石灰石代替部分石灰转炉造渣实践 _石灰石

摘要:从石灰石在转炉热分解特性和渣化机理，分析50t转炉应用石灰石代替部分造渣工艺，并介绍在50t转炉开展工业试验情况、存在问题及取得的效果，并就存在的问题提出改进措施; 利用转炉的富余热量，石灰石代替部分活性石灰和冷却剂炼钢，既降低生产成本，同时节能减排。
关键词:石灰石; 石灰; 转炉; 造渣; 节能减排
1 引言
随着国家对钢铁企业采取节能减排政策，作为炼钢产业中心环节的转炉工序，如何更好地担负低能耗和低污染任务成为人们逐渐关注的焦点［1］。
基于节能减排理念，北京科技大学李宏提出的“转炉石灰石替代石灰造渣炼钢”的方法则正好满足了低成本、低能耗、低排放的冶炼诉求［2－3］。国内已有数十家钢铁公司应用此方法炼钢，并取得了良好冶炼效果和经济效益［4－8］。
【石灰石代替部分石灰转炉造渣实践】目前国内同行业转炉平均石灰消耗为45 kg /t，同行业先进水平石灰消耗为35 kg /t，某钢厂转炉石灰消耗为45 kg /t，距国内同行业先进水平相比，还存在一定的差距。通过在氧气转炉炼钢中用石灰石代替部分活性石灰炼钢，充分利用石灰石分解过程中的物理化学特性，则石灰石既能用作造渣剂，又能用作冷却剂，该方法可以减少大量的资源，降低炼钢生产成本，满足炼钢生产需求，减排粉尘和CO2，在给企业带来经济效益的同时，又能减轻环境污染，对提高钢铁企业市场竞争力有着重要意义。
2 生产现状及工艺流程
某钢厂目前粗钢年产量250 万t，现有年处理能力200 万t 脱硫站、2 座600 t 混铁炉、3 座50 t 氧气顶吹转炉、3 座60 t 电极臂旋转双加热工位LF 炉、3台四机四流全弧形方坯连铸机、2 台板坯连铸机。
炼钢工艺流程如下:
⑴铁水脱硫→混铁炉→转炉冶炼→吹氩→精炼→连铸机。
⑵铁水脱硫→混铁炉→转炉冶炼→吹氩→连铸机。
入炉铁水温度及铁水成分见表1，转炉使用石灰作为造渣料，转炉石灰消耗45～50 kg /t，石灰及石灰石主要成分见表2 。
3 石灰石造渣炼钢机理
现代转炉炼钢普遍采用活性石灰作为造渣材料，而石灰则是由石灰石煅烧而来。石灰石的主要成分为CaCO3，CaCO3在900～1 200 K 之间标准自由能的变化与温度的关系如下［9］:
由式⑵计算，碳酸钙的分解温度在896 ℃ 左右［10］。如果在转炉内直接加入石灰石造渣相当于将石灰石的煅烧过程放在了转炉炉内集中进行，转炉开吹后熔池温度在1 200 ～ 1 400 ℃之间，石灰石在加入转炉后瞬间承受1 200 ～ 1 400 ℃的高温，表层碳酸钙的分解激烈进行。原本在炉外需要煅烧3～5 h 的石灰石分解反应在转炉冶炼过程，只需要几分钟便可分解完成。由于石灰石分解会生成大量的CO2气体，使得炉内熔渣泡沫化程度提高，有利于增加石灰与熔渣反应的表面积，同时CO2气体的逸出会在石灰石煅烧生成的石灰表面形成诸多气孔，生成的石灰具有极高的活性，有效地促进了石灰的快速熔化，有利于高碱度转炉熔渣的快速形成。
吹炼初期Si、Mn 的快速氧化，产生的SiO2与石灰中CaO 在其表面形成高熔点物质2CaO·SiO2进而影响石灰的熔化速度，采用石灰石作为造渣材料，煅烧过程不断生成CO2气体并逸出，可有效限制SiO2进入石灰内部，避免高熔点物质2CaO·SiO2的生成，从而有利于石灰的熔化。CO2气体的排出以及石灰的快速熔化是相互促进的，从化学反应动力学角度分析，这两种生成物的排出和熔化促进石灰煅烧反应的进行。因此在保证了转炉炉内温度的前提下，石灰石的热分解熔化速度并不低于石灰在转炉的熔化速度。

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