CN104651554B - 一种钢渣裂解粒化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢渣裂解粒化方法，属于钢铁冶金技术领域。本发明将裂解剂与液态钢渣混合，所述裂解剂为粒度小于60mm的碳酸盐矿物，该碳酸盐矿物为白云石、石灰石、菱镁矿、菱铁矿中的一种或多种，其受热分解产生CO₂，CO₂能够在钢渣内部产生气孔，使钢渣凝固后由原本的连续组织变为一种多孔的非连续组织，该组织结构的凝固钢渣很容易在力的作用下裂解粒化。利用本发明的钢渣粒化技术，能有效将钢渣进行裂解粒化，粒化后的钢渣粒度均匀，大小适宜，容易进行加工利用。

Description

一种钢渣裂解粒化方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，更具体地说，涉及一种钢渣裂解粒化方法。

背景技术

钢渣作为炼钢的废渣，一般为粗钢产量的15％左右。近年来，随着我国钢铁工业的快速发展，钢渣的堆积量逐年增长，不仅占用了大量的土地，也造成了严重的环境污染。随着钢渣资源综合利用技术不断取得关键性突破，钢渣资源的综合利用率越来越高。目前对钢渣的利用方法主要有水淬法、风淬法、滚筒法、热泼法、粒化轮法、热闷法等。上述处理工艺的共同目的在于使钢渣粒化，以便于钢渣的后续处理和使用。

热闷法为在中国最先进、最实用的钢渣处理方法，虽然其可以在粒化的同时进行游离氧化钙的消解，但热闷法存在以下问题：1)不能热闷炽热钢渣，需自然冷却到中温(300～800℃)后再进行热闷处理，处理时间长；2)闷罐底部容易积水，当装入钢渣时极容易发生爆炸而导致人员伤亡或财产损失；3)闷罐内存在死角，造成粒化后钢渣粒度大小不均匀，仍需进行筛选破碎；4)热闷法对钢渣的余热无法回收利用，钢渣余热白白随蒸汽散失到空气中，造成了很大的浪费。至于其他钢渣处理方法也都存在对设备、场地要求高，水资源消耗大等问题，甚至有些处理工艺对钢渣的物性也有要求，如风淬法、水淬法。

经检索，中国专利号ZL200910037022.4，授权公告日为2010年10月6日，发明创造名称为：一种炽热钢渣裂解方法；该申请案将炽热钢渣直接倒入钢渣裂解炉、喷水热焖裂解、冷却干燥出料和蒸汽热能回收。来自炼钢车间的炽热钢渣不再需要专用堆场堆放冷却，即可直接倒入钢渣裂解炉内进行热焖裂解；自装炉到出炉的全过程不需要铲车和挖掘机；由于钢渣裂解炉内不可能积水而杜绝了爆炸事故的发生；可以稳定高效地回收利用炽热钢渣的显热，全过程可实现PLC自动化控制；系统投资约为现有技术的50％，运行费用约为焖罐工艺的60％。

中国专利号ZL201010120679.X，授权公告日为2013年4月10日，发明创造名称为：一种钢渣余热有压自解装置及方法；该申请案包括余热自解罐罐体，罐门、盛放钢渣的渣槽、安放渣槽的渣槽支架、运渣轨道、在罐体内壁顶部设置的喷水装置，罐体内壁上设置的用于控制有压自解过程的控制装置。其余热有压自解处理方法是，将装有一定温度钢渣的渣槽推入余热自解罐罐体中；喷水装置向热渣喷淋冷却水使钢渣表层碎裂并产生裂缝；喷水后产生的水蒸气在罐内形成一定的压力，使渣块进一步迅速碎裂、粉化；通过自解，钢渣在短时间内实现稳定处理和粉化处理。该申请案利用钢渣余热在密闭压力容器内对钢渣进行处理，不消耗外部能源，处理周期短，粉化效果好，能充分消解钢渣中的游离态CaO，处理后的钢渣稳定性好，可以用于建材和道路等方面，实现钢渣的资源化循环利用。

中国专利号ZL201010120711.4，授权公告日为2013年8月14日，发明创造名称为：一种熔融钢渣风冷破碎处理装置及方法，该申请案包括辊压破碎室、辊压破碎装置、推渣装置、行走小车和余热回收利用装置；辊压破碎装置和推渣装置位于行走小车之上；行走小车沿辊压破碎室两侧轨道在辊压破碎室内移动。其风冷破碎方法是：将熔融液态钢渣倒入辊压破碎室；供风装置鼓入常温空气对熔融钢渣进行冷却；通过辊压破碎装置对表面已结壳的大块钢渣破碎成小块钢渣，同时实现将硬壳下面的熔融钢渣翻至表面以提高热交换效率；风冷与破碎反复进行直至钢渣温度被冷却到一定温度；同时常温空气被加热，进入余热回收利用装置用于发电或供暖等；通过推渣装置将冷却后块状钢渣经溜槽推至渣槽，进行稳定化处理。

上述申请案均提供了各自对炽热钢渣的裂解破碎方案，但上述申请案的设备投入成本高，不便于在钢厂中推广。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有钢渣粒化模式存在的：1)多级破碎能耗高，处理效率低，粒化效果一般；2)水资源消耗量大，设备资金投入大，环境污染严重的问题，提供了一种钢渣裂解粒化方法；利用本发明的钢渣粒化技术，能有效将钢渣进行裂解粒化，粒化后的钢渣粒度均匀，大小适宜，容易进行加工利用。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种钢渣裂解粒化方法，其步骤为：

步骤一、将裂解剂与液态钢渣混合，该裂解剂为粒度小于60mm的碳酸盐物质，其受热分解能够产生CO₂；

步骤二、冷却步骤一所得混料，并对混料进行破碎。

更进一步地，所述的裂解剂为碳酸盐矿物，该碳酸盐矿物为白云石、石灰石、菱镁矿、菱铁矿中的一种或多种。

更进一步地，步骤一中裂解剂占总混料的质量百分比为5.0％～40.0％，低于5％则裂解效果差，大于40％导致钢渣的热量无法使碳酸盐完全分解，同样起不到很好的裂解效果。

更进一步地，步骤一中将裂解剂和液态钢渣采用对冲法同时加入渣包中混合，所述液态钢渣的温度不低于1350℃，此处设定主要是为了保证钢渣的流动性。

更进一步地，所述裂解剂与液态钢渣的加料速率之比等于裂解剂与液态钢渣的质量之比，加料速度太慢会使钢渣热量被浪费，加料过快易产生溅渣，导致生产事故。

更进一步地，步骤二中冷却结束温度为600℃，温度低于600℃时，大多数碳酸盐已停止分解，在重力筛选后，还可对块状钢渣进行快速热闷，此时钢渣粒度小且均匀，热闷时间也大大缩短。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种钢渣裂解粒化方法，碳酸盐利用钢渣余热高效分解产生CO₂和氧化物，CO₂能够在钢渣内部产生气孔，使钢渣凝固后由原本的连续组织变为一种多孔的非连续组织，碳酸盐分解产生的氧化物也会使钢渣体积膨胀，使得冷却后钢渣由强度高致密的块状组织变成强度低疏松的组织，该组织结构的凝固钢渣很容易在力的作用下裂解粒化，后期无需消耗过多能源，且粒化后的钢渣粒度均匀，大小适宜，粒化率在90％以上，便于进行加工利用；

(2)本发明的一种钢渣裂解粒化方法，利用碳酸盐矿物作为钢渣裂解剂，原料来源充足，采购成本低，同时，整个处理过程未引入任何外来能源，完全依靠钢渣余热提供能量，钢渣裂解粒化成本低，在钢厂中推广应用能够大大降低生产成本；

(3)本发明的一种钢渣裂解粒化方法，整个处理过程没有任何水的参与，规避了因水存在，发生生产事故的风险，还有利于环境保护，实用价值很高。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

本实施例的一种钢渣裂解粒化方法，选取粒度小于60mm的石灰石并进行干燥混匀，使用某炼钢厂转炉终渣，1600℃时转炉出渣(该温度下钢渣流动性强)，将混匀干燥后石灰石与液态钢渣采用对冲法，同时控制石灰石与液态钢渣的加料速率之比等于石灰石与液态钢渣的质量之比倒入渣包中，本实施例利用液态钢渣倾倒的冲击力将石灰石和钢渣混合均匀，为获得粒度均匀，大小适宜的粒化钢渣提供了重要保证。控制石灰石与液态钢渣的加料速率之比等于石灰石与液态钢渣的质量之比，保持该加料速率既能够充分利用液态钢渣热量，加料也不至过快产生溅渣，导致生产事故。控制石灰石占总混料的质量百分比为40.0％，该配比能够保证石灰石充分吸收液态钢渣余热，同时石灰石不致产生浪费。将石灰石和液态钢渣混料冷却至600℃，对混匀料进行破碎筛分。本实施例控制冷却结束温度为600℃，是由于该温度下碳酸盐已停止分解，在进行重力筛选后，还可对块状钢渣进行快速热闷，最终得到的钢渣粒度小且均匀，热闷时间也大大缩短。

申请人指出，本实施例的钢渣裂解粒化方法，对石灰石粒度的选择非常重要。石灰石粒度过大将导致其不能完全受热分解，冷却后钢渣内部包裹未分解的石灰石，将使得钢渣不易破碎且破碎后钢渣粒度很不均匀，极其影响钢渣裂解粒化效果。为此，申请人经过多次试验，最终确定了石灰石粒度小于60mm时，其内部能够得到很好地受热分解，钢渣裂解粒化效果理想，无需再进一步粉碎细化，浪费能量。

本实施例将块状石灰石投入液态钢渣中，当高温液态钢渣包裹住石灰石时，石灰石吸收钢渣的热量分解，钢渣也迅速降温凝固，此时石灰石分解出的CO₂在钢渣中形成气孔组织，石灰石分解产生的氧化物自身也形成一个相当于“气孔”的疏松组织，也会使钢渣体积膨胀。这个过程使钢渣凝固后由原本的连续组织变为一种多孔的非连续组织，钢渣凝固后自身由强度高致密的块状组织变成强度低的疏松组织，这样的组织结构很容易在外力的作用下裂解粒化，后期无需消耗过多能源，且粒化后的钢渣粒度均匀，大小适宜，粒化率在90％以上，便于后续进行加工利用。

实施例2

本实施例的一种钢渣裂解粒化方法，选取粒度小于60mm的白云石160g并进行干燥混匀，称取某炼钢厂转炉终渣3000g，先将该3000g钢渣置于石墨坩埚中预热，再放入炉温为1600℃的马弗炉中融化，待钢渣完全融化后，将其与另一个预热坩埚中盛装的白云石混合均匀，最后将混料空冷至600℃，对混匀料进行破碎筛分。

实施例3

本实施例的一种钢渣裂解粒化方法，选取粒度小于60mm的石灰石80kg并进行干燥混匀，称取某厂LF炉精炼渣450kg，先将450kg的钢渣置于石墨坩埚中预热，再放入炉温为1600℃的中频感应炉中融化，待钢渣完全融化后，将其与混匀干燥后的石灰石一同加入预热渣包中混合均匀，最后将混料空冷至600℃，对混匀料进行破碎筛分。

实施例4

本实施例的一种钢渣裂解粒化方法，选取粒度小于60mm的白云石、菱铁矿和菱镁矿，其质量百分比为1：1：1，并进行干燥混匀，称取某厂LF炉精炼渣450kg，使所述碳酸盐矿物占总混渣的25％，先将450kg钢渣置于石墨坩埚中预热，再放入炉温为1550℃的中频感应炉中融化，待钢渣完全融化后，将其与混匀干燥后的碳酸盐矿物一同加入预热渣包中混合均匀，最后将混料空冷至600℃对混匀料进行破碎筛分。

实施例5

本实施例的一种钢渣裂解粒化方法，选取粒度小于60mm的白云石、石灰石1300kg，其质量百分比为1:1，并进行干燥混匀，称取某钢厂40吨转炉出渣4吨，1600℃时转炉出渣，将混匀干燥后的钢渣裂解剂与炉渣同时加入渣包中，加料速率为5.0吨/分钟，利用炉渣的冲击力使炉渣与碳酸盐矿物混匀，最后将混料空冷至600℃对混匀料进行破碎筛分。

对实施例2～5进行相关检测，实验结果参看表1：

表1实施例2～5所得实验结果

序号	碳酸盐分解率％	抗压强度Mpa	粒度大小mm	钢渣粒化率％
					实施例2	95.3	1.2	32.5	89.2
实施例3	91.2	41.4	35.2	91.7
					实施例4	80.2	0.9	31.8	95.1
实施例5	84.2	1.1	37.2	93.5

由上述实验结果可知，所述的钢渣裂解粒化方法，钢渣粒化率很高，基本上在90％以上，裂化粒度大小均匀，碳酸盐自身的分解反应率也很高。

实施例1～5所述的一种钢渣裂解粒化方法，利用碳酸盐矿物作为钢渣裂解剂，原料来源充足，采购成本低。同时，整个处理过程未引入任何外来能源，完全依靠钢渣余热提供能量，钢渣裂解粒化成本低，在钢厂中推广应用能够大大降低生产成本。此外，整个处理过程没有任何水的参与，规避了因水存在，发生生产事故的风险，还有利于环境保护，实用价值很高。

Claims (1)

1.一种钢渣裂解粒化方法，其步骤为：

步骤一、将裂解剂与温度不低于1350℃的液态钢渣采用对冲法同时加入渣包中混合，该裂解剂为粒度小于60mm的碳酸盐矿物，该碳酸盐矿物为白云石、菱镁矿、菱铁矿的混合物，白云石、菱镁矿和菱铁矿质量百分比为1：1：1；其受热分解能够产生CO₂，裂解剂占总混料的质量百分比为25％，裂解剂与液态钢渣的加料速率之比等于裂解剂与液态钢渣的质量之比；

步骤二、冷却步骤一所得混料，冷却结束温度为600℃，并对混料进行破碎。