，258kg低品位硅鈣，459kg電解生產鋁時廢渣分別用錘式破碎機粉粹成D9tl為4_的粒子。將粉粹后的螢石粒子、低品位硅鈣合金粒子和廢渣粒子采用雙螺旋式混料機混合，得到混合物。然后將混合物在250°C溫度條件下，在回轉窯中烘干至混合物中的水分為總重量的O. 5wt%，得到壓渣劑4#，其密度為I. 45g/cm3。采用上文所列方法測試，每IOOg該壓渣劑中包括二氧化硅11. 60g，三氧化二鋁27. 56g，氟化鈣13. 2g，鋁8. 66g，氧化鈣3. 80g，三氧化二鐵I. 07g，固定碳I. 53g。實施例5將159kg螢石，248kg低品位硅鈣，423kg電解生產鋁時廢渣分別用錘式破碎機粉粹成D9tl粒徑為5_的粒子。將粉粹后的螢石粒子、低品位硅鈣合金粒子和廢渣粒子采用雙螺旋式混料機混合，得到混合物。然后將混合物在250°C溫度條件下，在回轉窯中烘干至混合物中的水分為總重量的O. 6wt%，得到壓渣劑5#，其密度為I. 39g/cm3。 采用上文所列方法測試，每IOOg該壓渣劑中包括二氧化硅11. 00g，三氧化二鋁
25.00g，氟化鈣12. 00g，鋁8. 50g，氧化鈣4. 0g，三氧化二鐵I. 2g，固定碳I. 6g。實施例6將172kg螢石，269kg低品位硅鈣，492kg電解生產鋁時廢渣分別用錘式破碎機粉粹成粒徑為D9tl為6_的粒子。將粉粹后的螢石粒子、低品位硅鈣合金粒子和廢渣粒子采用雙螺旋式混料機混合，得到混合物。然后將混合物在250°C溫度條件下，在回轉窯中烘干至混合物中的水分為總重量的0. 7wt%，得到壓渣劑6#，其密度為I. 49g/cm3。采用上文所列方法測試，每IOOg該壓渣劑中包括二氧化硅12. 00g，三氧化二鋁29. 00g，氟化鈣13. 5. 00g，鋁9. 00g，氧化鈣4. 2g，三氧化二鐵1.5g，固定碳I. 7g。實施例7將141kg螢石，229kg低品位硅鈣，391kg電解生產鋁時廢渣分別用錘式破碎機粉粹成粒徑為D9tl為8_的粒子。將粉粹后的螢石粒子、低品位硅鈣合金粒子和廢渣粒子采用雙螺旋式混料機混合，得到混合物。然后將混合物在250°C溫度條件下，在回轉窯中烘干至混合物中的水分為總重量的0. 8wt%，得到壓渣劑7#，其密度為I. 30g/cm3。采用上文所列方法測試，每IOOg該壓渣劑中包括二氧化硅10. 05g，三氧化二鋁
23.0g，氟化鈣11. 0g，鋁7. 5g，氧化鈣4. 7g，三氧化二鐵2. Og,固定碳2. 5g。實施例8將178kg螢石，301kg低品位硅鈣，539kg電解生產鋁時廢渣分別用錘式破碎機粉粹成粒徑為D9tl為IOmm的粒子。將粉粹后的螢石粒子、低品位硅鈣合金粒子和廢渣粒子采用雙螺旋式混料機混合，得到混合物。然后將混合物在250°C溫度條件下，在回轉窯中烘干至混合物中的水分為總重量的I. 0wt%，得到壓渣劑8#，其密度為I. 59g/cm3。采用上文所列方法測試，每IOOg該壓渣劑中包括二氧化硅13. 0g，三氧化二鋁32g，氟化鈣14g，鋁9. 50g，氧化鈣5. 0g，三氧化二鐵2. 5g，固定碳3. Ogo性能測試采用太鋼特殊鋼廠90噸超高功率電爐(日本新日鐵公司)生產的SUS304鋼種不銹鋼鋼水進行應用。該不銹鋼鋼水具有如下參數；表I
權利要求
1.一種壓渣劑，其特征在于，以重量份計，該壓渣劑包括二氧化硅10. 0-15. O重量份，三氧化二鋁20. 0-35. O重量份，氟化鈣10. 0-15. O重量份，和單質鋁7. 00-10. 00重量份。
2.根據權利要求I所述的壓渣劑，其特征在于，以重量份計，該壓渣劑包括二氧化硅10. 5-13. O重量份(優選11. 00-12. 00重量份)，三氧化二鋁23. 0-32. O重量份(優選25. 00-29. 00重量份)，氟化鈣11. 0-14. O重量份(優選12. 00-13. 50重量份)，和單質鋁7. 50-9. 50重量份(優選8. 50-9. 00重量份)。
3.根據權利要求I或2所述的壓渣劑，其特征在于，該壓渣劑的密度為I.25-1. 75g/cm3, D90粒徑為10. Omm以下。
4.根據權利要求1-3任一項所述的壓渣劑，其特征在于，所述二氧化硅源為螢石、電解 生產鋁時的廢渣和低品位硅鈣合金。
5.根據權利要求1-4任一項所述的壓渣劑，其特征在于，所述氟化鈣源為螢石。
6.根據權利要求1-5任一項所述的壓渣劑，其特征在于，所述三氧化二鋁和單質鋁源為電解生產鋁時的廢渣。
7.根據權利要求1-6任一項所述的壓渣劑，其特征在于，以重量份計，該壓渣劑包括氧化鈣5. 00以下重量份，三氧化二鐵2. 5以下重量份，以及固定碳3. O以下重量份。
8.—種壓渣劑的制備方法，該方法包括如下步驟 a.原料破碎將螢石、低品位硅鈣合金和電解生產鋁時的廢渣分別粉粹成粒徑為10. Omm以下的粒子； b.配料計量將粉粹后的螢石粒子、低品位硅鈣合金粒子和廢渣粒子混合，得到壓渣齊U，其中以重量份計，該壓渣劑包括二氧化硅10. 0-15. O重量份，三氧化二鋁20. 0-35. O重量份，氟化鈣10. 0-15. O重量份和單質鋁7. 00-10. 00重量份。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，該方法進一步包括如下步驟c.回轉窯干燥，將所述壓渣劑在200-300°C溫度條件下，在回轉窯中烘干至壓渣劑的水分含量為總重量的I. 0wt%以下。
10.根據權利要求8或9所述的方法，其特征在于，以重量份計，所述壓渣劑包括■ 二氧化硅10. 5-13. O重量份(優選11. 00-12. 00重量份)，三氧化二鋁23. 0-32. O重量份(優選25. 00-29. 00重量份)，氟化鈣11. 0-14. O重量份(優選12. 00-13. 50重量份)和單質鋁7.50-9. 50重量份(優選8. 50-9. 00重量份)。
11.根據權利要求8-10任一項所述的方法，其特征在于，所述低品位硅鈣合金至少29wt%的二氧化硅。
12.根據權利要求8-11任一項所述的方法，其特征在于，以質量百分比計，所述螢石包括 CaF2 彡 80%, SiO2 ( 19%, S 彡 O. 15%,以及 P 彡 O. 06%。
13.根據權利要求8-12任一項所述的方法，其特征在于，所述電解生產鋁時的廢渣為鋁灰，以質量百分比計，所述鋁灰的成分包括=Al 17. 58%，Α120359· 55%, SiO2 5. 56%, Na2O2-3%, MgO 2-3%, CaO < 2%, FeO+MnO < 1%。
全文摘要
本發明提供了一種壓渣劑及其制備方法。以重量份計，該壓渣劑包括二氧化硅10.0-15.0重量份，三氧化二鋁20.0-35.0重量份，氟化鈣10.0-15.0重量份，和單質鋁7.00-10.00重量份。該壓渣劑由螢石、低品位硅鈣合金和電解生產鋁時的廢渣制成。該壓渣劑將密度控制在1.25-1.75g/cm3，與原鋼渣反應快，能夠在3秒內形成液渣，消除了鋼水倒包過程中鋼水、鋼渣脫由于氣體逸出、氧氣氧化所產生的泡沫渣。
文檔編號C21C7/076GK102851452SQ201210378059
公開日2013年1月2日 申請日期2012年10月8日 優先權日2012年10月8日
發明者程立, 衡旭文 申請人:太原鋼鐵(集團)有限公司