大包澆余渣回收利用工藝研究及對成本影響實踐

周左瑞，王利科，韓一飛

（烏海市包鋼萬騰鋼鐵有限責任公司，內蒙古 烏海 016040）

鋼渣是鋼鐵企業在煉鋼生產中產出的必不可少的附屬產品，如何從鋼渣中有效地回收廢鋼和高價值利用鋼渣是鋼鐵企業面臨的重要課題。通過對生產過程中不同工序鋼渣的物理、化學性能分析研究，如何對鋼渣資源采用不同工藝路徑進行回收再利用，是為當前鋼鐵企業節能減排、降低生產成本的重要舉措，也是未來鋼鐵行業發展的趨勢[1-3]。

1 現狀

目前煉鋼廠對大包澆余渣采用倒入渣罐，然后經過跨車運輸到渣跨簡單破碎，將其中澆余產生的大塊鋼回收后，其余含鐵渣在運輸至鋼渣磁選廠進行磁選，最后磁選的鋼渣返回到轉爐回收利用。連鑄工序因鋼包使用過程中包底耐材侵蝕導致包底不平或因人為操作原因導致大包澆鑄結束后大包澆余渣中含有部分鋼水，大包澆余渣倒運到渣跨后使用電磁吊將澆余渣中殘余廢鋼吸附出來，需要倒運到廢鋼切割場地進行切割，運輸費用、切割費用等成本較高。

為降低生產成本，通過理論分析和實踐跟蹤對連鑄大包澆余渣通過鐵水包盛裝后在回到轉爐回收利用，該方法可以實現鑄余鋼水和熱態爐渣的循環利用，對轉爐前期成渣及過程化渣有利，回收澆余的爐次在操作穩定的條件下還可適量節約渣料消耗，減少目前鋼、渣在渣跨的運輸、加工等各環節的生產成本。

2 大包澆余渣回倒轉爐后冶煉過程機理作用

大包澆余渣是經過轉爐脫氧后形成的爐渣，其中含帶轉爐出鋼產生的脫氧產物,例如SiO2、MnO、FeO等成分，鑄余渣裝到轉爐內在吹煉過程中促進白灰熔化、加快前期化渣、減少爐渣粘稠返干粘槍、提高吹煉過程脫磷效率，同時降低工序過程中鋼鐵料消耗、降低渣料加入量、又提高了金屬收得率。

2.1 工藝操作優化

2.1.1 裝入制度

（1）穩定裝入量：總裝入量（噸）=鐵水100噸+廢鋼15噸=115噸。

（2）廢鋼調配必須保證終點碳溫命中（終點碳：0.06%～0.10%，終點溫度1660℃～1680℃）；

2.1.2 供氧制度

（1）試驗前必須測量液面及爐底高度來確定槍位，刮槍后必須校驗碼盤值。

（2）吹煉氧壓08MPa～0.9MPa，拉碳氧壓不得超過0.95MPa，氧氣流量開吹14000m3/h,過程流量控制25000m3/h，拉碳壓槍時間≥90秒。

（3）氧槍槍位控制：拉碳槍位1.0m，基本吹煉槍位1.2m～1.3m，化渣槍位1.3m～1.5m（因回倒渣可促進前期快速化渣、成渣速度快，為防止爐渣活躍產生噴濺，原則回倒爐次化渣槍位較原有化渣槍位低10cm，原有化渣槍位1.4m～1.6m）。

（4）冶煉過程中盡量減少氧氣流量的調整次數，保持冶煉過程平穩[4]。

2.1.3 渣料配比及槍位控制

（1）根據廢鋼比、鐵水硅情況，低槍位操作2～3分鐘，保證第一批渣料加入全部造渣料的1/2～2/3，前期起渣后，提槍化渣，槍位1.3m～1.5m之間；保證前期快速化渣、避免熔池集中升溫造成噴濺；以保證有足夠的堿度前期去磷并且保證中期不會返干；

（2）第一批料化好后，加入第二批料并適當降槍至基本吹煉槍位第二批料的石灰在吹煉前期起渣后小批量加入，吹煉6分鐘前加完；在造渣料加完前槍位應在基本冶煉槍位，吹煉中期9～12分鐘進行二次提槍化渣，保終渣化透同時充分進行脫磷。

2.2 澆余渣回收后有利于去磷

澆余渣回收后使下爐的初渣快速形成，有利于前期去除P、S，提高脫磷效果。脫磷原理如下：

隨著熔池溫度的提高和渣中(Fe0)含量的升高，化渣速度增大，渣中(Ca0)含量提高。有如下反應：4(CaO)+3(FeO)·(P205)=4(Ca0)·(P205)+3(FeO)綜合以上反應方程式得到：2[P]+5(Fe0)+4(CaO)=4(CaO)·P205+5Fe根據化學反應平衡原理分析，渣中(CaO)、(FeO)越高，4(CaO)·P205越高，則渣中(P)高，鋼中[P]低。同時，有關研究也表明，終點堿度越高，則渣中自由(CaO)越多，鋼中[P]越低。由此可見回倒渣操作可以使初期成渣速度更快、流動性好，滿足脫磷的動力學條件，對脫磷十分有利，能快速脫磷，從而縮短冶煉時間，提高生產效率。

3 工藝流程優化

大包澆余渣返回利用過程中，確保安全、穩定生產節奏、保證物流通暢是前提；同時要考慮大包澆余渣返回作業的靈活性、可操作性，避免長時間占用天車或增加備用鐵包。將大包澆余渣倒入鋼水跨鐵包內，按照生產節奏雙爐雙機平均兩小時回倒6包大包澆余渣，由過跨車運輸到加料跨，然后將鐵水包吊運到倒罐站出鐵并包，出完鐵后兌入到轉爐內進行冶煉，大包澆余中含帶轉爐出鋼產生的脫氧產物,例如SiO2、MnO、FeO等成分，鑄余渣裝到轉爐內在吹煉過程中促進石灰熔化、加快前期化渣、減少爐渣粘稠返干粘槍、提高吹煉過程脫磷效率，同時降低工序過程中鋼鐵料消耗。

圖1 工藝流程圖

將大包澆余渣回倒鐵包后，省去大包澆余渣倒渣盆工序，省去澆余渣盆倒運及翻渣盆、澆余鋼的回收倒運工序，生產組織過程中需要鋼水跨天車利用修包間隙進行倒運鐵水包，鐵水包需要指定擺放地點，為防止時間長鐵水包內回倒渣及鋼水凝固，特規定兩小時回倒一次鐵水包，通過過跨車倒運到加料跨，由加料跨天車吊運到倒罐站進行出鐵并包，最后到轉爐裝鐵。

4 試驗跟蹤

大包澆余渣主要成分，見表1。

表1 大包澆余渣成分

4.1 澆余渣回收利用后渣料調整及成本核算

表2 回倒前后渣料消耗及成本對比

通過試驗跟蹤數據測算，大包澆余渣回收利用后通過渣料配比調整，總渣料量由之前72.31kg/t降低到65kg/t，降低7.61kg/t，渣料成本由10.8元/t降低到9.33元/t，渣料成本降低1.47元/t。

表3 渣料調整后終渣指標對比

通過試驗對比，大包澆余渣回收利用后轉爐冶煉過程化渣較之前有明顯改善，成渣速度快，基本前期4分鐘之前開始明顯起渣，起渣時間較回倒前提前約30秒，過程返干現象明顯改善，從終渣指標可以看出，白灰降低4kg/t、白云生降低6kg/t后終渣堿度相對穩定且滿足要求，渣中MgO含量較回倒前提高0.24%，從渣中TFe可以反映出化渣較之前有明顯改善，回倒前返干現象較明顯，渣中TFe含量不穩定，終渣化渣不好，綜合以上分析，大包澆余渣回倒有利于促進過程化渣，降低渣料消耗，降低渣料成本。

4.2 澆余渣對鋼鐵料影響

大量的熱態渣摻雜著澆余鋼水不但處理困難,而且降低了金屬收得率,對鋼鐵料損失及成本控制影響較大，影響企業效益。

按照試驗數據統計產生的大包澆余量平均占比噸鋼0.45%、平均出鋼量108噸計，每包澆余量486kg，回倒轉爐后吹煉過程吹損按照7%計算，渣中（TFe）平均14.72%計算，每爐出鋼量增加452kg，回倒后渣量增加5kg/t，渣中多帶走（TFe）影響鋼鐵料0.7kg/t，合計影響鋼鐵料消耗5.1kg/t；如下表所示。

表4 澆余渣對鋼材的影響

4.3 切割倒運費用及經濟效益測算

按照數據統計烏海市包鋼萬騰鋼鐵有限責任公司2020年全年產生的大包澆余量平均占比噸鋼0.45%，產生的大包澆余需要倒運到廢鋼切割場地進行切割，切割廠家自備罐裝氧氣，切割費用88.88元/噸（包含倒運費用），按照每月平均鋼產量20萬噸計算，全年節約成本：20萬噸*0.45%*88.88元/噸*12個月=95.99萬元/年，擇合噸鋼成本可降低：（20萬噸*0.45%*88.88元/噸）/20萬噸=0.4元/t。

5 結論

（1）大包澆余渣回倒后可降低渣料消耗，白灰可降低4kg/t、白云石可降低6kg/t，渣料成本降低1.47元/t，對成本控制效果較明顯。

（2）利用大包澆余渣循環利用技術，提高金屬回收率，可降低鋼鐵料消耗5.1kg/t。

（3）通過大包澆余渣回倒后，避免產生的澆余鋼需要切割、倒運產生費用，為公司創效95.99萬元/年，擇合噸鋼成本可降低 0.4元/t，對降本增效貢獻較明顯。

（4）有利于改善過程操作，前期成渣速度較快，終渣化渣良好，有利于提高脫磷效率。