CN107619902A

CN107619902A - 一种电炉兑加铁水喷吹高炉瓦斯灰的工艺

Info

Publication number: CN107619902A
Application number: CN201711054037.2A
Authority: CN
Inventors: 陆宏祖; 俞海明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-11-01
Filing date: 2017-11-01
Publication date: 2018-01-23

Abstract

本发明公开了一种电炉兑加铁水喷吹高炉瓦斯灰的工艺，电炉采用喷吹碳粉作为泡沫渣操作的主要工艺手段，工艺步骤如下：1、将炼铁厂产生的瓦斯灰拉运到电炉生产线，加入到其中的1个空的碳粉喷吹罐内；2、电炉采用兑加20%～60%的铁水冶炼；3、电炉炉料熔清60%左右，局部形成熔池后，电炉的氧枪喷吹系统，开始喷吹高炉瓦斯灰进行脱碳和脱磷冶炼操作；4、电炉脱碳和脱磷任务结束，熔池内的碳含量较低时，将喷吹高炉瓦斯灰的操作切换为正常的喷吹碳粉作业，直到电炉的冶炼结束；其中所述的碳粉喷吹罐为两个，容量均为20立方米。

Description

一种电炉兑加铁水喷吹高炉瓦斯灰的工艺

技术领域

本发明涉及一种电炉兑加铁水喷吹高炉瓦斯灰的工艺。

背景技术

高炉瓦斯泥是高炉冶炼过程中随着高炉煤气携带出的原料粉尘及高温区激烈反应而产生的微粒经湿式除尘而得到的产物。高炉瓦斯泥作为钢铁工业的副产品，其主要成分是铁和碳，即从炉顶吹出的铁矿粉和焦粉，铁含量大概在30％左右，碳含量在20％左右。同时由于部分高炉使用的铁矿石中含有一定量的有色金属，一些低沸点的有色金属在高炉内挥发后进入高炉煤气，最终以氧化物的形式在瓦斯泥中富集。目前还没有一种有效的工艺方法能够有效处理高炉瓦斯灰。

高炉瓦斯灰主要成分是铁和炭，也含有少量锌、铋、铟和铅等有色金属，同时含有一些易挥发的砷、锑等有害杂质。高炉瓦斯泥经显微镜鉴定，其主要矿物组成为：①主要矿物成份是假象赤铁矿(Fe₂0₃)，粒度多在0.02～0.1mm，大多呈单体存在，其中部分假象赤铁矿颗粒中有少量磁铁矿存在；②磁铁矿(Fe₃0₄)主要存在于假象赤铁矿颗粒中；③金属铁含量很少，仅有的金属铁珠镶嵌在渣相之中，呈独立的金属铁几乎没有；④焦炭含量占20％左右，粒度一般较铁矿物粗大，以形状各异的颗粒存在，有粗粒镶嵌、细粒镶嵌、丝状等；⑤脉石主要为细粒方解石(CaC0₃)、石英(Si0₂)，另有少量粒度较粗的白灰(CaO)；⑥锌主要以氧化物的形式存在，少量以铁酸盐固熔体的形式存在；⑧其他有色金属的主要存在形式为金属氧化物。

另外一方面，电炉兑加铁水的冶炼过程中，需要喷吹氧气进行脱碳、脱磷和去除Si、As等有害元素，同时为了保护炉衬，还要向电炉的渣层中间喷吹碳粉，利用碳粉与渣中的氧化铁反应产生的CO、CO₂气泡，促使炉渣发泡，补充脱碳反应产生的CO、CO₂气泡不足的缺陷。

检索文献披露：（1）刘百臣于2007年2月在东北大学的博士论文“宝钢固体废弃物资源化的研究与实践”中间有“我国高炉瓦斯泥的利用处理状况不甚理想，目前主要有直接堆放、送烧结配料、作炼钢造渣剂和转底炉处理几种方法”（2）俞海明与秦军编著，于2009年出版的《现代电炉炼钢操作》一书中间，有“电炉泡沫渣的形成主要是依靠动态调整渣层高度来实现泡沫渣埋弧的目的”的内容表述，以及“电炉热兑铁水冶炼的难点是解决供氧与脱碳、脱磷之间的矛盾”的内容表述。

根据以上的文献可知，目前还没有利用电炉炼钢喷吹高炉瓦斯灰的工艺先例，以及使用利用瓦斯灰中间的氧化铁解决电炉热兑铁水冶炼过程中供氧问题的工艺先例。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电炉兑加铁水喷吹高炉瓦斯灰的工艺，将铁厂的瓦斯灰作为电炉喷吹碳粉，在电炉热兑铁水的冶炼过程中使用、对于优化炼钢厂固废垃圾的循环使用和电炉的冶炼工艺，效果极其显著。

本发明的目的是这样实现的，一种电炉兑加铁水喷吹高炉瓦斯灰的工艺，电炉采用喷吹碳粉作为泡沫渣操作的主要工艺手段，工艺步骤如下：1、将炼铁厂产生的瓦斯灰拉运到电炉生产线，加入到其中的1个空的碳粉喷吹罐内；2、电炉采用兑加20%～60%的铁水冶炼；3、电炉炉料熔清60%左右，局部形成熔池后，电炉的氧枪喷吹系统，开始喷吹高炉瓦斯灰进行脱碳和脱磷冶炼操作；4、电炉脱碳和脱磷任务结束，熔池内的碳含量较低时，将喷吹高炉瓦斯灰的操作切换为正常的喷吹碳粉作业，直到电炉的冶炼结束；其中所述的碳粉喷吹罐为两个，容量均为20立方米。

以上的这种瓦斯灰具有较好的流化态性能，将其加入到电炉喷吹碳粉的喷吹罐内，在电炉热兑铁水的冶炼过程中使用，在冶炼过程中促进炉渣泡沫化的反应如下：

C+ Fe₃O₄→CO₂↑+Fe （1）

Fe₃O₄+C→Fe+CO↑ （2）

电炉冶炼过程中，瓦斯灰中间的锌铅化合物与钾钠化合物发生反应的方程式如下：

2ZnO_(s)+C_(S)=2Zn_(g)+CO_2(g) （3）

ZnO_(s)+C_(S)=Zn_(g)+CO_(g) （4）

ZnO_(s)+CO_(g)=Zn_(g)+CO_2(g) （5）

PbO_(l)+C=Pb_(g) + CO_(g) （6）

PbO_(l)+CO=Pb_(g)+CO_2(g) （7）

K₂O(s) + C(s)=2K(g)+CO(g) （8）

K₂O(s)+CO(g)=2K(g)+CO₂(g) （9）

2Na₂O(s)+C(s)=4Na(g)+CO₂(g) （10）

Na₂O(s)+C(s)=2Na(g)+CO(g) （11）

Na₂O(s)+CO(g)=2Na(g)+CO₂(g) （12）

其中反应（3）～（5）的反应温度为555℃～1295℃；反应（6）～（7）的反应温度为847℃～1200℃；反应（8）～（12）的反应温度为825℃～1318℃。

以上反应物的汽化态物质在电炉除尘系统的烟气系统中间，温度冷却到555℃以下，就会与炉气中间的氧反应，生成相应的氧化物，在电炉的除尘灰中间富集。

将锌铅化合物与钾钠化合物富集后的除尘灰用于火法或者湿法提取锌铅与钾钠，将大幅度的提高其作业的效率。

本发明研究了瓦斯灰的组成特点与电炉热兑铁水冶炼的工艺特点，即（1）电炉吹氧的脱碳、脱磷等反应，主要在钢渣界面进行，反应产生的气泡进入炉渣，促使炉渣发泡，形成泡沫渣。在此过程中，瓦斯灰中间的碳与氧化铁发生反应，产生形成气泡的CO、CO₂气源，反应后的氧化铁还原成为金属铁进入熔池，瓦斯灰中间的锌铅氧化物与钾钠氧化物被汽化进入电炉的炉气，成为电炉的除尘灰，加上电炉冶炼的过程中，废钢中间的锌铅与钾钠元素也汽化，进入除尘灰，这样，电炉的除尘灰中间含有的锌铅化合物与钾钠化合物的浓度增加，即实现了高炉瓦斯灰与电炉除尘灰中间的锌铅与钾钠化合物的富集，有利于电炉除尘灰的提取锌铅的效率。（2）高炉瓦斯灰是一种粒度在0.5～3mm之间的细颗粒物质，具有流化态物质的特点，适合于电炉喷吹使用。（3）电炉热兑铁水冶炼过程中，脱碳和脱磷是冶炼的难点，喷吹含有氧化铁的物质能够降低冶炼操作难度。

所以发明人采用炼铁系统产生的瓦斯灰，替代电炉冶炼过程中的喷吹碳粉，在电炉热兑冶炼过程中使用，既消化了高炉瓦斯灰，又利用了瓦斯灰中间的有价值的物质，实现了瓦斯灰与电炉除尘灰中间的锌铅氧化物与钾钠化合物的富集，便于电炉除尘灰的提取锌铅的后续处理效率。

本发明的有益效果：1）降低了电炉热兑铁水冶炼过程中脱碳与脱磷的操作难度。2）有效的利用了高炉瓦斯灰中间的碳与氧化铁，实现了其潜在价值的有效利用。3）将瓦斯灰中间的锌铅化合物、钾钠化合物与电炉除尘灰中间锌铅化合物、钾钠化合物的富集，有利于从电炉除尘灰中间提取锌铅的作业效率。4）减少了电炉炼钢过程中的喷吹碳粉的使用量。5）减少了电炉冶炼过程中氧气的使用量。以上的技术效果，能够彰显技术进步。

具体实施方式

本发明结合实施例作进一步说明。

实施例：

以1条70吨电炉生产线为例；该生产线配置有工程容量为70的电炉1座，使用2个分开独立使用的20m³的碳粉喷吹罐，电炉采用喷吹碳粉作为泡沫渣操作的主要工艺手段，2个碳粉罐可以相互的切换交替使用。

1)将炼铁厂产生的瓦斯灰拉运到电炉生产线，加入到其中的1个空的碳粉喷吹罐内；高炉瓦斯灰中各成分的重量百分含量如下：ZnO% 3.509、TFe% 25、Mad% 1.06、Aad%58.71、Vad%3.89、Fcad%36.34、K₂O% 0.4021、Na₂O% 0.3201，高炉瓦斯灰的粒度为0.1-2mm。

2)电炉采用兑加20%～60%的铁水冶炼。

3）电炉炉料熔清60%左右，局部形成熔池后，电炉的氧枪喷吹系统，开始喷吹高炉瓦斯灰进行脱碳和脱磷冶炼操作。

4)电炉脱碳和脱磷任务结束，熔池内的碳含量较低时，将喷吹高炉瓦斯灰的操作切换为正常的喷吹碳粉作业，直到电炉的冶炼结束。

Claims

1.一种电炉兑加铁水喷吹高炉瓦斯灰的工艺，电炉采用喷吹碳粉作为泡沫渣操作的主要工艺手段，其特征在于工艺步骤如下：1、将炼铁厂产生的瓦斯灰拉运到电炉生产线，加入到其中的1个空的碳粉喷吹罐内；2、电炉采用兑加20%～60%的铁水冶炼；3、电炉炉料熔清60%左右，局部形成熔池后，电炉的氧枪喷吹系统，开始喷吹高炉瓦斯灰进行脱碳和脱磷冶炼操作；4、电炉脱碳和脱磷任务结束，熔池内的碳含量较低时，将喷吹高炉瓦斯灰的操作切换为正常的喷吹碳粉作业，直到电炉的冶炼结束；其中所述的碳粉喷吹罐为两个，容量均为20立方米。