发明内容
本发明的目的在于提供一种回收利用转炉钢渣的方法,该方法可以减少COREX炼铁工艺中石灰石、白云石和硅石的使用量,降低炼铁成本,同时还可以减少COREX炼铁工艺过程中CO2的排放量,该方法工艺简单、成本低、有效利用了工业废渣。
本发明是这样实现的:一种回收利用转炉钢渣的方法,该方法是先将转炉钢渣中大块残铁和铁珠磁选出去,留下的转炉钢渣利用破碎机破碎,破碎后的粒度为0.01-25mm,再将破碎过的转炉钢渣按不同粒级筛分,选取粒度为8-25mm的转炉钢渣与煤、白云石、硅石混合均匀,经由供料混合皮带输送机加入到COREX的熔融气化炉内;
按质量百分比计,所述破碎后的转炉钢渣主要含有TFe:10-25%、CaO:30-60%、MgO:4-15%、SiO2:5-25%、P:0-2%。
所述转炉钢渣的加入质量为MZ,其中0<MZ<MZ(max),MZ(max)满足公式[1]:
MZ(max)=(PL-P)×1000/ZP [1]
其中:MZ(max)--为转炉钢渣的最大使用质量;
ZP--为转炉钢渣中P的质量百分比;
PL--为COREX生产铁水中含P质量百分比的控制上限;
P--为使用转炉渣前COREX生产铁水中含P质量百分比。
加入的转炉钢渣能减少还原竖炉内加入的石灰石质量为ML,加入的转炉钢渣能减少熔融气化炉内加入的白云石和硅石质量分别为MD和MK,ML、MD和MK分别满足公式[2]、[3]和[4];
ML=MZ×(ZCaO×DMgO-ZMgO×DCaO)/(DMgO×LCaO-DCaO×LMgO) [2]
MD=MZ×(ZCaO×LMgO-ZMgO×LCaO)/(DCaO×LMgO-DMgO×LCaO) [3]
MK=MZ×ZSiO2/KSiO2 [4]
其中:ZCaO--为转炉钢渣中CaO的质量百分比;
ZMgO--为转炉钢渣中MgO的质量百分比;
DCaO--为白云石中CaO的质量百分比;
DMgO--为白云石中MgO的质量百分比;
LCaO--为石灰石中CaO的质量百分比;
LMgO--为石灰石中MgO的质量百分比;
ZSiO2--为转炉渣中SiO2的质量百分比;
KSiO2--为硅石中SiO2的质量百分比。
本发明具有以下有益效果:
(1)本发明在COREX工艺流程中使用转炉钢渣替代一部分辅料(石灰石、白云石、硅石),降低了COREX工艺中辅料的使用量,使炼铁成本降低,实现了工业废渣的回收再利用。
(2)由于转炉钢渣中含有较高的FeO,转炉钢渣的回收再利用可以提高金属收得率。
(3)转炉钢渣中的Ca、Mg直接以氧化物形式存在,使用转炉钢渣替代辅料可以减少辅料在熔融气化炉中的碳酸盐分解热以及成渣时所需的热量,进而降低焦炭的使用量,减少在冶炼过程中产生的CO2排放量。每使用10kg/tHM转炉钢渣,可以减少CO2排放量5.72kg/tHM,降低了环境负荷。
(4)从工艺实现的角度看,生产工艺简单、成本低,且易实现。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
COREX炼铁工艺使用矿石、煤、焦炭、白云石、石灰石和硅石等作为原燃料,原燃料经备料系统处理后,分别装入矿仓、煤仓和辅料仓,将矿石、一定比例的焦炭、白云石和石灰石装入到还原竖炉1,炉料在下降过程中完成预热和还原,降至还原竖炉1底部的矿石已被还原成海绵铁,海绵铁与煤、白云石和硅石通过加料机加入到下部的熔融气化炉2中。
一种回收利用转炉钢渣的方法,该方法是在现有COREX炼铁工艺中加入转炉钢渣,减少COREX炼铁工艺中石灰石、白云石和硅石的使用量,降低炼铁成本,同时减少COREX炼铁工艺过程中CO2的排放量,该方法是先将转炉钢渣中大块残铁和铁珠磁选出去,留下的转炉钢渣利用破碎机破碎,破碎后的粒度为0.01-25mm,再将破碎过的转炉钢渣按不同粒级筛分,选取粒度为8-25mm的转炉钢渣与煤、白云石、硅石按比例混合均匀,最后经由供料混合皮带输送机3加入到COREX的熔融气化炉2内,其工艺流程参见图1;
按质量百分比计,所述破碎后的转炉钢渣的主要含有TFe:10-25%、CaO:30-60%、MgO:4-15%、SiO2:5-25%、P:0-2%。
所述转炉钢渣的加入质量为MZ,其中0<MZ<MZ(max),MZ(max)满足公式[1]:
MZ(max)=(PL-P)×1000/ZP [1]
其中:MZ(max)--为转炉钢渣的最大使用质量;
ZP--为转炉钢渣中P的质量百分比;
PL--为COREX生产内铁水中含P质量百分比的控制上限;
P--为使用转炉渣前COREX生产铁水中含P质量百分比。
加入的转炉钢渣能减少还原竖炉1内加入的石灰石质量为ML,加入的转炉钢渣能减少熔融气化炉2内加入的白云石和硅石质量分别为MD和MK,ML、MD和MK分别满足公式[2]、[3]和[4];
ML=MZ×(ZCaO×DMgO-ZMgO×DCaO)/(DMgO×LCaO-DCaO×LMgO) [2]
MD=MZ×(ZCaO×LMgO-ZMgO×LCaO)/(DCaO×LMgO-DMgO×LCaO) [3]
MK=MZ×ZSiO2/KSiO2 [4]
其中:ZCaO--为转炉钢渣中CaO的质量百分比;
ZMgO--为转炉钢渣中MgO的质量百分比;
DCaO--为白云石中CaO的质量百分比;
DMgO--为白云石中MgO的质量百分比;
LCaO--为石灰石中CaO的质量百分比;
LMgO--为石灰石中MgO的质量百分比;
ZSiO2--为转炉渣中SiO2的质量百分比;
KSiO2--为硅石中SiO2的质量百分比。
实施例1
在熔炼率为115tHM/h,本实施例中所用破碎后转炉钢渣的化学成分参见表1。
表1转炉钢渣的化学成分(质量百分比,%)
化学成分 |
TFe |
CaO |
MgO |
SiO2 |
P |
转炉钢渣 |
17.8 |
41.12 |
8.04 |
9.06 |
0.74 |
在未使用转炉钢渣的情况下,COREX生产铁水P的含量为0.084%。在本实施例中铁水中P含量的上限为0.10%。根据公式[1]:
MZ(max)=(PL-P)×1000/ZP [1]
(0.1-0.084)×1000/0.74=21.62kg
计算出使用转炉钢渣的最大使用质量MZ(max)=21.62kg,在本实施例中,使用转炉钢渣的质量为MZ,[MZ=20.85kg]≤[MZ(max)=21.62kg]。
表2COREX工艺中辅料的成分(质量百分比,%)
辅料 |
CaO |
MgO |
SiO2 |
石灰石 |
55.23 |
0.22 |
0.13 |
白云石 |
31.36 |
21.15 |
0.35 |
硅石 |
0.20 |
0.04 |
97.58 |
在本实施例中辅料的成分参见表2,根据表2中辅料的成分、使用转炉钢渣的质量MZ和公式[2]、[3]、[4]:
ML=MZ×(ZCaO×DMgO-ZMgO×DCaO)/(DMgO×LCaO-DCaO×LMgO) [2]
MD=MZ×(ZCaO×LMgO-ZMgO×LCaO)/(DCaO×LMgO-DMgO×LCaO) [3]
MK=MZ×ZSiO2/KSiO2 [4]
计算出加入的转炉钢渣减少还原竖炉1内加入的石灰石质量为ML=10.78kg,加入的转炉钢渣减少熔融气化炉内加入的白云石和硅石质量分别为MD=7.59kg和MK=1.88kg,
在实际生产过程中,添加转炉钢渣和不添加转炉钢渣的情况下,COREX工艺中辅料用量见表3,
表3COREX工艺中辅料用量
熔炼结束后,铁水中P的质量百分比有所升高,达到0.099%,在控制上限范围内(以含P质量分数为0.10%作为控制上限),其他成分基本没有变化。熔炼结束后,若转炉钢渣中P的质量分数仍小于2%,则可循环使用,若持续使用转炉钢渣,会导致铁水中P含量不断升高,进而使炼钢流程中所产生的转炉钢渣中P含量的上升,考虑到P的循环与在转炉钢渣中的富集,转炉钢渣不宜多次循环使用,可以通过采用间断配加方法来解决或不循环使用。
本实施例在COREX工艺流程中使用转炉钢渣替代一部分辅料,辅料用量的减少降低了CO2的排放量,在本实施例中,CO2的排放量减少了11.59kg/t HM。从表3可以看出使用转炉钢渣替代一部分辅料,降低了COREX工艺中辅料的使用量,也使炼铁成本降低,实现了工业废渣的回收再利用。同时,由于转炉钢渣中含有较高的FeO,转炉钢渣的回收再利用可以提高金属收得率。从工艺实现的角度看,生产工艺简单、成本低,且易实现。
实施例2
在熔炼率为146tHM/h,本实施例中所用破碎后转炉钢渣的化学成分参见表4。
表4转炉钢渣的化学成分(质量百分比,%)
化学成分 |
TFe |
CaO |
MgO |
SiO2 |
P |
转炉钢渣 |
17.8 |
41.12 |
8.04 |
9.06 |
0.74 |
在未使用转炉钢渣的情况下,COREX生产铁水P的含量为0.092%。在本实施例中铁水中P含量的上限为0.12%。根据公式[1]:
MZ(max)=(PL-P)×1000/ZP [1]
(0.12-0.092)×1000/0.74=37.84kg
计算出使用转炉钢渣的最大使用质量MZ(max)=37.84kg,在本实施例中,使用转炉钢渣的质量为MZ,[MZ=37.8kg]≤[MZ(max)=37.84kg]。
表5COREX工艺中辅料的成分(质量百分比,%)
辅料 |
CaO |
MgO |
SiO2 |
石灰石 |
55.23 |
0.22 |
0.13 |
白云石 |
31.36 |
21.15 |
0.35 |
硅石 |
0.20 |
0.04 |
97.58 |
在本实施例中辅料的成分参见表5,根据表5中辅料的成分、使用转炉钢渣的质量MZ和公式[2]、[3]、[4]:
ML=MZ×(ZCaO×DMgO-ZMgO×DCaO)/(DMgO×LCaO-DCaO×LMgO) [2]
MD=MZ×(ZCaO×LMgO-ZMgO×LCaO)/(DCaO×LMgO-DMgO×LCaO) [3]
MK=MZ×ZSiO2/KSiO2 [4]
计算出加入的转炉钢渣减少还原竖炉1内加入的石灰石质量为ML=20.10kg,加入的转炉钢渣减少熔融气化炉2内加入的白云石和硅石质量分别为MD=14.16kg和MK=3.51kg,
在实际生产过程中,添加转炉钢渣和不添加转炉钢渣的情况下,COREX工艺中辅料用量见表6,
表6COREX工艺中辅料用量
熔炼结束后,铁水中P的质量百分比有所升高,达到0.12%,在控制上限范围内(以含P质量分数为0.12%作为控制上限),其他成分基本没有变化。熔炼结束后,若转炉钢渣中P的质量分数仍小于2%,则可循环使用,若持续使用转炉钢渣,会导致铁水中P含量不断升高,进而使炼钢流程中所产生的转炉钢渣中P含量的上升,考虑到P的循环与在转炉钢渣中的富集,转炉钢渣不宜多次循环使用,可以通过采用间断配加方法来解决或不循环使用。
本实施例在COREX工艺流程中使用转炉钢渣替代一部分辅料,辅料用量的减少降低了CO2的排放量,在本实施例中,CO2的排放量减少了21.62kg/t HM。从表6可以看出使用转炉钢渣替代一部分辅料,降低了COREX工艺中辅料的使用量,也使炼铁成本降低,实现了工业废渣的回收再利用。同时,由于转炉钢渣中含有较高的FeO,转炉钢渣的回收再利用可以提高金属收得率。从工艺实现的角度看,生产工艺简单、成本低,且易实现。
实施例3
在熔炼率为130tHM/h,本实施例中所用破碎后转炉钢渣的化学成分参见表7。
表7转炉钢渣的化学成分(质量百分比,%)
化学成分 |
TFe |
CaO |
MgO |
SiO2 |
P |
转炉钢渣 |
22.15 |
48.05 |
6.7 |
10.10 |
1.74 |
在未使用转炉钢渣的情况下,COREX生产铁水P的含量为0.076%。在本实施例中铁水中P含量的上限为0.12%。根据公式[1]:
MZ(max)=(PL-P)×1000/ZP [1]
(0.12-0.076)×1000/1.74=25.29kg
可计算出使用转炉钢渣的最大使用质量MZ(max)=25.29kg,在本实施例中,使用转炉钢渣的质量为MZ,[MZ=25kg]≤[MZ(max)=25.29kg]。
表8COREX工艺中辅料的成分(质量百分比,%)
在本实施例中辅料的成分参见表8,根据表8中辅料的成分、使用转炉钢渣的质量MZ和公式[2]、[3]、[4]:
ML=MZ×(ZCaO×DMgO-ZMgO×DCaO)/(DMgO×LCaO-DCaO×LMgO) [2]
MD=MZ×(ZCaO×LMgO-ZMgO×LCaO)/(DCaO×LMgO-DMgO×LCaO) [3]
MK=MZ×ZSiO2/KSiO2 [4]
计算出加入的转炉钢渣减少还原竖炉1内加入的石灰石质量为ML=17.36kg,加入的转炉钢渣减少熔融气化炉2内加入的白云石和硅石质量分别为MD=7.74kg和MK=2.59kg,
在实际生产过程中,添加转炉钢渣和不添加转炉钢渣的情况下,COREX工艺中辅料用量见表9,
表9COREX工艺中辅料用量
熔炼结束后,铁水中P的质量百分比有所升高,达到0.12%,在控制上限范围内(以含P质量分数为0.12%作为控制上限),其他成分基本没有变化。熔炼结束后,若转炉钢渣中P的质量分数仍小于2%,则可循环使用,若持续使用转炉钢渣,会导致铁水中P含量不断升高,进而使炼钢流程中所产生的转炉钢渣中P含量的上升,考虑到P的循环与在转炉钢渣中的富集,转炉钢渣不宜多次循环使用,可以通过采用间断配加方法来解决或不循环使用。
本实施例在COREX工艺流程中使用转炉钢渣替代一部分辅料,辅料用量的减少降低了CO2的排放量,在本实施例中,CO2的排放量减少了14.30kg/t HM。从表9可以看出使用转炉钢渣替代一部分辅料,降低了COREX工艺中辅料的使用量,也使炼铁成本降低,实现了工业废渣的回收再利用。同时,由于转炉钢渣中含有较高的FeO,转炉钢渣的回收再利用可以提高金属收得率。从工艺实现的角度看,生产工艺简单、成本低,且易实现。