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废塑料炼钢造渣剂的制备工艺

文档作者：包向军周剑波陈光文档来源： 1．安徽工业大学能源环境学院 2．首钢长钢公司炼钢部		点击数：	更新时间： 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
废塑料炼钢造渣剂的制备工艺
包向军 周剑波 陈 光
(1．安徽工业大学能源环境学院，2．首钢长钢公司炼钢部)
摘要文章提出一种新型炼钢造渣剂制造技术，该技术将废塑料与含油铁鳞混合均匀，经
过加热、烘干和熔融，并压制成球团作为炼钢造渣剂使用。该造渣剂可以加快化渣速度、减
少石灰用量、降低生产成本，具有良好的经济效益。
关键词炼钢造渣剂废塑料铁鳞
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
废塑料很大一部分来自于城市垃圾，具有成
分复杂、含水率高、热值波动大、燃烧温度宽等
特点¨I2 J。由于废塑料含重金属、cl等元素，
在焚烧处理过程中不易燃尽，尤其在烟气冷却过
程中容易产生二嗯英等有毒物质，带来二次污
染 。炼钢转炉工艺具有高温、高氧化气氛和
烟气急速降温的特点 J，废塑料可以充分燃烧，
避免二嗯英产生。因此，利用炼钢转炉工艺处理
废塑料具有独特的优势。
铁鳞(也称氧化铁皮)是炼钢厂及轧钢厂
生产过程中的副产品，主要物相组成是磁铁矿
(Fe3O )和赤铁矿(Fe O )，全铁(TFe)含量
72％左右，属于低硫、低硅和低磷产物，可以代
替铁矿石作优良的造渣剂。但是，钢铁厂产出的
铁鳞大都以粉状为主，如果不经造块，直接将氧
化铁皮投入转炉会被高压气流吹走，造成污染和
浪费。
收稿日期：2015—09—09
包向军(1972一 )，副教授；243002安徽省马鞍山市。
文章提出一种新型的炼钢造渣剂生产技术工
艺，该技术以废塑料和铁鳞为原料，生产制造废
塑料铁鳞球团，替代一部分矿石或OG泥冷固结
球团，实现资源再利用。
1 工艺流程及技术原理
1．1 工艺流程
废塑料从城市垃圾中分选获得，含油铁鳞从
轧钢厂旋流井取得。该工艺的具体实施过程为：
将废塑料破碎处理成废塑料颗粒，然后将废塑颗
粒与含油氧化铁皮按照一定比例混合均匀，将混
合物料送入上料皮带，再送入螺旋给料机，由螺
旋给料机定量送入滚筒加热器，燃料采用煤气或
重油。为了保证加热质量，转筒加热分预热段、
加热段和均热段三段控制。加热物料送入强力压
球机，热压成球团，然后由皮带输送机将成品送
出。表1为不同废塑料配比条件下，低温热压球
团的工艺性能。
V01．35 No．2
May．2016
冶金能源
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY 39
1．2 技术原理
废塑料铁鳞球团经过热压成型，废塑料与氧
化铁皮相互渗透、紧密结合，在转炉高温条件
下，废塑料首先受热分解产生氢气、甲烷等还原
性气体，还原性气体被氧化铁皮的孔洞所吸附，
并发生还原反应，将磁铁矿(Fe，O )和赤铁矿
(Fe O，)还原成氧化亚铁。即
废塑料_+H2+CH4 (1)
2H2+2Fe2O3—4FeO+2H2O (2)
CH4+4Fe2O3 FeO+2H2O+2CO (3)
由于废塑料氧化铁皮合成化渣剂投入转炉
后，废塑料会很快分解燃烧。在转炉吹炼初期，
加人炉内的大量石灰块的表面形成高熔点、坚硬
致密的2CaO·SiO 壳层，形成熔化滞止期。废
塑料氧化铁皮合成化渣剂在转炉内高温分解生成
FeO，FeO对石灰的熔化速度具有决定性的有利
影响。这是因为：第一，它能显著降低炉渣粘
度，从而加速石灰熔化过程中的传质；第二，它
能改善炉渣对石灰的润湿和炉渣向石灰孔隙中的
渗透；第三，它的离子半径不大，而且与CaO
同属立方晶系，这都有利于它向CaO晶格中迁
移并生成低熔点物质；第四，它能减少石灰块表
面2CaO·SiO2的生成，降低2CaO·SiO2熔点，
使2CaO·SiO2变疏松。
由于氧化铁皮粒度细，与通常使用的铁矿石
块矿相比，具有更大的比表面积，而且反应新生
成的FeO具有更高活性，所以更有利于与石灰
及铁水中的硅、磷等元素反应，加速化渣及脱磷
反应，有效地缩短了转炉吹炼时间，提高了转炉
炼钢的整体效率。
1．3 可行性分析
(1)TFe含量比铁矿石高可降低钢铁料消耗
一般氧化铁皮的TFe含量在70％以上，SiO
含量小于1．5％。转炉造渣使用的铁矿石TFe含
量大多在64％ 以上，表2给出了氧化铁皮及比
较优质的南非铁矿石的化学成分。
按金属回收率80％，在转炉冶炼中配加
20kg／t氧化铁皮计算(废塑料氧化铁皮合成化
渣剂受热分解燃烧后只剩下氧化铁皮，以下分析
同样适用)，则降低钢铁料消耗量为
20×(70．36％ 一66．6％)X 80％ =0．6kg／t
(2)SiO：含量比铁矿石低石灰用量少
一般氧化铁皮的SiO 含量小于1％ ，优质南
非铁矿石的SiO 含量为3％。按转炉炉渣碱度
3．2测算，由于SiO：低，可以比使用南非铁矿石
的时候少用石灰。
使用氧化铁皮时石灰的使用量为
20×(1．42％ 一0．67％ ÷3．2)×3．2÷85％ =
0．912kg／t
用南非铁矿石时，石灰的使用量为
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)减少转炉渣量
由于废塑料氧化铁皮合成化渣剂的SiO：含
量低，石灰用量少，所以在转炉中形成的渣量
少。因此用于化渣、维护渣温的能量消耗减少，
并且可以提高炼钢过程中的合金回收率。
(4)废塑料燃烧放热可以降低转炉能耗
废塑料主要由碳、氢两种元素构成，在转炉
炼钢过程中，废塑料中的碳则更多地转化为一氧
化碳，因此，废塑料进转炉有利于增加转炉煤气
中一氧化碳的含量，并增加转炉煤气的热值。
表2 优质炼钢铁矿石的化学成分 ％
矿石种类 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
南非矿
氧化铁皮
(下转第45页)
Vo1．35 No．2
May．2016
冶 金能 源
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY 45
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万雪 编辑
(上接第39页)
粗略计算，废塑料中碳含量72％ ，以年处
理3000t废塑料，可以产生5040t CO，折合CO
体积为403万m ，其热值相当于129万m 的天
然气。
(5)处理废塑料的过程中不产生二次污染
废塑料造成的“白色污染” 已经成为世界
环境保护关注的重点，尽管国内外已有多种废塑
料的回收利用途径⋯ ，但在回收利用过程中可
能会产生二嗯英，形成新的污染源。将废塑料作
为粘结剂与氧化铁皮一同制成合成渣投入转炉，
由于转炉中的高温及强氧化气氛，可以使废塑料
完全分解或充分燃烧，同时，在烟气处理过程中
采用急冷降温，避免二嗯英类物质生成。
(6)合成化渣剂的单价较低
废塑料铁鳞球团均采用城市和冶金流程中的
固体废弃物加工处理而成，价格费用比现有的铁
矿石低，与OG泥球团相当。
(7)可以同时回收利用其它细粒金属铁原
料
钢铁厂在冶炼过程中由于喷溅、遗撒和钢
渣、高炉渣过程中处理产出的铁珠，钢材加工过
程中产出的铁屑，以及钢铁生产过程中因其它原
因产出的细粒金属铁原料，因为其粒度小，不能
直接用于高炉或转炉，如果配入烧结原料，可能
在烧结过程中发生氧化，降低其利用价值。如果
将其与废塑料及氧化铁皮一同压制成球，投入转
炉使用，则可以作为金属炉料替代部分金属炉料
有效合理利用。
2 结论
首次提出利用废塑料和含油铁鳞为原料，加
工制造成一种新型造渣剂，送人转炉工艺处理。
从技术原理分析，该造渣剂可以加快化渣速度、
降低钢铁料消耗、减少石灰用量、降低生产成本
等，具有明显的经济效益。
参考文献
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万雪编辑

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