CN103571983B - 转炉钢渣压蒸处理改性工艺及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢铁冶炼领域，具体公开了一种降低转炉钢渣中游离氧化钙和氧化镁含量、提高钢渣稳定性的方法，为利用液态钢渣粒化处理后的余热对钢渣进行保温，并在保温过程中加压，对粒化后的钢渣进行压蒸处理。利用本发明的转炉钢渣处理工艺，能有效利用钢渣处理后的余温，使钢渣在加工过程中损失的热量被合理而有效的利用，节约能源，提高钢渣生产附加值。

Description

转炉钢渣压蒸处理改性工艺及其应用

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼领域，具体公开了一种改进的转炉钢渣处理工艺。

背景技术

转炉炼钢过程中为了造渣往往需要添加一定量的生石灰来调节钢渣碱度，这样转炉滚筒钢渣中就会存在一定量的生石灰。在钢渣作为建筑材料时这些生石灰会导致其游离氧化钙(f-CaO)含量超标，给钢渣的资源化利用带来了极大的困难。

钢渣处理工艺一般从钢渣综合利用途径、节能和环境保护、投资几方面综合考虑，在满足炼钢工艺顺利进行下，结合考虑液态钢渣的粒度和流动性，选择相对合理的处理工艺，达到渣铁有效分离，保持钢渣活性，降低钢渣的不稳定性，处理后的钢渣再进行综合利用。目前国内外钢渣处理普遍采用热闷、热泼、盘法、水淬、风淬、粉化、滚筒法等湿法工艺，这些工艺均未从根本上解决钢渣稳定性问题。

在国内，武汉钢铁(集团)公司徐国涛提出将干燥的钢渣加入到液态高炉渣中,冷却后得到水渣，在高温下与高炉渣反应,消解掉炼钢用石灰或白云石的残余氧化钙,与酸性高炉渣形成硅酸钙或硅酸二钙,消解游离CaO,让钢渣反应后成为水渣,水渣经水淬处理工艺后,可成为水泥工业所需要的材料。

首钢针对现有钢渣处理技术存在的问题，从液态钢渣源头出发，对钢渣余热回收、快速稳定化处理、金属与尾渣分离以及尾渣深加工利用进行了深入研究，形成了一套具有自主知识产权的全流程钢渣处理及综合利用技术。

宝钢目前采用的钢渣处理工艺主要有热泼、格栅、滚筒法等，以上方法处理的钢渣都可降低游离氧化钙的含量，保持钢渣一定的稳定性。其中滚筒法处理的钢渣颗粒均匀、粒径小、游离氧化钙含量低、钢渣稳定性较好，但大部分钢渣游离氧化钙含量超过了综合利用的技术指标。

京冶推广的此工艺的原理是利用200-1500℃的钢渣倾翻在热闷装置中,盖上装置盖,喷水产生饱和蒸汽,利用水汽与钢渣中的游离氧化钙(f-CaO)和游离氧化镁(f-MgO)反应产生的体积膨胀应力,使钢渣冷却、龟裂,钢渣进而粉化，该技术理论上可以解决钢渣中f-CaO、f-MgO造成的钢渣稳定性差的问题，但实际上存在占地面积大、工艺不稳定、维保费用高等问题，单靠热焖工艺无法保证钢渣完全稳定化，需要后续配套压力设备进行二次压蒸才能作为综合利用原料使用。

目前技术存在的问题：

1）现有钢渣处理技术对钢渣不安定因素消解虽有一定效果，但均不彻底，用于建材制品存在较大的安全隐患；

2）钢渣的不稳定，造成很多绿色建材领域不能使用，附加值很低，且现有游离氧化钙检测方法无法分开Ca(OH)2和CaO，故无法依据该方法判定钢渣的稳定性情况。

3）渣处理后钢渣仍有80-200摄氏度的余温，没有合适回收利用途径，浪费能源。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种改进的转炉钢渣处理工艺，采用压蒸处理的方法，进一步消解粒化处理后钢渣中的f-CaO和f-MgO，降低不稳定的f-CaO和f-MgO的含量，提高转炉钢渣稳定性，从而使转炉钢渣可以安全可靠的用于建筑建材行业，提高钢渣的附加值和利用途径。

本发明公开了一种提高钢渣稳定性的方法，为利用液态钢渣粒化处理后的余热对粒化处理后的钢渣进行保温，并在保温过程中加压，对粒化后的钢渣进行压蒸处理。

较优的，所述粒化处理选自水淬法、风淬法、滚筒法、热泼法、粒化轮法或盘泼水冷法。

所述压蒸为在温度大于100℃的饱和水蒸气下的处理工艺。较优的，所述压蒸处理的条件为：压力1.2～2.0MPa，温度150～250℃，持续压蒸1～3小时。

更优的，所述压蒸处理的条件为：压力1.2～1.8MPa，温度150～250℃，持续压蒸1～3小时。

最优的，所述压蒸处理的条件为：压力1.2MPa，温度250℃，持续压蒸3小时。

较优的，所述压蒸处理时钢渣的粒径小于等于50mm。

更优的，所述压蒸处理时钢渣的粒径小于等于25mm。

本发明还公开了一种转炉钢渣改性处理工艺，包括如下步骤：

1）钢渣预处理：对液态钢渣进行粒化处理、初选铁，获得预处理钢渣；

2）钢渣加工：利用粒化处理的余热对步骤1）制得的预处理钢渣进行保温，并在保温过程中加压，对预处理钢渣进行压蒸处理，获得改性钢渣；

3）改性钢渣的后续处理。

较优的，步骤1）所述粒化处理选自水淬法、风淬法、滚筒法、热泼法、粒化轮法或盘泼水冷法。

较优的，步骤1）预处理钢渣的粒径小于等于50mm。

更优的，步骤1）预处理钢渣的粒径小于等于25mm。

所述初选铁为回收并除去钢渣中的铁，较优的，通过初选铁使预处理钢渣中的含铁量<2%(质量百分比)。

较优的，步骤2）所述压蒸处理的条件为：压力1.2～2.0MPa，温度150～250℃，持续压蒸1～3小时。

更优的，步骤2）所述压蒸处理的条件为：压力1.2～1.8MPa，温度150～250℃，持续压蒸1～3小时。

最优的，步骤2）所述压蒸处理的条件为：压力1.2MPa，温度250℃，持续压蒸3小时。

较优的，步骤3）所述钢渣的后续处理为对步骤2）的改性钢渣进一步粉碎、磁选、筛分，进行深加工。

另外，本发明还公开了前述提高钢渣稳定性的方法及改性处理工艺在钢渣处理中的应用。

本发明转炉钢渣处理改性工艺处理后获得的钢尾渣（改性钢渣）可以用于钢渣的后续处理和利用：钢渣的后续处理可以将钢尾渣进一步粉碎、磁选，进行深加工；钢渣的利用为将改性工艺处理后的钢尾渣直接应用到水泥、钢渣混凝土等的生产。

本发明转炉钢渣处理改性工艺能够利用钢渣处理过程中自身的余热，渣不落地直接对粒化后的钢渣进行增压处理，在压蒸过程中进一步消解钢渣中不稳定的f-CaO和f-MgO，获得改性后更稳定的钢尾渣用于钢渣的后续处理和利用。

本发明的创新点为：1）充分利用钢渣自身余热，在适当加压的情况下，即可达到钢渣稳定化处理的目的；2）该压蒸改性工艺可作为渣处理（如热泼法、水淬法渣处理等）后续配套工艺，既能大幅度提高钢渣利用价值，又能保证渣不落地，清洁环保，经济实用。可见，本发明的改性工艺能大幅度提高钢渣稳定性；拓展钢渣的应用范围，提高钢渣附加值；充分回收渣处理余热，节约能源。

附图说明

图1：转炉钢渣压蒸处理改性工艺流程图

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

1.实验材料

1.1将液态钢渣首先进行水淬粒化处理，获得粒径≤25mm的钢渣，将钢渣渣不落地直接经过皮带进行传输，皮带顶端和上部各设置一套除铁器，对水淬粒化的钢渣进行初选铁。将初选铁后剩余的钢渣分为两部分，一部分输送到压蒸处理装置中，利用钢渣自身余热，通过增压装置进行加压，达到压力1.2MPa，温度250摄氏度后，持续蒸压3小时，放出钢渣，通过筛分获得水淬粒化处理并压蒸后的A类渣2-4mm、A类渣＜6mm作为实验组；另一部分水淬粒化处理的钢渣不进行压蒸处理，筛分制得未压蒸处理的A类渣2-4mm、A类渣＜6mm作为对照组。

1.2将液态钢渣首先进行热泼法处理，获得粒径≤50mm的钢渣，然后渣不落地直接经过皮带进行传输，皮带顶端和上部各设置一套除铁器，对热泼法粒化处理后的钢渣进行初选铁。将初选铁后剩余的钢渣分为两部分，一部分输送到压蒸处理装置中，利用钢渣自身余热，通过增压装置进行加压，达到压力2.0MPa，温度150摄氏度后，持续蒸压1小时，放出钢渣，通过筛分获得热泼处理并压蒸后的B类渣2-4mm、B类渣＜6mm为实验组；另一部分热泼处理的钢渣不进行压蒸处理，筛分得未压蒸处理的B类渣2-4mm、B类渣＜6mm作为对照组。

2.实验方法

2.1游离氧化钙含量的检测

对A类渣和B类渣的游离氧化钙含量进行检测，具体方法参考标准YB/T140-2009钢渣化学分析方法中游离钙的测定。

2.2通过钢渣混凝土试块验证稳定性

1）钢渣混凝土的制备：按照普通混凝土制备，由水泥（购自海豹水泥公司）、骨料（实验材料部分的A类渣2-4mm、A类渣＜6mm、B类渣2-4mm、B类渣＜6mm）和水按照水泥：骨料：水=350：2300：200的质量比混合，经搅拌、成型、养护等工艺硬化而成。

2）钢渣混凝土试块压蒸稳定性检测：

按照GB/T750-1992<水泥压蒸安定性试验方法>进行试块成型、沸煮和压蒸。

按照GB/T50081-2002<普通混凝土力学性能试验方法标准>进行钢渣混凝土试块抗压强度检测；试件为边长150mm的立方体试件（标准试件）。

3.实验结果

钢渣游离氧化钙含量及钢渣混凝土稳定性检测的结果见下表1，由表1可知将不同粒径、不同粒化处理的钢渣通过压蒸处理的方法进行改性，A、B类渣的f-CaO含量均下降。经过压蒸处理后钢渣制备的钢渣混凝土试块抗压强度见表2，由表2看出成型后实验组7天、28天的压蒸强度虽然不高，但试块未损坏，由此可证明前期进行原料压蒸时已将不稳定成分大幅度降低。

表1钢渣蒸压处理改性后检测数据

表2钢渣蒸压处理改性后抗压强度验证数据

由上述实验结果可知，本发明的转炉钢渣处理改性工艺能够对钢尾渣进行改性处理，在压蒸过程中进一步消解钢渣中不稳定的f-CaO和f-MgO，获得改性后更稳定的钢尾渣用于钢渣的后续处理和利用。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种提高钢渣稳定性的方法，为利用液态钢渣粒化处理后的余热对粒化处理后的钢渣进行保温，并在保温过程中加压，对粒化后的钢渣进行压蒸处理；所述粒化处理选自水淬法、风淬法、滚筒法、热泼法、粒化轮法或盘泼水冷法；所述压蒸处理的条件为：压力1.2～2.0MPa，温度150～250℃，持续压蒸1～3小时；压蒸处理时钢渣的粒径小于等于50mm；渣处理后钢渣仍有80-200摄氏度的余温。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压蒸处理的条件为：压力1.2～1.8MPa，温度150～250℃，持续压蒸1～3小时。