铝渣及铝灰在钢铁工业中的使用方法

1用于高炉

①熔铁脱硫

大型高炉的生产必须进行熔铁的脱硫。代表性的技术就是碳化物脱硫。碳化物的使用非常麻烦，价格昂贵，所以，作为替代物质，开发出了石灰（CaO/氧化钙）喷射脱硫。

在石灰微型粉末的喷射过程中，尽管成本低廉，但是，与碳化物相比，脱硫率不高，处理时间增加了1倍。

其主要原因是：脱硫通过CaO+S←→CaS+O进行，反应处于平衡状态，但是此时多出

1个游离的O，所以如果能去除游离的O，则反应可以大大缩短时间继续进行。为此有人曾经主张使用价格昂贵而且危险的金属铝粉，但是，在丰田哲夫先生的建议使用了铝渣。由此诞生了氧化钙+铝(残渣)脱硫的工艺技术。在该技术中，铝渣作为冶金冶炼的功能剂，在使用领域具有重要意义，作为铝渣的喷射，对电炉炼钢产生了巨大的影响。

在储物漏斗中，将各材料从下部混合并吹入混铁车内的熔铁中进行脱硫。通常，使用了碳化钙（CaC2）与碳酸钙（CaCO2）的混合物（8:2）。即使在现在，在含有极低硫的钢的熔化、制造中，也在使用该混合物。最近，替代铝渣30，使用更为廉价的铝渣15（铝含量大概15%）。技术效果如表1所示。

表1：脱硫效果脱硫剂特性

转炉冶炼中的熔铁阶段，实施脱硅（Si）、脱磷（P）、脱硫(S)处理。硅、磷因氧化被除去，同时，碳（C）也被氧化，生成一氧化碳等气体。由于该气体的存在，熔渣起泡，从容器中溢出，妨碍作业。在转炉工艺中，氧气吹炼引起脱碳，同时也生成一氧化碳气体引起熔渣起泡，状况剧烈时，会发生熔渣的喷射。这个好比，在煮面条时，开水起泡，在将要溢出时一旦加入少许凉水，该现象就消失了。总之，如果加入冷却剂物质即可，但是，不能随便添加。冷却剂物质不能低于溶液的温度，不能影响钢的成分。截止1960年代，原木被大量用于转炉，但是，考虑到资源问题，将木屑固化后的木棒被取而代之，之后，逐渐使用造纸残渣的固化物、铝渣的固化物等。在残渣中，金属铝的含量比较大，促进还原的氛围，妨碍磷处理，所以，铝含量在5%以下的物质比较理想。在某个炼铁公司，这些抑制剂每个月会用到数百到数千吨，日本全国每月将使用3000吨左右。

③熔铁脱氧

在还原冶炼中，金属铝（骰子形、圆块形等）被大量使用，除此以外，也使用铝渣，被加入到转炉、钢包、钢包精炼炉等。

将铝渣用于熔铁脱氧时，如果采用喷射以外的方法，要求考虑到不易飞散的尺寸和重量。所以，在该领域使用时需要压制成形品。

在钢铁方面，铝渣被大量使用，与使用金属铝块相比，其净含量的价格在后者的一半以下，这被视为主要原因。也就是说，若每公斤金属铝块的价格为100时，对于铝渣，比如含30%大概每公斤是10，即使换算（×3.3）为100%的铝，价格非常低廉。相反，有报告指出，对于残渣中的氮（氮化铝），通过熔铁脱氧，氮向钢内转移，损害钢的品质，不用于低氮钢，该领域的使用量发生了变化，并不稳定。在氧化冶炼期间，氮发生分解，无不良影响。所以，在钢铁中使用残渣时，预备处理工艺、熔化期间、氧化冶炼期间不受影响。

④熔铁脱硫、减少介质

1980年代，制铁和冶炼的功能被细化，钢包冶炼（LF）得到开发，在发达国家，该钢包冶炼被引进到电炉企业。在该钢包冶炼中，具有将残渣作为氧化铝进行使用的特征。在90年代，开始使用含氮量较低的残渣。根据该方法，将100目以下的低级残渣做成球状或者圆盘状，烧制4-6小时，将氮含量控制在0.5%以下，再用于钢包冶炼工艺中，将该烧制物从上部投入，经底部的吹气口，将氩气和氧化钙粉末加入熔铁中。凭借熔铁的热量，两者融合以后生成铝酸钙（CA）。

2在电炉中使用

①氧化冶炼期间使用

二十世纪八十年代，在日本国内，电炉的作业技术取得了巨大进步，生产能力显著提高，有的企业在单位时间内的炼钢产量达到了170-180t/h。其特征是大量使用氧气以后，发生过氧化实施碳喷射。在该时期，铝渣在氧化冶炼期间内通过吹入法（铝渣喷射）被投入使用。

铝渣喷射技术在1983年确立，其成果由日本钢铁协会电炉分会发表。由于熔铁中磷的成分上升、熔渣成分发生变化，导致电炉维护剂的标准用量上升，但是，优点十分明显，大多数电炉企业都引进了该技术。在该时期，铝渣的需求供不应求。

②在电炉还原期间内的使用状况

在还原初期投入石灰以后，与合金铁同时，按照标准加入铝渣约2kg，接通可输入的最大电流，时间为1-2分钟，在熔铁之前，将生成的熔渣放入钢包，然后，一旦放入熔铁，熔渣和熔铁的搅拌效率更高，瞬间实现了还原期的冶炼，则出铁冶炼成为可能。

从分析结果来看，通常，对于普通的钢，可以采用该冶炼方法，通过使用铝渣，在日本普通的冶铁中，实际上，还原期的时间可以说为“0”，铝渣能极大地促进生成能力的提高。为了将该成果向发展中国家的电炉炼钢中普及，1985年以后，中国的电炉工厂还保留着每天24小时3班倒的习惯，生产效率极低。在丰田哲夫先生的指导下1987-1992年，使用铝渣缩短了还原期，取得的成果是，电力标准降低了296KWH/t，同时，大幅度缩短了时间。

1993年以后，主要在中国的电炉炼钢过程中普及铝渣技术。中国的电炉作业得到了改善，但是，仍处于日本20多年前的水平。在中国冶金工业部主办的两次“中日电炉实用技术交流会”上，对铝渣的效果进行了说明，在被指定的6家电炉工厂中，进行了实际试验。在还原期的时间方面，将20分钟缩短为10分钟，将10分钟缩短为5分钟。

③普通制块用的发热保温剂

通过引进连续铸造，发热保温剂完成了其使命，但是，即使在发达国家，该保温剂的用量也比较少，对于连续铸造中无法铸造的钢种，该保温剂还发挥着一些作用。在连续铸造比例较低的发展中国家，该材料仍是不可或缺的。在发热保温剂中，其成分的80%左右是铝渣粉末，在铝渣粉末中添加氧化铁和干燥的木屑等，混合后即可制作成功。

对于通过大量能源和人工所得到的钢产品的成品率，即使稍微得到提高，对企业改善收益也具有重要的作用。与发展中国家正在使用的保温剂（稻壳做成的隔热型产品）相比，成品率存在着2-3%的差。所以，在发展中国家，估计发热保温剂的作用最少可以持续10年。

3.总结

铝渣除了在炼钢工艺中直接使用以外，最近，作为资源再生尤其是金属的还原剂，其作用非常大。最新的成果显示，通常，可以分解处理含有0.22～43ng-TEQ/g、平均值为2ng～TEQ/g的电炉炼钢粉尘中的二恶英。根据氟元素制度，作为氟化钙（萤石）的替代物质，人。