CN103276123B - 一种不锈钢钢渣的冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种不锈钢钢渣的冷却方法，包括如下步骤：（1）钢渣准备步骤：将不锈钢的钢渣出渣后，转入钢渣处理工位，将钢渣敲碎至500mm以下，将其倒入热焖池中；（2）开放打水步骤：对步骤（1）热焖池中的钢渣进行喷雾间歇打水；以及（3）热焖打水步骤：对步骤（2）后的钢渣进行密闭打水，热焖冷却至每吨钢渣总耗水量为0.4-0.6吨。本发明的不锈钢钢渣冷却方法缩短不锈钢渣的冷却处理周期，抑制粉化冷却过程中的扬尘污染，降低渣罐采购数量和减少冷却占用场地。
Description
技术领域
本发明涉及冶金领域，特别涉及不锈钢红渣的处理的技术领域。
背景技术
钢渣是钢铁企业生产过程中一种主要的伴生物，由于夹带金属，因此钢渣处理是钢铁企业生产过程中一项不可缺少的重要工序。
钢渣在处理前首先要经过冷却，由于不锈钢生产过程中产生的钢渣种类繁多，成分性能各异，且具有高碱度、冷却过程中易粉化的特点，其冷却过程中的扬尘污染属于钢铁领域的难题。传统的冷却方法主要是热泼法和带罐打水冷却法。热泼法虽能有效实现钢渣降温，但过程中扬尘严重、占地面积大；而带罐打水冷却过程中水会随着渣钢裂缝渗入到钢渣内部，在高温的作用下，水转化为水蒸气体积膨胀，会沿着钢渣裂缝喷出，夹带着粉尘飘散到空中，环境污染现象十分严重，现场操作环境恶劣，对职业卫生影响较大。另外，带罐打水需要较多渣罐进行周转。投入大，且打水冷却工艺难以掌握，往往会出现渣面积水，罐底红渣冷却不充分的现象。因此研究一种彻底改善不锈钢渣冷却处理问题的方法势在必行。
发明内容
本发明的提供的方法能够有效冷却不锈钢渣、促进渣铁分离、减少不锈钢渣处理过程环境污染，其解决了冷却周期长、扬尘污染、成本高，占用场地大等技术问题。
具体来说，本发明通过如下技术方案解决所述技术问题：
一种不锈钢钢渣的冷却方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）钢渣准备步骤：将不锈钢的钢渣出渣后，转入钢渣处理工位，将钢渣敲碎至500mm以下，将其倒入热焖池中；
（2）开放打水步骤：对步骤（1）热焖池中的钢渣进行喷雾间歇打水；以及
（3）热焖打水步骤：对步骤（2）后的钢渣进行密闭打水，热焖冷却至每吨钢渣总耗水量为0.4-0.6吨。
其中，所述步骤（2）喷雾间歇打水中，每打水50-60分钟停歇10-20分钟。
其中，所述步骤（2）喷雾打水中，当渣面出现明水时就停歇10-20分钟后再进行打水。
其中，所述步骤（2）喷雾打水采用螺旋雾化喷嘴进行雾化喷水，优选水量为15-18m3/h。
其中，所述步骤（3）热焖打水中，打水的水量为10-20m3/h，总打水时间为10-12小时。
其中，所述步骤（3）热焖打水过程中，控制热焖系统中压力大于标准大气压，优选为80-85mmHg。
其中，所述步骤（1）钢渣倒入热焖池中的深度在2.5m以下，优选2.2-2.5m。
其中，所述步骤（1）中将钢渣敲碎至500mm以下后的钢渣的温度为800-1200℃。
其中，所述步骤（3）热焖打水后，钢渣温度降低至80℃以下停止，优选70-80℃。
其中，所述步骤（1）钢渣倒入热焖池后，将钢渣表面铺平至渣面高度差小于0.5m。
其中，所述步骤（1）中将不锈钢的钢渣出渣后，转入钢渣处理工位后将钢渣的硬壳打碎。
本发明的不锈钢钢渣冷却方法缩短不锈钢渣的冷却处理周期，抑制粉化冷却过程中的扬尘污染，降低渣罐采购数量和减少冷却占用场地。
本发明的方法主要是利用钢渣自身温度与水产生的水蒸气与渣中氧化钙等物质水解消化，促进渣铁分离，有利于后部处理中的金属分选处理。并且整个过程于热焖池内进行，避免打水喷灰扬尘，封闭好环境污染小，利于改善作业操作环境，是不锈钢渣冷却处理的一项新的方法。具体来说，本发明达到的技术效果如下：
1.确保了渣与水的接触、反应，避免安全事故发生；
2.冷却过程处于相对封闭状态，减少环境污染，可明显改善工人现场操作环；
3.可有效促进不锈钢渣铁分离效果；
4.与传统方法相比，大大缩短了冷却时间，加快了钢渣处理周转速度；
5.减少场地占用和渣罐运转数量，减少投资；按照国内某钢厂目前300万吨不锈钢产量，90万吨不锈钢渣计算：
采用带罐打水冷却需要周转渣罐405口（405×15万元=6075万元），打水锅位200个（200×0.1万元=20万元），锅架120个（120×50万元=6000万元）。
而采用本发明热焖池冷却打水工艺方法需要周转渣锅70口（70×15万元=1050万元），锅架32个（35×50万元=1750万元），热焖池18个（18×5万元=90万元）。
综上所述，采用本发明热焖池冷却打水工艺，每吨渣可节约成本约102元。
具体实施方式
本发明通过将红渣进行多次水冷却，通过控制水冷却的各种参数，达到了控制红渣冷却的目的，实现本发明的技术效果。
具体来说，本发明通过如下技术方案实现的。
一种不锈钢钢渣的冷却方法，包括如下步骤：
（1）钢渣准备步骤：将不锈钢的钢渣出渣后，转入钢渣处理工位，将钢渣敲碎至500mm以下，将其倒入热焖池中；优选将钢渣敲碎至500mm以下后的钢渣的温度为800-1200℃；更优选钢渣倒入热焖池中的深度在2.5m以下，优选2.2-2.5m；更优选钢渣倒入热焖池后，将钢渣表面铺平至渣面高度差小于0.5m；还优选将不锈钢的钢渣出渣后，转入钢渣处理工位后将钢渣的硬壳打碎。
在该步骤中，先进行红渣出炉后的准备工作。首先将炼钢过程出渣完毕的红渣以渣罐接渣后通过火车将一组渣罐运至渣场倾翻区域。将红渣直接翻入货位或热焖池，然后由炮锤将大块钢渣破碎，为确保冷却效果池内红渣的装渣量不超过一定深度，优选为2.2-2.5m。
（2）开放打水步骤：对步骤（1）热焖池中的钢渣进行喷雾打水；每打水50-60分钟停歇10-20分钟。优选当渣面出现明水时就停歇10-20分钟后再进行打水；更优选喷雾打水的水量为15-18m3/h。
（3）热焖打水步骤：对步骤（2）后的钢渣进行打水热焖至每吨钢渣总耗水量为0.4-0.6吨。优选打水的水量为10-20m3/h，打水时间为10-12小时，更优选热焖系统中压力为80-85mmHg；还优选钢渣温度降低至80℃以下停止，优选70-80℃。
在本发明的打水步骤中包含开放打水和热焖打水两个步骤，根据打水过程中观察到钢渣与水的接触程度不同而不断改变打水的水流量，分步不同流量打水间隔闷渣的方式，使一定批量的不锈钢热渣与水在一定的压力（通常情况下的压力为80mmHg以上，优选80-85mmHg）下充分地接触反应，巨大的应力使钢渣碎裂；伴随的蒸汽在整个钢渣分布层面形成循环，并向碎裂的钢渣缝隙内扩散、渗透，钢渣疏松；在饱和水蒸汽的环境下，促使发生化学反应，解决钢渣的不稳定性。
在本发明的一种优选实施方式中，也可以通过使用抗压力的盖子进行热焖打水过程，而不设有测压装置，通过只在一侧安装有较细的排气管，一般为排气管的直径为15cm左右，优选管道直径为13-17cm均可，这样也能保证池内的压力在所述的80-85mmHg范围内。其中所述顶盖为碳钢板。
由于红渣温度较高，盖住盖子打水蒸汽压过高容易出现安全问题，因此首先进行敞开式小流量打水，根据实际情况渣面出现明水即停歇再给水（避免爆炸事故发生）。陆续几次后再盖住池盖（池口采用水封槽密封，避免蒸汽逸散），用内侧装有水管和喷嘴的盖子与外制入水口连接，流量设置逐步加大继续打水，冷却水以水雾形式均匀喷洒至钢渣表面。间歇式停水，防止表面积水渗透通道堵塞，影响水持续快速渗透到热焖池钢渣中间和底部。热焖系统设置测压装置和排气装置，控制排气量和安全性。
根据池内红渣装入量计算总打水量并结合热焖池排气管蒸汽状况，达到每吨渣总耗水量为0.4-0.6t左右即停止打水；其后，继续盖盖热焖。总打水和热焖时间达到10小时即可出池等待上线处理。
因不锈钢渣种类较多，具有冷却粉化现象，易随风飘散造成环境污染。传统带罐热焖喷灰现象严重，且打水工艺难以掌控，本方法旨在解决以上难题；打水采用螺旋雾化喷嘴，可使水流以雾化形式均匀抛洒于渣面，逐步渗透至红渣内部，使热态钢渣彻底冷却。避免打水过急渣面积水，底部红渣冷却不充分的现象出现；
避免爆炸事故发生。敞开式短期打水，以消除可燃气体大量存在于盖盖打水阶段；热焖系统设置测压装置和排气装置，控制排气量和安全性；
为了使冷却水完全渗透至钢渣底部和中间，热焖池内红渣厚度控制在一定范围，是确保水与渣充分接触、反应，将打水过程分成多段式打水，主要包括敞开式打水和热焖式打水两大部分。克服不锈钢渣渗水性能差的问题，不出现表面积水底部红渣和粉化不彻底的现象。
入池钢渣控制块度大小，是为了确保入池钢渣中在热焖期间粉化充分；同时可将大渣钢在热焖前随机拣出，以保障热焖效果；
在热焖打水步骤中，为避免打水过程中喷灰现象，设置该池内均匀覆盖的喷嘴和给水流量，且为热焖池配备密封盖、热焖池边缘设置密封水槽；为便于打水，将水管、喷嘴置于池盖内侧，水管接口置于外侧。打水过程热焖池处于密闭状态，无环境污染；
入池热焖是批量钢渣与水反应均匀化的过程，可使钢渣裂变产生一定间隙，便于冷却水渗透，缩短冷却时间。
本发明消除了不锈钢红渣直接喷淋时钢渣表面遇冷结壳内部热量积聚易发生爆炸的隐患；冷却热焖全过程始终保持在池内进行，与热泼法比较节约了场地，且避免了热泼法“先泼后倒”过程中产生的二次扬尘污染；与带罐打水冷却法相比节约了场地、渣罐及相关配置，缩短处理周期，优化了生产组织流程，减少粉尘污染。利用不锈钢钢渣余热产生的蒸汽与渣中游离氧化钙和游离氧化镁进行水化消解反应，进而促进不锈钢钢渣快速碎裂，为后续的渣钢分选创造了有利条件。
在一种优选的具体实施方式中，本发明通过技术方案进行：
（1）钢厂不锈钢钢渣出渣完成后，倒入11m3渣罐，由火车将装有不锈钢钢渣的渣罐运至渣场倾翻区；
（2）使用W1002型电吊将钢渣表面形成的硬壳打碎，避免倾翻时钢渣整体滑落，液体渣喷溅伤人；
（3）将锅架上倾翻装置通上电源，启动装置让渣锅倾翻，并配合捣锅机敲打锅沿将罐内钢渣全部倒入货位然后由炮锤将大块钢渣敲碎至500mm以下，再由铲车将红渣倒入7×5×5.4m热焖池内，此时钢渣温度在800-1200℃，然后用挖机将渣面铺平，渣面高度差小于0.5m，池内红渣深度在2.5米以下；
（4）第一步在池口放置敞开式打水设施，此设施由“井”字型焊接水管和六个螺旋雾化喷嘴组成，可搭在池沿上，然后接通水管，水流量设置为15-18m3/h，喷嘴采用螺旋雾化喷嘴，每打水50-60分钟停歇15分钟，也可根据实际情况渣面出现明水即停歇15分钟再打，避免爆炸事故发生，连续三次即完成敞开打水步骤；
（5）盖上池盖接通池盖内水管继续热焖打水，打水系统流量为10-20m3/h，达到每吨渣总耗水量为0.4-0.6t即停止，继续热焖，打水和热焖共计10小时；
（6）10小时打水热焖后钢渣温度降至80度以下，用挖机将已冷却钢渣倒搬至空地晾渣1小时后便可上线处理。
实施例1
一种不锈钢钢渣的冷却方法，包括如下步骤：
（1）将钢厂不锈钢钢渣出渣完成后，倒入11m3渣罐，通过火车不断将装有不锈钢钢渣的渣罐运至渣场倾翻区，在该池中共倒入了8罐钢渣；
（2）使用W1002型电吊将钢渣表面形成的硬壳打碎，避免倾翻时钢渣整体滑落，而导致液体渣喷溅伤人；
（3）将锅架上倾翻装置通上电源，启动装置让渣锅倾翻，并配合捣锅机敲打锅沿将罐内钢渣全部倒入货位然后由炮锤将大块钢渣敲碎，目测没有大于500mm的钢渣，再通过铲车将红渣倒入7×5×5.4m热焖池内，此时钢渣温度在1200℃，然后用挖机将渣面铺平，去五个不同位置测定渣面高度差，测定渣面高度差均小于0.5m，池内红渣深度为2.5米；
（4）第一步在池口放置敞开式打水设施，此设施通过“井”字型焊接水管和六个螺旋雾化喷嘴组成，可搭在池沿上，然后接通水管，水流量设置为18m3/h，喷嘴采用螺旋雾化喷嘴，每打水50分钟停歇10分钟，在第二次打水的过程中渣面出现明水，则停止打水停歇10分钟再继续打水，第二次共打水50分钟，后停歇10分钟进行第三次打水50分钟，连续三次即完成敞开打水步骤；
（5）将步骤（4）喷雾打水后的热焖池加盖盖好，池口采用水封槽密封，接通池盖内水管进行热焖打水，打水系统流量为10m3/h，期间控制压力为85mmHg，当超过85mmHg时，通过放气装置进行放气，后继续打水，达到每吨渣总耗水量为0.4t即停止，继续热焖，打水和热焖共计12小时；
（6）打水热焖后钢渣温度降至80度以下，用挖机将已冷却钢渣倒搬至空地晾渣1小时后便可上线进行钢渣的继续处理，得到钢渣的重量约为220吨。
该步骤的总成本为7100元，平均每吨钢渣的成本为33元，其中只在打水热焖步骤中进行放气一次，没有任何扬尘污染，冷却时间共为15小时。
实施例2
一种不锈钢钢渣的冷却方法，包括如下步骤：
（1）将钢厂不锈钢钢渣出渣完成后，倒入22m3渣罐，通过火车将装有不锈钢钢渣的渣罐运至渣场倾翻区，在该池中共倒入了4罐钢渣；
（2）使用W1002型电吊将钢渣表面形成的硬壳打碎，避免倾翻时钢渣整体滑落，而导致液体渣喷溅伤人；
（3）将锅架上倾翻装置通上电源，启动装置让渣锅倾翻，并配合捣锅机敲打锅沿将罐内钢渣全部倒入货位然后由炮锤将大块钢渣敲碎，目测没有大于500mm的钢渣，再通过铲车将红渣倒入7×5×5.4m热焖池内，此时钢渣温度在800℃，然后用挖机将渣面铺平，去五个不同位置测定渣面高度差，测定渣面高度差均小于0.4m，池内红渣深度为2.4米；
（4）第一步在池口放置敞开式打水设施，此设施通过“井”字型焊接水管和六个螺旋雾化喷嘴组成，可搭在池沿上，然后接通水管，水流量设置为15m3/h，喷嘴采用螺旋雾化喷嘴，每打水60分钟停歇20分钟，在第一次打水的过程中渣面出现明水，则停止打水停歇20分钟再继续打水，第二次共打水60分钟，后停歇20分钟进行第三次打水60分钟，后停歇10分钟进行第三次打水50分钟，连续四次即完成敞开打水步骤；
（5）将步骤（4）喷雾打水后的热焖池加盖盖好，池口采用水封槽密封，接通池盖内水管进行热焖打水，打水系统流量为20m3/h，期间控制压力为80mmHg，当超过80mmHg时，通过放气装置进行放气，后继续打水，达到每吨渣总耗水量为0.6t即停止，继续热焖，打水和热焖共计10小时；
（6）打水热焖后钢渣温度降至80度以下，用挖机将已冷却钢渣倒搬至空地晾渣1小时后便可上线进行钢渣的继续处理，得到钢渣的重量为200吨。
该步骤的总成本为6400元左右，平均每吨钢渣的成本为32元，其中只在打水热焖步骤中进行放气一次，没有任何扬尘污染，冷却时间共为15小时。
实施例3
一种不锈钢钢渣的冷却方法，包括如下步骤：
（1）将钢厂不锈钢钢渣出渣完成后，倒入11m3渣罐，通过火车将装有不锈钢钢渣的渣罐运至渣场倾翻区，在该池中共倒入了9罐钢渣；
（2）使用W1002型电吊将钢渣表面形成的硬壳打碎，避免倾翻时钢渣整体滑落，而导致液体渣喷溅伤人；
（3）将锅架上倾翻装置通上电源，启动装置让渣锅倾翻，并配合捣锅机敲打锅沿将罐内钢渣全部倒入货位然后由炮锤将大块钢渣敲碎，目测没有大于500mm的钢渣，再通过铲车将红渣倒入7×5×5.4m热焖池内，此时钢渣温度在800℃-1200℃，然后用挖机将渣面铺平，去五个不同位置测定渣面高度差，测定渣面高度差均小于0.4m，池内红渣深度为2.2米；
（4）第一步在池口放置敞开式打水设施，此设施通过“井”字型焊接水管和六个螺旋雾化喷嘴组成，可搭在池沿上，然后接通水管，水流量设置为16m3/h，喷嘴采用螺旋雾化喷嘴，每打水55分钟停歇15分钟，在第一次打水的过程中渣面出现明水，则停止打水停歇15分钟再继续打水，第二次共打水55分钟，后停歇15分钟进行第三次打水55分钟，连续三次即完成敞开打水步骤；
（5）将步骤（4）喷雾打水后的热焖池加盖盖好，池口采用水封槽密封，接通池盖内水管进行热焖打水，打水系统流量为15m3/h，期间控制压力为83mmHg，当超过83mmHg时，通过放气装置进行放气，后继续打水，达到每吨渣总耗水量为0.5t即停止，继续热焖，打水和热焖共计11小时；
（6）打水热焖后钢渣温度降至80度以下，用挖机将已冷却钢渣倒搬至空地晾渣1小时后便可上线进行钢渣的继续处理，得到钢渣的重量约为220吨。
该步骤的总成本约为7800元，平均每吨钢渣的成本约为35元，其中只在打水热焖步骤中进行放气一次，没有任何扬尘污染，冷却时间共为14.5小时。
实施例4
一种不锈钢钢渣的冷却方法，包括如下步骤：
（1）将钢厂不锈钢钢渣出渣完成后，倒入11m3渣罐，通过火车将装有不锈钢钢渣的渣罐运至渣场倾翻区，在该池中共倒入了9罐钢渣；
（2）使用W1002型电吊将钢渣表面形成的硬壳打碎，避免倾翻时钢渣整体滑落，而导致液体渣喷溅伤人；
（3）将锅架上倾翻装置通上电源，启动装置让渣锅倾翻，并配合捣锅机敲打锅沿将罐内钢渣全部倒入货位然后由炮锤将大块钢渣敲碎，目测没有大于500mm的钢渣，再通过铲车将红渣倒入7×5×5.4m热焖池内，此时钢渣温度在800℃-1200℃，然后用挖机将渣面铺平，去五个不同位置测定渣面高度差，测定渣面高度差均小于0.4m，池内红渣深度为2.2米；
（4）第一步在池口放置敞开式打水设施，此设施通过“井”字型焊接水管和六个螺旋雾化喷嘴组成，可搭在池沿上，然后接通水管，水流量设置为16m3/h，喷嘴采用螺旋雾化喷嘴，每打水55分钟停歇15分钟，在第一次打水的过程中渣面出现明水，则停止打水停歇15分钟再继续打水，第二次共打水55分钟，后停歇15分钟进行第三次打水55分钟，连续三次即完成敞开打水步骤；
（5）将步骤（4）喷雾打水后的热焖池加盖盖好，池口采用水封槽密封，该池盖上设有直径为15cm的管道与池外相通，接通池盖内水管进行热焖打水，打水系统流量为15m3/h，后继续打水，达到每吨渣总耗水量为0.5t即停止，继续热焖，打水和热焖共计11小时；
（6）打水热焖后钢渣温度降至80度以下，用挖机将已冷却钢渣倒搬至空地晾渣1小时后便可上线进行钢渣的继续处理，得到钢渣的重量约为250吨。
该步骤的总成本为7500元，平均每吨钢渣的成本约为35元，冷却时间共为14.5小时。通过上述实施例的数据可以看出，本发明不锈钢冷却的方法，没有造成任何扬尘污染，也没有出现任何事故，每吨钢渣的成本均低于35元人民币。
Claims (13)
1.一种不锈钢钢渣的冷却方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)钢渣准备步骤：将不锈钢的钢渣出渣后，转入钢渣处理工位，将钢渣敲碎至500mm以下，将其倒入热焖池中；
(2)开放打水步骤：对步骤(1)热焖池中的钢渣进行喷雾间歇打水；以及
(3)热焖打水步骤：对步骤(2)后的钢渣进行密闭打水，热焖冷却至每吨钢渣总耗水量为0.4-0.6吨；
其中，所述步骤(1)钢渣倒入热焖池中的深度在2.5m以下；
所述步骤(2)开放打水中，打水的水量为15-18m3/h；喷雾间歇打水中，每打水50-60分钟停歇10-20分钟；
所述步骤(3)热焖打水中，打水的水量为10-20m3/h，并且控制热焖系统中压力为大于标准大气压。
2.如权利要求1所述的不锈钢钢渣的冷却方法，其中所述步骤(2)喷雾打水中，当渣面出现明水时就停歇10-20分钟后再进行打水。
3.如权利要求1或2所述的不锈钢钢渣的冷却方法，其中所述步骤(2)喷雾打水采用螺旋雾化喷嘴进行雾化喷水。
4.如权利要求1所述的不锈钢钢渣的冷却方法，其中所述步骤(3)热焖打水中，总打水时间为10-12小时。
5.如权利要求1所述的不锈钢钢渣的冷却方法，其中所述步骤(3)热焖打水过程中，控制热焖系统中压力为80-85mmHg。
6.如权利要求1所述的不锈钢钢渣的冷却方法，其中所述步骤(1)钢渣倒入热焖池中的深度在2.2-2.5m。
7.如权利要求1所述的不锈钢钢渣的冷却方法，其中所述步骤(1)中将钢渣敲碎至500mm以下后的钢渣的温度为800-1200℃。
8.如权利要求1所述的不锈钢钢渣的冷却方法，其中所述步骤(3)热焖打水后，钢渣温度降低至80℃以下停止。
9.如权利要求8所述的不锈钢钢渣的冷却方法，其中所述步骤(3)热焖打水后，钢渣温度降低至70-80℃。
10.如权利要求1所述的不锈钢钢渣的冷却方法，其中所述步骤(1)钢渣倒入热焖池后，将钢渣表面铺平至渣面高度差小于0.5m。
11.如权利要求1所述的不锈钢钢渣的冷却方法，其中所述步骤(1)中将不锈钢的钢渣出渣后，转入钢渣处理工位后将钢渣的硬壳打碎。
12.如权利要求6所述的不锈钢钢渣的冷却方法，其中所述步骤(3)热焖打水过程中，通过测压装置和放气装置控制压力。
13.如权利要求12所述的不锈钢钢渣的冷却方法，其中所述步骤(3)热焖打水过程中，通过使用顶盖和通气管道共同调节控制压力。
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