CN108193005B - 一种脱硫固废再循环利用的方法 - Google Patents

一种脱硫固废再循环利用的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种脱硫固废再循环利用的方法，包括以下步骤：a)将脱硫固废水淬后进行热闷，筛分后得到渣铁颗粒；b)将步骤a)得到的渣铁颗粒加入铁水中熔化，得到加入渣铁颗粒后的铁水；c)将步骤b)得到的加入渣铁颗粒后的铁水进行脱硫处理，分别得到表面无残渣的铁水和脱硫渣。与现有技术相比，本发明提供的方法改变脱硫固废替代废钢在转炉使用的工艺路线，避免出钢后钢水增硫现象，同时节省了LF炉脱硫的高成本及大能耗；同时，铁水温度下MgS不进行氧化分解反应，从而有效回收脱硫固废中的Fe，实现脱硫固废的循环利用，减少了废弃物对环境的污染；并且本发明提供的方法能够保证钢水成分合格。

Description

一种脱硫固废再循环利用的方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，更具体地说，是涉及一种脱硫固废再循环利用的方法。
背景技术
脱硫固废是铁水预处理过程的副产物，如乌克兰黑色冶金研究院开发的单喷颗粒镁铁水预脱硫工艺，利用镁粉与铁水中的硫反应，在铁水温度生成稳定的MgS化合物，再通过扒渣的方式进行渣铁分离，从而达到降低铁水中硫含量的目的，脱硫后铁水需要进行扒渣操作，在扒渣过程中部分铁水随铁渣进入渣罐，液态的铁水沉积凝固，形成大块的渣坨，脱硫固废成为脱硫生产过程的副产品。由于渣铁分离效果不好，在扒渣过程中部分铁水被铁渣包裹，随铁渣进入渣罐，由于渣罐内铁水的不断沉积凝固，形成单重较大的渣铁混合物。一方面，由于脱硫固废单重过大无法直接消化，长期闲置在渣场，不仅占用大量土地，而且造成了环境的污染；另一方面，由于脱硫固废TFe含量大于50％，长期积压的固废造成严重的资源浪费。
现有技术处理脱硫固废的方法主要是采用机械破碎成小块，即脱硫渣铁代替废钢，作为炼钢行业转炉冶炼过程中的一种原料，其缺点是采用脱硫渣铁进行冶炼会导致钢水中硫含量增加，严重影响钢材的质量。因此，现有在使用脱硫渣铁作为废钢进行转炉冶炼过程中，加入LF炉工艺进行脱硫。
但是，上述工艺虽然将钢水中的硫去除，但成本高、能耗大；更重要的是，脱硫固废内硫以MgS的化合状态存在，在钢水的温度下发生氧化反应，生成更稳定的MgO化合物，参见式(I)～(II)所示：
镁脱硫反应：Mg(g)+[S]＝(MgS)－△H 式(I)；
硫化镁氧化反应：(MgS)+[O]＝(MgO)+[S]－△H 式(II)；
([]表示在钢中，()表示在渣中，+△H表示放热，－△H表示吸热)；
从而使硫元素进入钢水中造成钢水增硫，影响钢水成分。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种脱硫固废再循环利用的方法，能够实现脱硫固废的循环利用，成本低、能耗小，并且能够保证钢水成分合格。
本发明提供了一种脱硫固废再循环利用的方法，包括以下步骤：
a)将脱硫固废水淬后进行热闷，筛分后得到渣铁颗粒；
b)将步骤a)得到的渣铁颗粒加入铁水中熔化，得到加入渣铁颗粒后的铁水；
c)将步骤b)得到的加入渣铁颗粒后的铁水进行脱硫处理，分别得到表面无残渣的铁水和脱硫渣。
优选的，步骤a)中所述脱硫固废的硫含量为0.5％～5％，铁含量为50％～80％。
优选的，步骤a)中所述热闷的温度为600℃～800℃，时间为6h～10h。
优选的，步骤a)中所述水淬的方式为打水冷却。
优选的，所述打水冷却的打水量为脱硫固废质量的5倍～15倍。
优选的，步骤a)中所述筛分的粒度为小于等于50cm。
优选的，步骤b)中所述铁水的初始温度为1320℃～1380℃，初始硫含量为0.020％～0.035％。
优选的，步骤b)中所述渣铁颗粒的加入质量为铁水质量的1.5％～3.5％。
优选的，步骤b)中所述将得到的渣铁颗粒加入铁水中熔化的过程具体为：
将得到的渣铁颗粒加入铁水包，将铁水包开至受铁位出铁，利用铁水流的搅拌力与温度将所述渣铁颗粒熔化。
优选的，步骤b)中所述加入渣铁颗粒后的铁水的温度为1280℃～1340℃，硫含量为0.035％～0.050％。
本发明提供了一种脱硫固废再循环利用的方法，包括以下步骤：a)将脱硫固废水淬后进行热闷，筛分后得到渣铁颗粒；b)将步骤a)得到的渣铁颗粒加入铁水中熔化，得到加入渣铁颗粒后的铁水；c)将步骤b)得到的加入渣铁颗粒后的铁水进行脱硫处理，分别得到表面无残渣的铁水和脱硫渣。与现有技术相比，本发明提供的方法改变脱硫固废替代废钢在转炉使用的工艺路线，避免出钢后钢水增硫现象，同时节省了LF炉脱硫的高成本及大能耗；同时，铁水温度下MgS不进行氧化分解反应，从而有效回收脱硫固废中的Fe，实现脱硫固废的循环利用，减少了废弃物对环境的污染；并且本发明提供的方法能够保证钢水成分合格。实验结果表明，本发明提供的方法对脱硫固废再循环利用的同时，后续转炉炼钢的钢水硫含量不超过0.011％。
另外，本发明提供的方法对原钢铁冶炼工艺影响小，投资小、见效快、易操作，并且对环境友好，适合工业化应用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种脱硫固废再循环利用的方法，包括以下步骤：
a)将脱硫固废水淬后进行热闷，筛分后得到渣铁颗粒；
b)将步骤a)得到的渣铁颗粒加入铁水中熔化，得到加入渣铁颗粒后的铁水；
c)将步骤b)得到的加入渣铁颗粒后的铁水进行脱硫处理，分别得到表面无残渣的铁水和脱硫渣。
本发明首先将脱硫固废水淬后进行热闷，筛分后得到渣铁颗粒。在本发明中，所述脱硫固废采用本领域技术人员熟知的铁水脱硫处理后的固体废弃物，如脱硫站扒渣完毕后置于渣罐内的热态红渣。在本发明中，所述脱硫固废的硫含量优选为0.5％～5％，更优选为0.8％～1.5％；所述脱硫固废的铁含量优选为50％～80％，更优选为60％～70％。
在本发明中，所述水淬的方式优选为打水冷却。在本发明中，所述打水冷却的打水量优选为脱硫固废质量的5倍～15倍；在本发明优选的实施例中，所述脱硫固废的质量为1.5t，所述打水冷却的打水量为15t；在本发明另一个优选的实施例中，所述脱硫固废的质量为1.2t，所述打水冷却的打水量为13t；在本发明另一个优选的实施例中，所述脱硫固废的质量为1.7t，所述打水冷却的打水量为16t。
在本发明中，所述热闷的温度优选为600℃～800℃，更优选为650℃～730℃；所述热闷的时间优选为6h～10h，更优选为8h。
本发明采用将脱硫固废水淬后进行热闷，充分利用余热资源，使脱硫固废充分分解，能够完全将脱硫固废冷却并粉化，从而实现脱硫固废的环境友好型破碎，避免形成大块的脱硫渣铁。
在本发明中，所述筛分的方式优选为磁选，本发明对此没有特殊限制。在本发明中，所述筛分的粒度优选为小于等于50cm。
得到所述渣铁颗粒后，本发明将得到的渣铁颗粒加入铁水中熔化，得到加入渣铁颗粒后的铁水。在本发明中，所述铁水的初始温度优选为1320℃～1380℃，更优选为1325℃～1360℃；所述铁水的初始硫含量优选为0.020％～0.035％，更优选为0.022％～0.031％。
在本发明中，所述渣铁颗粒的加入质量优选为铁水质量的1.5％～3.5％；在本发明优选的实施例中，所述铁水质量为150t，所述渣铁颗粒的加入质量为2.5t；在本发明另一个优选的实施例中，所述铁水质量为148t，所述渣铁颗粒的加入质量为5t；在本发明另一个优选的实施例中，所述铁水质量为149t，所述渣铁颗粒的加入质量为2.5t。
在本发明中，所述将得到的渣铁颗粒加入铁水中熔化的过程优选具体为：
将得到的渣铁颗粒加入铁水包，将铁水包开至受铁位出铁，利用铁水流的搅拌力与温度将所述渣铁颗粒熔化。本发明将上述渣铁颗粒加入铁水中，利用铁水流的搅拌力与温度将所述渣铁颗粒熔化，同时保证所述渣铁颗粒的加入不会影响铁水的温度及硫含量。
在本发明中，所述加入渣铁颗粒后的铁水的温度优选为1280℃～1340℃，更优选为1315℃～1340℃；所述加入渣铁颗粒后的硫含量优选为0.035％～0.050％，更优选为0.035％～0.039％。
得到所述加入渣铁颗粒后的铁水后，本发明将得到的加入渣铁颗粒后的铁水进行脱硫处理，分别得到表面无残渣的铁水和脱硫渣。本发明对所述脱硫处理的过程没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的单喷颗粒镁铁水预脱硫工艺即可。其中，所述表面无残渣的铁水取样检测后进行转炉炼钢；所述脱硫渣循环至渣罐内。
本发明提供了一种脱硫固废再循环利用的方法，包括以下步骤：a)将脱硫固废水淬后进行热闷，筛分后得到渣铁颗粒；b)将步骤a)得到的渣铁颗粒加入铁水中熔化，得到加入渣铁颗粒后的铁水；c)将步骤b)得到的加入渣铁颗粒后的铁水进行脱硫处理，分别得到表面无残渣的铁水和脱硫渣。与现有技术相比，本发明提供的方法改变脱硫固废替代废钢在转炉使用的工艺路线，避免出钢后钢水增硫现象，同时节省了LF炉脱硫的高成本及大能耗；同时，铁水温度下MgS不进行氧化分解反应，从而有效回收脱硫固废中的Fe，实现脱硫固废的循环利用，减少了废弃物对环境的污染；并且本发明提供的方法能够保证钢水成分合格。实验结果表明，本发明提供的方法对脱硫固废再循环利用的同时，后续转炉炼钢的钢水硫含量不超过0.011％。
另外，本发明提供的方法对原钢铁冶炼工艺影响小，投资小、见效快、易操作，并且对环境友好，适合工业化应用。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的脱硫固废为脱硫站扒渣完毕后置于渣罐内的热态红渣。
实施例1
实施例1所用的脱硫固废的质量为1.5t，温度为682℃，硫含量为0.82％，铁含量为67.20％。
(1)将渣罐中的脱硫固废进行打水冷却，打水量为15t，再热闷8h；然后通过起重机将渣罐倾翻到脱硫渣翻渣区淋水，经过电磁吸盘选铁，磁选后得到粒度≤50cm的渣铁颗粒；之后，运送至倒罐站备用。
(2)将2.5t步骤(1)得到的渣铁颗粒加入150t铁水包，将铁水包开至受铁位出铁，利用铁水流的搅拌力与温度将所述渣铁颗粒熔化，得到加入渣铁颗粒后的铁水，并取样测试加入渣铁颗粒后的铁水温度及硫含量；
铁水的初始温度为1325℃，铁水初始硫含量为0.031％；
加入渣铁颗粒后的铁水温度1315℃，加入渣铁颗粒后的铁水硫含量为0.039％；
之后，利用天车将加入渣铁颗粒后的铁水运送至脱硫站。
(3)脱硫站将步骤(2)得到的加入渣铁颗粒后的铁水进行脱硫处理，分别得到表面无残渣的铁水和脱硫渣；其中，所述表面无残渣的铁水取样检测后进行转炉炼钢，所述脱硫渣循环至渣罐内。
经检测，所述表面无残渣的铁水硫含量为0.012％；所述转炉炼钢的钢水硫含量为0.011％，钢水成分合格。
实施例2
实施例2所用的脱硫固废的质量为1.2t，温度为721℃，硫含量为1.20％，铁含量为65.40％。
(1)将渣罐中的脱硫固废进行打水冷却，打水量为13t，再热闷8h；然后通过起重机将渣罐倾翻到脱硫渣翻渣区淋水，经过电磁吸盘选铁，磁选后得到粒度≤50cm的渣铁颗粒；之后，运送至倒罐站备用。
(2)将5t步骤(1)得到的渣铁颗粒加入148t铁水包，将铁水包开至受铁位出铁，利用铁水流的搅拌力与温度将所述渣铁颗粒熔化，得到加入渣铁颗粒后的铁水，并取样测试加入渣铁颗粒后的铁水温度及硫含量；
铁水的初始温度为1360℃，铁水初始硫含量为0.022％；
加入渣铁颗粒后的铁水温度1340℃，加入渣铁颗粒后的铁水硫含量为0.035％；
之后，利用天车将加入渣铁颗粒后的铁水运送至脱硫站。
(3)脱硫站将步骤(2)得到的加入渣铁颗粒后的铁水进行脱硫处理，分别得到表面无残渣的铁水和脱硫渣；其中，所述表面无残渣的铁水取样检测后进行转炉炼钢，所述脱硫渣循环至渣罐内。
经检测，所述表面无残渣的铁水硫含量为0.014％；所述转炉炼钢的钢水硫含量为0.010％，钢水成分合格。
实施例3
实施例3所用的脱硫固废的质量为1.7t，温度为652℃，硫含量为1.30％，铁含量为64.3％。
(1)将渣罐中的脱硫固废进行打水冷却，打水量为16t，再热闷8h；然后通过起重机将渣罐倾翻到脱硫渣翻渣区淋水，经过电磁吸盘选铁，磁选后得到粒度≤50cm的渣铁颗粒；之后，运送至倒罐站备用。
(2)将2.5t步骤(1)得到的渣铁颗粒加入149t铁水包，将铁水包开至受铁位出铁，利用铁水流的搅拌力与温度将所述渣铁颗粒熔化，得到加入渣铁颗粒后的铁水，并取样测试加入渣铁颗粒后的铁水温度及硫含量；
铁水的初始温度为1343℃，铁水初始硫含量为0.025％；
加入渣铁颗粒后的铁水温度1330℃，加入渣铁颗粒后的铁水硫含量为0.036％；
之后，利用天车将加入渣铁颗粒后的铁水运送至脱硫站。
(3)脱硫站将步骤(2)得到的加入渣铁颗粒后的铁水进行脱硫处理，分别得到表面无残渣的铁水和脱硫渣；其中，所述表面无残渣的铁水取样检测后进行转炉炼钢，所述脱硫渣循环至渣罐内。
经检测，所述表面无残渣的铁水硫含量为0.009％；所述转炉炼钢的钢水硫含量为0.008％，钢水成分合格。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种脱硫固废再循环利用的方法，包括以下步骤：
a)将脱硫固废水淬后进行热闷，筛分后得到渣铁颗粒；
b)将步骤a)得到的渣铁颗粒加入铁水中熔化，得到加入渣铁颗粒后的铁水；所述铁水的初始温度为1320℃～1380℃，初始硫含量为0.020％～0.035％；所述渣铁颗粒的加入质量为铁水质量的1.5％～3.5％；
c)将步骤b)得到的加入渣铁颗粒后的铁水进行脱硫处理，分别得到表面无残渣的铁水和脱硫渣；所述加入渣铁颗粒后的铁水的温度为1280℃～1340℃，硫含量为0.035％～0.050％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a)中所述脱硫固废的硫含量为0.5％～5％，铁含量为50％～80％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a)中所述热闷的温度为600℃～800℃，时间为6h～10h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a)中所述水淬的方式为打水冷却。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述打水冷却的打水量为脱硫固废质量的5倍～15倍。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a)中所述筛分的粒度为小于等于50cm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b)中所述将得到的渣铁颗粒加入铁水中熔化的过程具体为：
将得到的渣铁颗粒加入铁水包，将铁水包开至受铁位出铁，利用铁水流的搅拌力与温度将所述渣铁颗粒熔化。
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