钒钛特色资源综合回收利用技术
1前言
进入21实世纪，我国钢铁工业持续快速增长，致使资源及环境压力越来越大，同时随着钢材价格持续走低，导致企业的利润空间被极大压缩，多数企业处于微利或万损状态，再继续走传统的以牺牲高能耗、低效率利用资源的道路已不符合时代要求。为此，如何充分利用钢铁企业生产过程中的副产品、废弃渣等，以替代或减少转炉冶炼过程中原材料的消耗，实现资源的综合利用，降低钢铁生产成本以及环境污染，是目前钢铁企业面临的关键间题。本工作以此为着眼点，针对承钢钒钛特色，通过对炼钢过程中生产的副产品、废弃渣等回收，并通过不断的工艺研究，使之循环利用到炼钢生产中，实现了资源的综合利用，降低了生产成本.
2具体研究思路
2. 1技术背景
河北钢铁股份有限公司承德分公司(以下简称承钢)具有得天独厚的钒钛资源优势，被誉为中国北方的钒钛工业基地，为充分发挥钒钛资源优势，实现经济效益最大化，生产采用双联工艺，即提钒+半钢炼钢生产工艺，含钒铁水在入炼钢转炉之前要经过提钒处理得到钒渣，以回收含钒铁水中的钒元素，再使用钒渣生产相应的钒合金等钒产品，提钒后的铁水称之为半钢，然后再入炼钢转炉进行炼钢生;在实际生产中，传统的生产工艺存在以下问题:
(1)由于半钢中Si, Mn等元素含量为痕迹，炼钢炉渣组分单一，成渣速度慢;传统工艺使用萤石化渣，加入量控制在4-6kg/t，但存在时间短、易返干，大量使用会增加喷溅，加剧对炉衬侵蚀的间题，另外由于萤石的主要成分为CaF2，生产过程不利于环保。
(2)炼钢过程中生产的副产品除尘灰、炼钢尾渣、氧化铁皮以及钢包拆除后的包料等外卖或外排，没有加以充分利用。
(3)提钒产生的副产品钒渣全部生产成氮化钒铁、钒铁等钒合金，而加工钒产品需要投入大量的人力、物力及财力，因此使用氮化钒铁、钒铁等进行钒的合金化成本较高
针对以上存在间题以及承钢特色，对生产过程中产生的副产品、废弃物为原材料进行回吃利用，并在此基础上进行一系列的工艺优化及技术改进，并推广使用，以实现资源综合利用及企业降本增效。
2. 2主要技术方案
由于承钢所用铁水中含V, Ti, Cr等微量元素，为提取铁水中的钒元素，采用双联工艺，即铁水经提钒转炉提钒处理后得到半钢和钒渣，半钢入转炉进行炼钢，钒渣送钒化厂加工为钒铁合金。
由于半钢中Si,Mn等元素含量痕迹，因此在炼钢过程中炉渣Si02, Ti02等酸性氧化物含量很少，致使炉渣组分单一、碱度高、粘度大、流动性差，所以其化渣效果不佳，从而造成化渣时间长，渣料消耗升高，也限制了溅渣护炉效果及炉龄的提高。目前，为改善半钢炼钢化渣效果，主要使用萤石进行造渣，但使用萤石造渣，存在对转炉炉衬侵蚀严重、溅渣效果不良等一系列问题.
由于铁水经提钒后用半钢炼钢，半钢中Si, Mn等元素含量痕迹，炼钢过程依靠渣中Fe0化渣，炉渣二元碱度高达5.0以上，炉渣是典型的铁钙渣系。
为了改善这种半钢炼钢冶金性能不良的渣系，以及充分利用承钢特色资源，将炼钢工序所产生的废弃物(钢包拆包料、炼钢尾渣等)及副产品(钒重新渣)应用于生产，实现资源综合利用，降低成产成本。
具体工艺方案为:
(1)钢包渣在炼钢工序的综合利用
承钢采取半钢-炼钢转炉-精炼-连铸机的工艺路线，生产过程产生大量的钢包渣其化学成分，半钢炼钢过程中充分利用钢包渣中MnO, Si02, A1202等成分，使初期渣形成适当碱度、多组元、高氧化性渣，使得初期渣熔点相应降低，成渣时间缩短，促进石灰熔化，加快初期渣成渣速度，提高炉渣冶金效果。
将其作为转炉调渣剂应用于转炉造渣，可以起到代替石灰增加转炉渣量，改善渣系，并且在整个过程中降低炉渣有效碱度，使单纯依靠Fe0化渣的现象所缓和，渣中Fe0含量大幅度降低。
(2)铝镁球在炼钢工序的综合利用
将钢包拆包废料作为主要原料配制成分所示的铝镁球化渣剂，其重要成分为A1202及Si02,均为半钢造渣的有益元素，能够有效弥补半钢造渣所欠缺的Si02, A1203。在以Ca0为基的碱性炉渣中，铝镁球中的A1202能够与Ca0形成一些低熔点的化合物，能够促使2Ca0 Si02的形态发生改变，达到化渣的目的，起到调整渣系结构的作用。
(3)复合化渣球在炼钢工序的综合利用
将转炉废渣料作为主要原料配制成分所示的复合化渣球，利用其中含有较高的Si02和Mg0起到了提高半钢炼钢炉渣有效碱度，缩短成渣时间的作用，同时替代部分白云石及萤石。另外由于转炉炼钢炉渣碱度通常大于3.0，石灰在渣化过程中其表面会形成质地致密、熔点高的2Ca0 SiO,阻碍着石灰进一步的渣化。加入复合渣球，增加冶炼前期渣中的Mg0和Mn0，确保渣中Mg0的质量分数处于过饱和状态，可减少炉渣对炉衬中Mg0的侵蚀。渣中含有较高的Mn0，能在渣中形成Mn0Si02化合物，其熔点为12850C，可使2Ca0Si02解体，促进石灰进一步渣化。
复合化渣球使用方法:
在开吹前随底灰加入复合渣球8-12kg/t，吹炼过程视化渣情况再补充少量该化渣剂，原则上不使用萤石，返干时加入复合渣球3 -5 kg / t。复合渣球中Mg0含量与白云石相近，为保证终渣Mg0含量在合理区间，应同时等量减少白云石的用量。
3结语
(1)结合承钢特色资源，将炼钢工序所产生的钢包渣、钢包拆包料、尾渣重新应用于转炉半钢炼钢生产，可以改善半钢炼钢以铁钙渣系为主的单一渣系，有效的缩短了初期渣成渣时间，提高炉渣冶金能力;其中钢包渣属于炼钢白综合物料，成本较低，铝镁球及复合化渣剂利用炼钢废弃物料为主要原料，制成化渣球，以上物料均为炼钢所产生的废弃物，应用于转炉半钢炼钢生产，实现了资源综合利用及企业降本增效。
(2)使用钒渣进行钒合金化的的生产工艺，打破了传统以价格昂贵得钒合金等贵重金属的合金化方式，并简化生产工艺流程，降低成产成本，开辟一条新型的低成本节能型炼钢途径，实现了资源综合利用及企业降本增效。