CN103276121A - 一种减少钢渣热闷响爆的安全工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种减少钢渣热闷响爆的安全工艺，利用液态钢渣的主要化学成分,以质量百分数控制:由CaO：30-55%、SiO₂：9-22%、Al₂O₃：0.5-5%、TFe：14-26%、MgO：6-14%、MnO：0.6-2%、P₂O₅：0.4-0.81%组成；步骤2预先向空渣罐内装入202-315kg的焦粉，其中焦粉的粒度小于1mm，焦粉的含碳量为75%；步骤3将步骤1的液态钢渣向空渣罐内缓慢兑加，其温度为1580±20℃，投加量为9-14吨，在15min内兑加完毕；步骤4反应结束，采用挖掘机将渣罐底部凝固的含铁物质挖出，其余的钢渣按照正常的热闷渣工艺进行热闷处理，减少由于CO引起的响爆。

Description

一种减少钢渣热闷响爆的安全工艺

技术领域

本发明涉及转炉炼钢厂钢渣热闷过程中的响爆问题，以及转炉液态钢渣的还原处理，高效回收转炉液态中间金属铁的问题。

背景技术

闷渣工艺最常见的危险因素是热闷渣渣池子在热闷过程中爆炸的危害，热闷渣的工艺过程中的爆炸有蒸汽引发的爆炸和热闷工艺过程中产生化学气体引起的爆炸两种，其中以化学气体引发的爆炸频率为最，危害最大。热闷装置（热闷池）爆炸严重影响了各个钢铁企业钢渣处理过程中的顺利生产，甚至威胁到职工的生命安全，增加了操作者的不安全感，如何防止热闷装置爆炸是钢渣热闷处理工艺中探索和研究的问题之一。

检索文献披露：（1）栾秀莉，郑帅强在《装备制造技术》2012（3）发表的论文“钢渣热焖的优化与改进”中间，表述了“由于转炉钢渣中含有一定量的碳元素，每当装渣入池过于集中，或者有大块入池，使得钢渣中过剩的碳不能充分燃烧，高温钢渣打水后产生大量高浓度的蒸汽，导致热焖池内氧气减少，这些就为水煤气（CO 和H₂的混合气体）的产生创造了条件。”的内容，以及“通过优化改进钢渣热焖生产线设计，从结构上避免了池间串气，蒸汽及可燃气体排出通道顺畅，大大降低了热焖池喷爆的风险，保障热焖生产安全顺行”的内容（2）石建红，林培芳在《南方金属》2011（3）发表的论文“钢渣热闷法在韶钢的应用”一文中间表述了 “钢渣热闷技术工艺决定了闷渣过程中发生爆炸的因素和隐患始终存在，国内诸多钢厂均有爆炸、飞盖现象发生。”的内容。（3）曾庆国, 韩建淮, 吴建军等人在《现代冶金》杂志2011(4）发表的“钢渣热闷技术在淮钢的开发应用”一文中表述了“为防止在注水热闷渣过程中产生大量蒸汽和钢渣热闷过程中极易产生可燃性气体燃爆, 热闷盖上设置热闷盖锁紧装置,将热闷盖与水封槽固定, 防止发生气爆时热闷盖掀起造成事故 必须保证排放蒸汽管道畅通, 坑盖顶部设安全阀保证坑内蒸汽压力和释放坑内蒸汽压力”的内容。

本发明设计的工艺，采用焦粉还原渣中的含铁氧化物，使得还原出铁酸钙中间的铁与渣中的铁珠一起，较快的沉降到渣罐底部，凝固结晶成为块度较大的铁块并将其单独回收，避免含铁的物质参与热闷渣热闷的工艺，这样可以大幅度的减少钢渣中间的含铁量，从而减少了钢渣热闷过程中的煤气产生量，能够有效的保障安全生产。

发明内容

本发明的目的在于：将转炉液态钢渣，添加价格较低的还原剂焦炭粉末，改变转炉液态钢渣的化学组分，依靠重力的作用，将渣中的铁滴或者铁珠，沉降到渣罐的底部，从而使参与热闷的钢渣减少了水煤气量的产生，保障了安全生产。

本发明的目的是这样实现的:一种减少钢渣热闷响爆的安全工艺，以120吨转炉生产线为例；

    步骤1：液态钢渣的主要化学成分,以质量百分数控制:由CaO：30-55%、SiO₂：9-22%、Al₂O₃：0.5-5%、TFe：14-26%、MgO：6-14%、MnO ：0.6-2%、P₂O₅：0.4-0.81%组成；

步骤2预先向空渣罐内装入202-315kg的焦粉，其中焦粉的粒度小于1mm，

焦粉的含碳量为75%；

步骤3将步骤1的液态钢渣向空渣罐内缓慢兑加，其温度为1580±20℃，

投加量为9-14吨，在15min内兑加完毕；

步骤4将反应后的钢渣倒入热闷渣渣池子内，采用挖掘机将渣罐底部凝固的含铁物质挖出，其余的钢渣按照正常的热闷渣工艺进行热闷处理，减少由于CO引起的响爆。

  本发明的反应机理:在氧气顶底复吹转炉冶炼过程中，氧枪向在铁水和废钢组成的熔池表面上，吹入高速的氧气射流，在高速射流氧气射流冲击下，一方面射流冲击区熔池内的铁液，部分铁液被冲击脱离熔池进入熔池的上方（如图1）。一部分小颗粒被除尘系统抽吸，进入除尘系统；一部分颗粒偏大的铁液，凝固或者以液态的形式，在重力的作用下重新跌落，跌落过程中，一部分停留在熔池上方加入渣料形成的钢渣中间；一部分穿透钢渣进入熔池的铁液中间 (如图2)。这些进入渣中的金属铁液或者铁珠，随着转炉冶炼的继续，一部分随着钢渣界面的反应，会重新进入熔池，一部分则留在了钢渣中间，在转炉倒渣过程中随钢渣进入渣罐，所以转炉钢渣中间存在着部分的金属铁珠，钢渣中间铁珠的量占钢渣总量的1%～5%。除了铁珠和铁液以外，转炉在吹氧过程中，部分的铁被氧化，进入钢渣中间，形成以铁酸钙为主的物质。以上这些因素造成钢渣中间存在多种不同性质的含铁物质，其中以铁珠或者铁液存在的金属料中间，或多或少的含有碳元素。随着温度的降低，碳元素在含铁物质中间的溶解度将会随温度的降低而析出，与空气中间的氧、或者与水分子中间的氧进一步反应生成CO。

     本工艺即在空渣罐的底部内加入部分的焦粉，然后向空渣罐内倒入温度为1580±20℃的液态的转炉钢渣，促使钢渣中间的含铁氧化物以及其他的金属氧化物与焦粉反应，焦粉的碳含量为75%的条件下，焦粉的加入量G(单位：吨)按照以下的公式加入:

G=0.0225Q

式中：Q为转炉倒出液态钢渣的量；吨；其中焦粉的粒度小于1mm。

此反应为还原反应，在反应过程中，渣中的氧化铁被还原成为铁，同时产生的CO气体在排出过程中，钢渣的结构较为疏松，渣中含有的铁珠也容易沉降到渣罐的罐底，由于此反应为还原吸热反应，沉降到渣罐罐底的金属铁容易聚集凝固成为大块的铁，在翻罐以后容易被挑拣以后回收，不再随钢渣进行热闷，这对于减少热闷渣工艺过程的响爆事故和降低管理成本有显著的作用 ，彰显技术进步。

 

附图说明

本发明结合附图作进一步说明。

附图1为转炉的吹炼示意图；

如图所示：1-氧枪、2-熔池、3-底吹系统、4-转炉。

附图2为铁液进入钢渣的形成示意图；

如图所示：颗粒偏大的铁液，在重力的作用下重新跌落，一部分停留在熔池上方加入渣料形成的钢渣中间，一部分穿透钢渣进入熔池的铁液中间。

 

具体实施方式

本发明结合实施例作进一步说明。

实施例1

以1条120吨转炉生产线为例；

利用液态钢渣的主要化学成分（质量百分数）:由CaO：45%、SiO₂：14%、Al₂O₃：4.0%、TFe：20%、MgO：10%、MnO ：1.5%、P₂O₅：0.6%组成；钢渣的温度：1600℃；

    操作步骤：

1)转炉液态钢渣10吨倒入渣罐以后，将转炉倒出的罐装液态钢渣，通过钢渣车拉运到渣场待用。

2）将空渣罐罐内预先装入225 kg的焦粉，其粉的含碳量为75%;焦粉的粒度<1mm；

3）行车将罐装的液态钢渣吊起，倾翻渣罐，将液态钢渣向以上的空渣罐内缓慢兑加液态钢渣，兑加时间控制在15min内，兑加液态钢渣的速度为0.9吨/min，兑加液态钢渣引起的化学反应，以渣罐内液态钢渣在化学反应过程中造成的沸腾，不溢出渣罐法兰边为原则，使得液态钢渣和焦粉能够充分的反应。

4）将反应以后的钢渣倒入热闷渣渣池子内，采用挖掘机将渣罐底部凝固的含铁物质挖出，直接返回炼钢做为金属料循环使用，其余的钢渣按照正常的热闷渣工艺进行热闷处理，就可以实现减少钢渣热闷过程中CO的产生量，防止由于CO引起的爆炸事故。

实施例2

   以1条120吨转炉生产线为例；

利用液态钢渣的主要化学成分（质量百分数）：由CaO：50%、SiO₂： 22%、Al₂O₃： 5%、TFe： 26%、MgO： 14%、MnO ： 2%、P₂O₅： 0.81%组成；钢渣的温度：1580℃；

   操作步骤：

1)转炉液态钢渣12吨倒入渣罐以后，将转炉倒出的罐装液态钢渣，通过钢渣车拉运到渣场待用。

2）将空渣罐罐内预先装入270 kg的焦粉，其粉的含碳量为75%;焦粉的粒度<1mm；

3）行车将罐装的液态钢渣吊起，倾翻渣罐，将液态钢渣向以上的空渣罐内缓慢兑加液态钢渣，兑加时间控制在10min内，兑加液态钢渣的速度为2吨/min，兑加液态钢渣引起的化学反应，以渣罐内液态钢渣在化学反应过程中造成的沸腾，不溢出渣罐法兰边为原则，使得液态钢渣和焦粉能够充分的反应。

4）将反应以后的钢渣倒入热闷渣渣池子内，采用挖掘机将渣罐底部凝固的含铁物质挖出，直接返回炼钢做为金属料循环使用，其余的钢渣按照正常的热闷渣工艺进行热闷处理，就可以实现减少钢渣热闷过程中CO的产生量，防止由于CO引起的爆炸事故。

本发明的有益效果为：

 1）该工艺可有效的减少热闷渣过程中，由钢渣中间的铁带入的碳产生CO的量，减少了热闷渣工艺过程中由CO引起的爆炸风险。

2)钢渣中间的氧化铁大部分被还原成为铁，能够直接被返回利用，按照渣中10%的氧化铁被还原，每吨转炉钢渣中间能够有22.5kg的铁被还原，按照每公斤的铁2.5元计算，每吨的转炉钢渣产生56.25元的直接经济效益。

3)钢渣被还原处理以后，渣中的含铁量降低，有利于钢渣的进一步磨碎深加工，能够有效的降低钢渣的深加工成本。

Claims (1)

1.一种减少钢渣热闷响爆的安全工艺，其特征在于：以120吨转炉生产线为例；

    步骤1液态钢渣的主要化学成分,以质量百分数控制:由CaO：30-55%、SiO₂：9-22%、Al₂O₃：0.5-5%、TFe：14-26%、MgO：6-14%、MnO ：0.6-2%、P₂O₅：0.4-0.81%组成；

步骤2预先向空渣罐内装入202-315kg的焦粉，其中焦粉的粒度小于1mm，

焦粉的含碳量为75%；

步骤3将步骤1的液态钢渣向空渣罐内缓慢兑加，其温度为1580±20℃，

投加量为9-14吨，在15min内兑加完毕；

步骤4将反应后的钢渣倒入热闷渣渣池子内，采用挖掘机将渣罐底部凝固的含铁物质挖出，其余的钢渣按照正常的热闷渣工艺进行热闷处理，减少由于CO引起的响爆。

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