本發明涉及煉鐵領域，具體地，涉及一種鐵水中含鈦熔渣的改性方法。
背景技術：
高爐在冶煉釩鈦磁鐵礦過程中，會形成含鈦熔渣(Ti含量為20-25重量％)，含鈦熔渣屬于短渣，在1300-1400℃之間黏性較大，當鐵水罐在受鐵過程中，不可避免的會有部分含鈦熔渣進入鐵水罐，含鈦熔渣密度較小，會在鐵水表面形成渣層，該渣層容易燒結結蓋，且性狀致密，給后續取樣、兌鐵、清渣操作帶來較大困難，嚴重影響鐵水罐的使用效果。
針對該缺陷，現有技術采用的方法多為對鐵水罐或者鐵水流通通道的結構進行改造，來達到除含鈦熔渣的目的，但該方法給出鐵和出鐵的順利進行帶來一定困難，在工業上不易實施。因此，亟需一種操作簡便、清渣容易的鐵水中含鈦熔渣的改性方法。
技術實現要素：
本發明的目的是克服現有技術除渣操作復雜、除渣效果差、鐵水罐清理困難的缺陷，提供一種鐵水中含鈦熔渣的改性方法，該方法不但操作簡便、含鈦熔渣改性效果好，在有效防止鐵水結蓋的基礎上，還具有一定的保溫效果和脫硫作用。
為了實現上述目的，本發明提供一種鐵水中含鈦熔渣的改性方法，該方法包括：將含有含鈦熔渣的鐵水與改性劑接觸反應，所述改性劑為白云石和/或石灰石。
通過上述技術方案，使得鐵水中摻雜的含鈦熔渣與改性劑反應，形成泡沫狀低熔點的爐渣，優選情況下，將改性劑置于鐵水溝，所述改性劑與含有含鈦熔渣的鐵水于鐵水溝中接觸后流入鐵水罐，在鐵水不斷流入鐵水罐的過程中，使得改性劑與含有含鈦熔渣的鐵水在劇烈沖力作用下，劇烈運動，含鈦熔渣急劇發泡，在鐵水表面形成爐渣泡沫層，降低了渣層的致密性，在鐵水罐等待和運輸過程中，該泡沫層起到良好的鐵水保溫作用，減少了后期鐵水冶煉加熱過程的能耗，另外該泡沫層減輕空罐的清渣操作難度，另外，白云石和/或石灰石中的Mg和/或Ca與鐵水中的S作用，生成MgSO4和/或CaSO4，該方法具有輕微的脫硫作用。
因此，該方法和現有技術相比，具有以下優勢：
(1)本發明提供的改性方法操作簡便，不需對鐵水罐或鐵水流通通道結構進行改造；
(2)本發明提供的改性方法防止致密渣層形成的同時，在鐵水表面形成爐渣泡沫層，起到了一定保溫作用，降低了能耗；
(3)本發明提供的改性方法在鐵水表面形成爐渣泡沫層，減輕空罐的清渣操作難度；
(4)本發明提供的改性方法還有一定的脫硫作用。
本發明的其它特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。
具體實施方式
以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
在本文中所披露的范圍的端點和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應當理解為包含接近這些范圍或值的值。對于數值范圍來說，各個范圍的端點值之間、各個范圍的端點值和單獨的點值之間，以及單獨的點值之間可以彼此組合而得到一個或多個新的數值范圍，這些數值范圍應被視為在本文中具體公開。
本發明提供一種鐵水中含鈦熔渣的改性方法，該方法包括：將含有含鈦熔渣的鐵水與改性劑接觸反應，所述改性劑為白云石和/或石灰石。
鐵水中摻雜的含鈦熔渣與改性劑反應，形成泡沫狀低熔點的爐渣，該方法降低了渣層的致密性，在鐵水罐等待和運輸過程中，該泡沫層起到良好的鐵水保溫作用，減少了后期鐵水冶煉加熱過程的能耗，另外該泡沫層減輕空罐的清渣操作難度，另外，白云石和/或石灰石中的Mg和/或Ca與鐵水中的S作用，生成MgSO4和/或CaSO4，該方法具有輕微的脫硫作用。
本發明中，所述改性劑可以為白云石，可以為石灰石，也可以為二者的混合物。從反應效果和原料易得角度，優選所述改性劑為石灰石，石灰石資源豐富，價格較低并且易得。
根據本發明的一種優選實施方式，所述改性劑的粒度為0.1-3mm，進一步優選為0.1-2mm。當所述改性劑的粒度小于0.1mm時，改性劑與含鈦熔渣反應過快，很難維持穩定的泡沫源，而當所述改性劑的粒度大于3mm時，反應速度變慢，不易于泡沫層的形成。本發明的發明人發現將所述改性劑的粒度控制在上述優選的范圍，能夠在保證反應速度的同時，形成穩定的泡沫源。
在本發明中，所述粒度是指顆粒上的任意兩個不同點之間的最大直線距離。例如，當所述顆粒為球形時，所述粒度指其直徑。
本發明對所述含有含鈦熔渣的鐵水中含鈦熔渣的含量沒有特別的限定，可以為本領域出鐵過程中，混入的含鈦熔渣的常規范圍，本發明提供的方法也適用于鐵水中混入含鈦熔渣較多的情況，例如，相對于100重量份的所述含有含鈦熔渣的鐵水，所述含鈦熔渣的含量為2-5重量份，優選為2.8-4.5重量份。
本發明對所述改性劑的用量選擇范圍較寬，優選地，相對于1噸的所述含有含鈦熔渣的鐵水，所述改性劑的用量為0.2-3kg，優選為0.5-1kg。該優選的改性劑的用量僅能夠保證改性劑與鐵水中含鈦熔渣充分反應，還不會造成資源的浪費。
本發明對所述接觸反應的條件沒有特別的限定，優選所述接觸反應的溫度在1200℃以上，進一步優選為1250-1450℃，更進一步優選為1350-1450℃。所述接觸反應的溫度通常是指鐵水的溫度。出鐵過程中，鐵水的溫度一般在1200℃以上，該溫度下鐵水中摻雜的含鈦熔渣能夠和改性劑反應形成泡沫狀低熔點的爐渣。
本發明對所述含有含鈦熔渣的鐵水的來源沒有特別的限定，優選地，所述含有含鈦熔渣的鐵水來自于高爐冶煉，并且通過鐵水溝流入鐵水罐。
含有鈦熔渣的鐵水需要進行下一步冶煉操作，在出鐵過程中，高爐冶煉的鐵水通過鐵水溝流入鐵水罐，然后運送至下一處理單元。
根據本發明的一種優選實施方式，所述接觸反應包括：將改性劑置于鐵水溝，所述改性劑與含有含鈦熔渣的鐵水于鐵水溝中接觸后流入鐵水罐。
來自于高爐冶煉的鐵水中會不可避免的摻雜有含鈦熔渣，為了進一步有效消除含鈦熔渣對鐵水兌鐵、清渣的影響，優選將改性劑置于鐵水溝，在出鐵過程中，含有含鈦熔渣的鐵水流經鐵水溝時，與改性劑接觸，然后共同流入鐵水罐中，進一步接觸反應。
根據本發明的一種優選實施方式，所述改性劑置于距鐵水罐入口四分之一至三分之一距離的鐵水溝處，來自于高爐冶煉的含有含鈦熔渣的鐵水流入鐵水罐與所述改性劑進行所述接觸反應。
本發明對所述改性劑加入的時機沒有特別的限定，只要能使改性劑與含鈦熔渣在一定溫度下，充分反應即可，優選地，當鐵水罐裝鐵三分之一以上時開始在鐵水溝上添加改性劑，直至鐵水罐裝鐵完畢。需要說明的是，本發明的所述相對于1噸的含有含鈦熔渣的鐵水，所述改性劑的用量是針對鐵水罐中裝入的所有鐵水。
當鐵水罐沒有開始裝入高溫鐵水時，溫度很低，剛剛裝入鐵水時，鐵水一部分熱量被鐵水罐吸收，如果此時添加改性劑，改性劑隨鐵水流入鐵水罐中，反應溫度會低于鐵水自身溫度，不利于接觸反應的進行。采用上述優選實施方式，當鐵水罐裝鐵三分之一以上時開始在鐵水溝上添加改性劑，此時鐵水罐溫度較高，可以使得所述接觸反應順利進行。
采用本發明提供的改性方法，不需要對鐵水流通通道的結構進行改造，通過添加價廉易得的改性劑在鐵水表面形成泡沫狀低熔點的爐渣，泡沫層既能提高鐵水罐的保溫效果，省去鐵水保溫劑的使用，又能減輕清渣操作難度，同時，白云石和/或石灰石中的Mg和/或Ca與鐵水中的S作用，生成MgSO4和/或CaSO4，該方法還具有輕微的脫硫作用。
以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。
以下實施例和對比例中，所述溫降速度的計算按式(1)進行：
溫降速度＝(鐵水罐裝滿時的溫度-放置70分鐘時鐵水罐的溫度)/70
式(1)
實施例1
該實施例用于說明本發明提供的鐵水中含鈦熔渣的改性方法。
在高爐冶煉出鐵過程中，當鐵水罐裝鐵達到三分之一時，在距離鐵水罐入口三分之一距離的鐵水溝處添加粒度為0.1-1mm的石灰石顆粒，含有含鈦熔渣的鐵水(1410℃，含鈦熔渣含量4.5重量％)與石灰石顆粒(相對于1噸的含有含鈦熔渣的鐵水，石灰石顆粒添加量為0.8kg)共同流入鐵水罐，隨著后續物料的不斷流入，含鈦熔渣與石灰石在劇烈沖力作用下，發生劇烈反應。待鐵水罐裝鐵量達到130噸(鐵水罐的適宜裝鐵量)后，觀察到鐵水罐中鐵水表面有明顯泡沫層，無結蓋現象，容易清渣，并且測定鐵水罐溫降速度為0.55℃/min。
實施例2
該實施例用于說明本發明提供的鐵水中含鈦熔渣的改性方法。
在高爐冶煉出鐵過程中，當鐵水罐裝鐵達到二分之一時，在距離鐵水罐入口四分之一距離的鐵水溝處添加粒度為0.5-2mm的石灰石顆粒，含有含鈦熔渣的鐵水(1430℃，含鈦熔渣含量3.2重量％)與石灰石顆粒(相對于1噸的含有含鈦熔渣的鐵水，石灰石顆粒添加量為0.5kg)共同流入鐵水罐，隨著后續物料的不斷流入，含鈦熔渣與石灰石在劇烈沖力作用下，發生劇烈反應。待鐵水罐裝鐵量達到130噸后，觀察到鐵水罐中鐵水表面有明顯泡沫層，無結蓋現象，容易清渣，并且測定鐵水罐溫降速度為0.57℃/min。
實施例3
該實施例用于說明本發明提供的鐵水中含鈦熔渣的改性方法。
在高爐冶煉出鐵過程中，當鐵水罐裝鐵達到三分之一時，在距離鐵水罐入口三分之一距離的鐵水溝處添加粒度為0.1-2mm的白云石顆粒，含有含鈦熔渣的鐵水(1350℃，含鈦熔渣含量2.8重量％)與白云石顆粒(相對于1噸的含有含鈦熔渣的鐵水，白云石顆粒添加量為1kg)共同流入鐵水罐，隨著后續物料的不斷流入，含鈦熔渣與白云石在劇烈沖力作用下，發生劇烈反應。待鐵水罐裝鐵量達到130噸后，觀察到鐵水罐中鐵水表面有明顯泡沫層，無結蓋現象，容易清渣，并且測定鐵水罐溫降速度為0.51℃/min。
實施例4
該實施例用于說明本發明提供的鐵水中含鈦熔渣的改性方法。
按照實施例1的方法，不同的是，石灰石顆粒的粒度為0.02-0.08mm。待鐵水罐裝鐵量達到130噸后，觀察到鐵水罐中鐵水表面有泡沫存在，與實施例1-3相比所形成泡沫較少，無結蓋現象，清渣較為容易，并且測定鐵水罐溫降速度為0.63℃/min。
實施例5
該實施例用于說明本發明提供的鐵水中含鈦熔渣的改性方法。
按照實施例1的方法，不同的是，相對于1噸的含有含鈦熔渣的鐵水，石灰石顆粒添加量為0.2kg。待鐵水罐裝鐵量達到130噸后，觀察到鐵水罐中鐵水表面有泡沫存在，與實施例1-3相比所形成泡沫較少，無結蓋現象，清渣較為容易，并且測定鐵水罐溫降速度為0.6℃/min。
實施例6
該實施例用于說明本發明提供的鐵水中含鈦熔渣的改性方法。
按照實施例1的方法，不同的是，在高爐冶煉出鐵開始時，即將石灰石顆粒置于鐵水溝處，而不是待鐵水罐裝鐵達到三分之一時，添加石灰石顆粒。待鐵水罐裝鐵量達到130噸后，觀察到鐵水罐中鐵水表面有泡沫存在，與實施例1-3相比所形成泡沫較少，無結蓋現象，清渣較為容易，并且測定鐵水罐溫降速度為0.61℃/min。
對比例1
直接將高爐冶煉的含有含鈦熔渣的鐵水通過鐵水溝流入鐵水罐，待鐵水罐裝鐵量達到130噸后，觀察到鐵水罐中鐵水表面出現出現致密渣層，結蓋現象嚴重，不易于清渣，并且測定鐵水罐溫降速度為0.75℃/min。
從上述實施例和對比例可以看出，本發明提供的方法防止致密渣層形成的同時，在鐵水表面形成爐渣泡沫層，起到了一定保溫作用，降低了能耗，在鐵水表面形成爐渣泡沫層，減輕空罐的清渣操作難度，本發明不需要對鐵水罐或鐵水流通通道結構進行改造，操作簡便；另外，本領域技術人員可以知道的是白云石和/或石灰石中的Mg和/或Ca會與鐵水中的S作用生成MgSO4和/或CaSO4，該方法具有輕微的脫硫作用。由實施例1-3與實施例4對比可以發現，采用本發明優選地改性劑粒度能夠穩定發泡，更有利于清渣和保溫。由實施例1-3與實施例5對比可以發現，采用本發明優選地改性劑添加量，更有利于清渣和保溫。由實施例1-3與實施例6對比可以發現，采用本發明優選地改性劑添加方式，更有利于清渣和保溫。
以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。
另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。