CN108913826A - 一种浸水热焖消解钢渣中f-CaO的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种浸水热焖消解钢渣中f‑CaO的方法,所述的方法是在热焖容器顶部喷水，下部逐步浸水产生饱和水蒸气，容器内上下部同时产生饱和水蒸气充分与f‑CaO接触，随着打水进行，容器内水位逐渐上升，利用高温水浴与细化钢渣中f‑CaO接触，使f‑CaO消解反应充分进行，钢渣通过该方法处理后，稳定降低钢尾渣中游离氧化钙含量至3.0%以下，弥补了常规钢渣无压热焖处理工艺存在的固有工艺缺陷，消除钢渣的不稳定性，性能指标满足水泥、建材等行业标准要求，可用于生产钢渣粉、建材产品和道路工程等领域，为钢渣资源化利用创造了有利条件。

Description

一种浸水热焖消解钢渣中f-CaO的方法
技术领域
本发明属于钢渣热焖技术领域，具体涉及一种浸水热焖消解钢渣中f-CaO的方法。
背景技术
钢渣作建筑材料使用时，对钢渣中f-CaO、浸水膨胀率、金属含量等指标有严格要求，钢尾渣中f-CaO含量越低，钢渣浸水膨胀率越低，稳定性越好，应用于建筑物中，其稳定性才能保证建筑物的安全，因此，解决安定性的问题是钢渣用作建筑材料的关键和难点，而转炉渣f-CaO大多数超过5%，常规热焖技术存在蒸汽发生量不足、饱和度不够等问题，加之转炉终渣中不可避免地会夹杂钢水、死烧过烧石灰，含有大量结构致密熔点高的C2S、C3S等复杂化合物等，钢渣中的游离氧化钙（f-CaO）平均含量难于消解到3%以下，钢尾渣f-CaO指标达不到国标GB/T20491—2006、GBT258242010、冶标YBT41872009等标准要求，难以用于道路工程、混凝土、水泥等建材中。
常规钢渣热焖处理工艺中，打水产生的高温饱和蒸汽在上部被很快排走，热焖打水前中期对罐内中下部的钢渣不能实现有效接触，另外，上部钢渣打水粉化后容易堵塞钢渣之间的缝隙，阻碍后续打水正常均匀向中下部渗透，产生水蒸气不能正常上行与钢渣作用，导致热焖后出渣过程中池内局部仍然存在高温红渣现象，f-CaO消解反应无法充分进行。此外，还有部分钢渣热焖处理方法中要求热焖容器中保持一定的蒸汽压强，但是这种处理方法就有可能在密闭的热焖容器内形成高温、高压，有发生爆炸的危险。发生爆炸时闷渣盖掀起，钢渣四溅，易发生钢渣伤人事故。
为此，研发一种能够解决上述问题的浸水热焖消解钢渣中f-CaO的方法是非常关键的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种浸水热焖消解钢渣中f-CaO的方法。
本发明的目的是这样实现的，包括以下步骤：
1）钢渣细化及醒渣处理：分批次将液态钢渣倒入准备好的热焖容器中，并搅拌破碎，在倒入钢渣的同时对每批钢渣初步打水，打水流量3~5m3/h，时间3~5min，热焖容器装渣到其容量的60~70%后总体打水，打水流量3~5m3/h，时间12~20min，控制容器内钢渣温度850~1000℃；
2）浸水热焖：盖上热焖容器盖，连续打水，打水流量为8~10m3/h，打水时间不少于8h，总打水量为64~80 m3，水量的50~70%转化为蒸汽排走，其余液态水经过热焖容器壁和钢渣的间隙向容器底部聚集；
3）出渣：热焖完成后，将钢渣取出热焖容器即可。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1、本发明在热焖前先细化钢渣，避免了钢渣在冷却过程中形成隔层、包裹或大块，水分难以渗透其中的情况，提高了热焖的效率以及钢渣的产品质量。
2、本发明在热焖容器顶部喷水，下部逐步浸水并产生饱和水蒸气，容器内上下部同时产生饱和水蒸气充分与f-CaO接触，随着打水进行，池内水位逐渐上升并产生蒸汽，利用高温蒸汽与钢渣中f-CaO接触，使f-CaO消解反应充分进行，钢渣通过该方法处理后，稳定降低钢尾渣中游离氧化钙含量至3.0%以下，消除钢渣的不稳定性，性能指标满足水泥、建材等行业标准要求，可用于生产钢渣粉、建材产品和道路工程等领域，为钢渣资源化利用创造了有利条件。
3、本发明采用氮气气淬预处理钢渣，液态钢渣在高速氮气流强大的冲击力和冷却力的作用下，通过颗粒之间的摩擦、碰撞和剪切的作用达到细化钢渣的目的；与传统工艺相比气淬工艺的优点在于细化效果好，可节省对钢渣二次细化的费用。
4、本发明采用无压热焖工艺，在整个钢渣处理过程中保证热焖容器中处于无压状态，从根本上杜绝了热焖容器爆炸的可能，保证了钢厂人员以及财产的安全，同时减少了对热焖容器的损耗，使生产过程中的成本降低。
5、本发明在浸水热焖完成后，排水继续热焖，充分利用了钢渣的余热，在提高热焖效率的同时也节约了成本，并使钢渣资源得到最大程度的利用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明所述的浸水热焖消解钢渣中f-CaO的方法，包括以下步骤：
1）钢渣细化及醒渣处理：分批次将液态钢渣倒入准备好的热焖容器中，并搅拌破碎，在倒入钢渣的同时对每批钢渣初步打水，打水流量3~5m3/h，时间3~5min，热焖容器装渣到其容量的60~70%后总体打水，打水流量3~5m3/h，时间12~20min，控制容器内钢渣温度850~1000℃；
2）浸水热焖：盖上热焖容器盖，连续打水，打水流量为8~10m3/h，打水时间不少于8h，总打水量为64~80 m3，水量的50~70%转化为蒸汽排走，其余液态水经过热焖容器壁和钢渣的间隙向容器底部聚集；
3）出渣：热焖完成后，将钢渣取出热焖容器即可。
所述的热焖容器的长×宽×高分别为5m×7m×4.5m。
所述的热焖容器的上部设有排蒸汽口，热焖容器盖上设有打水雾化喷头。
所述的液态钢渣温度为1350～1550℃。
所述的分批次将液态钢渣倒入的过程中采用0.5MPa压力的氮气对液态渣流进行喷吹。
所述的搅拌破碎采用机械臂处理，粒径控制为10cm以下。
所述的分批次将液态钢渣倒入的过程中，控制每批次倒入的量为容器容量的2~4%。
所述的连续打水的总水量为64～80 m3。
所述的浸水热焖完成后，打开热焖容器排水阀排水，排水流量为20m3/h，排完水后继续热焖4h以上。
实施例1
1、渣处理车间内热焖罐建于地平面以下，尺寸为5m×7m×4.5m，热焖罐内部采用钢坯与热渣直接接触，钢坯用螺栓与混凝土壁固定，在混凝土壁与钢坯间采用耐热浇注料填充，起到隔热与辅助固定的作用，上部设有排蒸汽口，罐盖上设有打水雾化喷头。热焖池装渣前清理完后，关闭热焖池底部排水阀，在热焖池底铺垫厚度约720mm温度135℃以上的钢渣对池底进行干燥烘烤。
2、转炉冶炼出渣完成后，每冶炼一炉钢出一罐渣并运输至钢渣处理车间，出渣26罐，炉渣平均温度1382℃，钢渣处于液态。液态钢渣倒入步骤1准备好的热焖罐中，倾倒钢渣过程中采用0.5MPa压力的氮气对液态渣流进行喷吹，初步细化钢渣，用机械手搅拌破碎大块钢渣。
3、对步骤2装入的每罐钢渣打水，对高温钢渣进行初步醒渣处理，打水流量3.8m3/h，时间4分钟，热焖罐装渣到其罐容的68%后，进行最后醒渣处理，打水流量4.5m3/h，时间12－20分钟，罐内钢渣温度962℃。
4、步骤3完成后，盖上热焖罐盖，进行浸水热焖消解连续打水操作，浸水热焖消解供水量8.8m3/h，消解连续打水时间8小时，总打水量70.4 m3（打水流量理论以每罐渣体积110m3，空隙率30%，浸水气化率60%计算）。热焖打水约60%产生蒸汽排走，约40%的液态水经过热焖罐壁和钢渣间隙流向底部聚集，并与底部高温渣作用产生饱和蒸汽，蒸汽上行并与池内钢渣作用消解钢渣中f-CaO，不能蒸发的高温水随打水进行水位逐步上升，高温水浴对冷却后的钢渣继续发生作用，使f-CaO消解反应充分进行。
5、步骤4完成后，打开热焖罐排水阀排水，排水流量20m3/h（约6L/s），减少尘泥外排，排完罐内水后继续热焖至总时间12h，利用罐内消解反应余热对钢渣进一步烘蒸和沥水。
6、步骤5完成后，打开热焖罐盖用挖掘机取出钢渣并运送至钢渣库。取样分析钢尾渣中游离氧化钙2.32%。
实施例2
1、渣处理车间内热焖罐建于地平面以下，尺寸为5m×7m×4.5m，热焖罐内部采用钢坯与热渣直接接触，钢坯用螺栓与混凝土壁固定，在混凝土壁与钢坯间采用耐热浇注料填充，起到隔热与辅助固定的作用，上部设有排蒸汽口，罐盖上设有打水雾化喷头。热焖池装渣前清理完后，关闭热焖池底部排水阀，在热焖池底铺垫厚度约710mm温度146℃以上的钢渣对池底进行干燥烘烤。
2、转炉冶炼出渣完成后，每冶炼一炉钢出一罐渣并运输至钢渣处理车间，出渣28罐，炉渣平均温度1428℃，钢渣处于液态。液态钢渣倒入步骤1准备好的热焖罐中，倾倒钢渣过程中采用0.5MPa压力的氮气对液态渣流进行喷吹，初步细化钢渣，用机械手搅拌破碎大块钢渣。
3、对步骤2装入的每罐钢渣打水，对高温钢渣进行初步醒渣处理，打水流量5.0m3/h，时间5分钟。热焖罐装渣到其罐容的70%后，进行最后醒渣处理，打水流量5.0m3/h，时间20分钟，罐内钢渣温度850℃。
4、步3完成后，盖上热焖罐盖，进行浸水热焖消解连续打水操作，浸水热焖消解供水量8.0m3/h，消解连续打水时间8小时，总打水量64.0 m3（打水流量理论以每罐渣体积110m3，空隙率30%，浸水气化率60%计算）。热焖打水约60%产生蒸汽排走，约40%的液态水经过热焖罐壁和钢渣间隙流向底部聚集，并与底部高温渣作用产生饱和蒸汽，蒸汽上行并与池内钢渣作用消解钢渣中f-CaO，不能蒸发的高温水随打水进行水位逐步上升，高温水浴对冷却后的钢渣继续发生作用，使f-CaO消解反应充分进行。
5、步骤4完成后，打开热焖罐排水阀排水，排水流量20m3/h（约6L/s），减少尘泥外排，排完罐内水后继续热焖至总时间12h，利用罐内消解反应余热对钢渣进一步烘蒸和沥水。
6、步骤5完成后，打开热焖罐盖用挖掘机取出钢渣并运送至钢渣库。取样分析钢尾渣中游离氧化钙2.74%。
实施例3
1、渣处理车间内热焖罐建于地平面以下，尺寸为5m×7m×4.5m，热焖罐内部采用钢坯与热渣直接接触，钢坯用螺栓与混凝土壁固定，在混凝土壁与钢坯间采用耐热浇注料填充，起到隔热与辅助固定的作用，上部设有排蒸汽口，罐盖上设有打水雾化喷头。热焖池装渣前清理完后，关闭热焖池底部排水阀，在热焖池底铺垫厚度约685mm温度172℃以上的钢渣对池底进行干燥烘烤。
2、转炉冶炼出渣完成后，每冶炼一炉钢出一罐渣并运输至钢渣处理车间，出渣27罐，炉渣平均温度1392℃，钢渣处于液态。液态钢渣倒入步骤1准备好的热焖罐中，倾倒钢渣过程中采用0.5MPa压力的氮气对液态渣流进行喷吹，初步细化钢渣，用机械手搅拌破碎大块钢渣。
3、对步骤2装入的每罐钢渣打水，对高温钢渣进行初步醒渣处理，打水流量3.0m3/h，时间3分钟。热焖罐装渣到其罐容的65%后，进行最后醒渣处理，打水流量3.0m3/h，时间15分钟，罐内钢渣温度1000℃。
4、步骤3完成后，盖上热焖罐盖，进行浸水热焖消解连续打水操作，浸水热焖消解供水量10.0m3/h，消解连续打水时间8小时，总打水量80.0 m3（打水流量理论以每罐渣体积110m3，空隙率30%，浸水气化率60%计算）。热焖打水约60%产生蒸汽排走，约40%的液态水经过热焖罐壁和钢渣间隙流向底部聚集，并与底部高温渣作用产生饱和蒸汽，蒸汽上行并与池内钢渣作用消解钢渣中f-CaO，不能蒸发的高温水随打水进行水位逐步上升，高温水浴对冷却后的钢渣继续发生作用，使f-CaO消解反应充分进行。
5、步骤4完成后，打开热焖罐排水阀排水，排水流量20m3/h（约6L/s），减少尘泥外排，排完罐内水后继续热焖至总时间12h，利用罐内消解反应余热对钢渣进一步烘蒸和沥水。
6、步骤5完成后，打开热焖罐盖用挖掘机取出钢渣并运送至钢渣库。取样分析钢尾渣中游离氧化钙2.51%。
实施例4
一种浸水热焖消解钢渣中f-CaO的方法 ，包括以下步骤：
1）钢渣细化及醒渣处理：分批次将液态钢渣倒入准备好的热焖容器中，并搅拌破碎，在倒入钢渣的同时对每批钢渣初步打水，打水流量3m3/h，时间3min，热焖容器装渣到其容量的60%后总体打水，打水流量3m3/h，时间12min，控制容器内钢渣温度850℃；
2）浸水热焖：盖上热焖容器盖，连续打水，打水流量为8m3/h，打水时间不少于8h，总水量为容器容量的40%，以控制打水流量的50%转化为蒸汽排走，其余液态水经过热焖容器壁和钢渣的间隙向容器底部聚集；
3）出渣：热焖完成后，将钢渣取出热焖容器即可。分析经过处理的钢渣中游离氧化钙2.84%。
实施例5
一种浸水热焖消解钢渣中f-CaO的方法 ，包括以下步骤：
1）钢渣细化及醒渣处理：分批次将液态钢渣倒入准备好的热焖容器中，并搅拌破碎，在倒入钢渣的同时对每批钢渣初步打水，打水流量4m3/h，时间4min，热焖容器装渣到其容量的60~70%后总体打水，打水流量4m3/h，时间16min，控制容器内钢渣温度925℃；
2）浸水热焖：盖上热焖容器盖，连续打水，打水流量为9m3/h，打水时间不少于8h，总水量为容器容量的45%，以控制打水流量的60%转化为蒸汽排走，其余液态水经过热焖容器壁和钢渣的间隙向容器底部聚集；
3）出渣：热焖完成后，将钢渣取出热焖容器即可。分析经过处理的钢渣中游离氧化钙2.24%。
实施例6
1）钢渣细化及醒渣处理：分批次将液态钢渣倒入准备好的热焖容器中，并搅拌破碎，在倒入钢渣的同时对每批钢渣初步打水，打水流量5m3/h，时间5min，热焖容器装渣到其容量的70%后总体打水，打水流量5m3/h，时间20min，控制容器内钢渣温度1000℃；
2）浸水热焖：盖上热焖容器盖，连续打水，打水流量为10m3/h，打水时间不少于8h，总水量为容器容量的50%，以控制打水流量的70%转化为蒸汽排走，其余液态水经过热焖容器壁和钢渣的间隙向容器底部聚集；所述的浸水热焖完成后，打开热焖容器排水阀排水，排水流量为20m3/h，排完水后继续热焖4h以上；
3）出渣：热焖完成后，将钢渣取出热焖容器即可。分析经过处理的钢渣中游离氧化钙1.74%。
实施例7
一种浸水热焖消解钢渣中f-CaO的方法 ，包括以下步骤：
1）钢渣细化及醒渣处理：分批次将液态钢渣倒入准备好的热焖容器中，所述的分批次将液态钢渣倒入的过程中采用0.5MPa压力的氮气对液态渣流进行喷吹，并搅拌破碎，在倒入钢渣的同时对每批钢渣初步打水，打水流量3m3/h，时间3min，热焖容器装渣到其容量的60%后总体打水，打水流量3m3/h，时间12min，控制容器内钢渣温度850℃；所述的热焖容器的长×宽×高分别为5m×7m×4.5m；所述的热焖容器的上部设有排蒸汽口，热焖容器盖上设有打水雾化喷头。所述的液态钢渣温度为1350℃；所述的分批次将液态钢渣倒入的过程中采用0.5MPa压力的氮气对液态渣流进行喷吹；所述的搅拌破碎采用机械臂处理，粒径控制为10cm以下；所述的分批次将液态钢渣倒入的过程中，控制每批次倒入的量为容器容量的2%；
2）浸水热焖：盖上热焖容器盖，连续打水，打水流量为8m3/h，打水时间不少于8h，总水量为容器容量的40%。以控制打水流量的50%转化为蒸汽排走，其余液态水经过热焖容器壁和钢渣的间隙向容器底部聚集；
3）出渣：热焖完成后，将钢渣取出热焖容器即可。分析经过处理的钢渣中游离氧化钙2.34%。
实施例8
一种浸水热焖消解钢渣中f-CaO的方法 ，包括以下步骤：
1）钢渣细化及醒渣处理：分批次将液态钢渣倒入准备好的热焖容器中，所述的分批次将液态钢渣倒入的过程中采用0.5MPa压力的氮气对液态渣流进行喷吹，并搅拌破碎，在倒入钢渣的同时对每批钢渣初步打水，打水流量4m3/h，时间4min，热焖容器装渣到其容量的65%后总体打水，打水流量4m3/h，时间16min，控制容器内钢渣温度925℃；所述的热焖容器的长×宽×高分别为5m×7m×4.5m；所述的热焖容器的上部设有排蒸汽口，热焖容器盖上设有打水雾化喷头。所述的液态钢渣温度为1450℃；所述的分批次将液态钢渣倒入的过程中采用0.5MPa压力的氮气对液态渣流进行喷吹；所述的搅拌破碎采用机械臂处理，粒径控制为10cm以下；所述的分批次将液态钢渣倒入的过程中，控制每批次倒入的量为容器容量的3%；
2）浸水热焖：盖上热焖容器盖，连续打水，打水流量为9m3/h，打水时间不少于8h，总水量为容器容量的45%。以控制打水流量的60%转化为蒸汽排走，其余液态水经过热焖容器壁和钢渣的间隙向容器底部聚集；
3）出渣：热焖完成后，将钢渣取出热焖容器即可。分析经过处理的钢渣中游离氧化钙1.86%。
实施例9
一种浸水热焖消解钢渣中f-CaO的方法 ，包括以下步骤：
1）钢渣细化及醒渣处理：分批次将液态钢渣倒入准备好的热焖容器中，所述的分批次将液态钢渣倒入的过程中采用0.5MPa压力的氮气对液态渣流进行喷吹，并搅拌破碎，在倒入钢渣的同时对每批钢渣初步打水，打水流量5m3/h，时间5min，热焖容器装渣到其容量的70%后总体打水，打水流量5m3/h，时间20min，控制容器内钢渣温度1000℃；所述的热焖容器的长×宽×高分别为5m×7m×4.5m；所述的热焖容器的上部设有排蒸汽口，热焖容器盖上设有打水雾化喷头。所述的液态钢渣温度为1550℃；所述的分批次将液态钢渣倒入的过程中采用0.5MPa压力的氮气对液态渣流进行喷吹；所述的搅拌破碎采用机械臂处理，粒径控制为10cm以下；所述的分批次将液态钢渣倒入的过程中，控制每批次倒入的量为容器容量的4%；
2）浸水热焖：盖上热焖容器盖，连续打水，打水流量为10m3/h，打水时间不少于8h，总水量为容器容量的50%。以控制打水流量的70%转化为蒸汽排走，其余液态水经过热焖容器壁和钢渣的间隙向容器底部聚集；
3）出渣：热焖完成后，将钢渣取出热焖容器即可。分析经过处理的钢渣中游离氧化钙1.58%。
实施例10
一种浸水热焖消解钢渣中f-CaO的方法 ，包括以下步骤：
1）钢渣细化及醒渣处理：分批次将液态钢渣倒入准备好的热焖容器中，所述的分批次将液态钢渣倒入的过程中采用0.5MPa压力的氮气对液态渣流进行喷吹，并搅拌破碎，在倒入钢渣的同时对每批钢渣初步打水，打水流量5m3/h，时间5min，热焖容器装渣到其容量的70%后总体打水，打水流量5m3/h，时间20min，控制容器内钢渣温度1000℃；所述的热焖容器的长×宽×高分别为5m×7m×4.5m；所述的热焖容器的上部设有排蒸汽口，热焖容器盖上设有打水雾化喷头。所述的液态钢渣温度为1550℃；所述的分批次将液态钢渣倒入的过程中采用0.5MPa压力的氮气对液态渣流进行喷吹；所述的搅拌破碎采用机械臂处理，粒径控制为10cm以下；所述的分批次将液态钢渣倒入的过程中，控制每批次倒入的量为容器容量的4%；
2）浸水热焖：盖上热焖容器盖，连续打水，打水流量为10m3/h，打水时间不少于8h，总水量为容器容量的50%。以控制打水流量的70%转化为蒸汽排走，其余液态水经过热焖容器壁和钢渣的间隙向容器底部聚集；
3）浸水热焖完成后，打开热焖容器排水阀排水，排水流量为20m3/h，排完水后继续热焖4h。
4）出渣：热焖完成后，将钢渣取出热焖容器即可。分析经过处理的钢渣中游离氧化钙1.14%。

Claims (9)

1.一种浸水热焖消解钢渣中f-CaO的方法 ，其特征在于包括以下步骤：
1）钢渣细化及醒渣处理：分批次将液态钢渣倒入准备好的热焖容器中，并搅拌破碎，在倒入钢渣的同时对每批钢渣初步打水，打水流量3~5m3/h，时间3~5min，热焖容器装渣到其容量的60~70%后总体打水，打水流量3~5m3/h，时间12~20min，控制容器内钢渣温度850~1000℃；
2）浸水热焖：盖上热焖容器盖，连续打水，打水流量为8~10m3/h，打水时间不少于8h，水量的50~70%转化为蒸汽排走，其余液态水经过热焖容器壁和钢渣的间隙向容器底部聚集；
3）出渣：热焖完成后，将钢渣取出热焖容器即可。
2.根据权利要求1所述的浸水热焖消解钢渣中f-CaO的方法，其特征在于所述的热焖容器的长×宽×高分别为5m×7m×4.5m。
3.根据权利要求1所述的浸水热焖消解钢渣中f-CaO的方法，其特征在于所述的热焖容器的上部设有排蒸汽口，热焖容器盖上设有打水雾化喷头。
4.根据权利要求1所述的浸水热焖消解钢渣中f-CaO的方法，其特征在于步骤（1）中所述的液态钢渣温度为1350～1550℃。
5.根据权利要求1所述的浸水热焖消解钢渣中f-CaO的方法，其特征在于步骤（1）中所述的分批次将液态钢渣倒入的过程中采用0.5MPa压力的氮气对液态渣流进行喷吹。
6.根据权利要求1所述的浸水热焖消解钢渣中f-CaO的方法，其特征在于步骤（1）中所述的搅拌破碎采用机械臂处理，粒径控制为10cm以下。
7.根据权利要求1所述的浸水热焖消解钢渣中f-CaO的方法，其特征在于步骤（1）中所述的分批次将液态钢渣倒入的过程中，控制每批次倒入的量为容器容量的2~4%。
8.根据权利要求1所述的浸水热焖消解钢渣中f-CaO的方法，其特征在于步骤（2）中所述的连续打水的总水量为64～80 m3。
9.根据权利要求1所述的浸水热焖消解钢渣中f-CaO的方法，其特征在于步骤（2）所述的浸水热焖完成后，打开热焖容器排水阀排水，排水流量为20m3/h，排完水后继续热焖4h以上。
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