CN109022644A - 一种全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收的方法 - Google Patents

一种全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收的方法，用脱碳炉渣返回脱磷炉循环使用，脱磷炉渣中的FeO脱除脱硫渣中的硫，补加碳粉还原高温液态炉渣中剩余的FeO和P2O5，并利用钢渣余热达到回收铁的目的，以废治废，还可以利用二者反应生成气体减少渣铁板结。处理完结后的转炉渣作为预熔渣与含铁冷却料返回转炉重新应用。混合处理过程同时进行所述转炉渣的气态磷回收，经氧化水合处理，转变为磷酸和CO2无害气体。

Description

一种全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收的方法
技术领域
本发明涉及一种全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收的方法，属于炼钢精炼技术领域。
背景技术
转炉渣是转炉炼钢生产的副产品，它浓聚了炉料被氧化后所形成的氧化物及硫化物，主要包括被侵蚀的炉衬及炉衬材料；金属炉料带入的杂质，如泥沙等；为调整钢渣性质所加入的造渣材料及助熔剂，如石灰石、铁矿石、萤石等。在炼钢工艺中，每吨钢产生的转炉渣为80～120kg，转炉钢渣作为冶金工业的主要废弃物，每年排放量非常大。
据统计，2014年我国堆弃的钢渣约为1.3亿吨，过去五年堆弃量在10亿吨以上。这势必造成占用土地，淤塞河流，破坏生态，污染环境及浪费资源的现象。脱硫渣由于硫含量高，返回烧结使用易造成烧结烟气硫超标，造成烧结回用困难，且脱硫渣中的碳难以利用。脱磷渣由于磷含量高，返回烧结易造成磷富集，且不利于资源化。此外，目前钢渣综合利用率仅为22％左右，且主要用于钢渣微粉及水泥原料，钢渣中FeO占20％左右，其中的FeO皆未能有效回收。因此，对钢铁冶金炉渣综合治理，回收其中有价元素，寻找高附加值利用方式，是钢铁冶金工业面临的重要问题。特别对于全三脱工艺下，脱硫渣、脱磷渣及脱碳渣的综合处理，是亟待解决的重中之重。
专利号为201511022546.8的专利《一种利用煤气还原转炉渣及炉渣循环利用的方法》以煤气为还原介质热态还原，热态还原处理过程同时进行所述转炉渣的余热回收与气态磷回收工作。
专利号为200610012514.4的专利《转炉溅渣护炉过程中气化脱除熔渣中磷的方法》在溅渣护炉前，向熔池中加入适量脱磷剂，在溅渣过程中，高压氮气通过氧枪后产生巨大冲击力，将炉内熔渣击碎成颗粒飞溅起来挂于炉衬，此过程为固(焦炭)-气(氮气)-液(熔渣)之间的反应、以及熔渣内部的化学反应提供了良好的动力学条件，使熔渣中的磷得以通过化学反应进入气相脱除，气化脱磷剂分碳质脱磷剂和硅质脱磷剂两种，碳质更具有工业应用现实意义，经多年实验室基础实验和钢铁企业工业试验，气化脱磷率达到40％水平，留渣率80％以上，吨炉渣量平均为50～70kg/t，取得了良好的效果。
专利为201510561089.3的专利《一种用转炉煤气溅渣护炉作业的方法》采用转炉煤气代替氮气进行转炉溅渣护炉作业，实现溅渣护炉作业时快速高效气化脱磷，降低炼钢成本。
专利号为20051009027.6的专利《一种从钢渣矿粉中回收铁的方法》采用破碎、逐级磨细和逐级磁选的方法将铁从钢渣中分离出来而回收，然而渣中FeO中的Fe不能磁选分离，该方法Fe的回收率并不高。
专利号为201010139211.5的专利《一种从钢渣中会回收铁的设备及方法》将钢渣在贫化炉中进行还原，该方法能够实现较高的铁回收率，然而投资成本较高。
以上专利分别公布了脱磷和铁的还原回收的主要方法，然而目前尚未见全三脱炉渣的脱硫、脱磷与铁的还原回收综合处理方法。
发明内容
针对上述全三脱工艺中脱硫渣、脱磷渣的综合治理及还原回收铁所带来的问题，本发明提供了一种全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收的方法，用脱碳炉渣返回脱磷炉循环使用，脱磷炉渣中的FeO氧化脱除脱硫渣中的硫，补加碳粉并利用钢渣余热还原高温液态炉渣中剩余的FeO和P2O5，方法简单易行；还可以利用反应生成CO气体减少渣钢板结。处理完结后的转炉渣作为预熔渣与含铁冷却料返回转炉重新应用。混合处理过程同时进行所述转炉渣的气态磷回收，经氧化水合处理，转变为磷酸和CO2无害气体。
本发明提供了一种全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收的方法，其包括：
(1)脱碳转炉出钢结束，将热态脱碳渣出渣后送入脱磷炉；
(2)脱磷转炉冶炼结束，将脱磷炉渣向渣罐中出渣，再送入装有脱硫渣的焖渣罐，同时补加碳粉；
(3)反应平稳后，向所述焖渣罐打水；
(4)将所述焖渣罐内的混合渣送至焖渣坑，使用翻渣工具使其均匀，并打水焖渣；
(5)将降温后的混合渣破粹、磁选并分离金属铁。
根据本发明所述全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收的方法，其中脱磷渣的物理成分重量百分比，炉渣碱度R＝CaO/SiO2＝1.0-3.0，CaO＝20.0-40.0％，SiO2＝10.0-30.0％，FeO＝8.0-30.0％，MgO＝5.0-10.0％，P2O5＝1.5-8.0％；脱硫渣的物理成分重量百分比，R＝CaO/SiO2＝3.0-12.0，CaO＝50.0-80.0％，SiO2＝5.0-20.0％，FeO＝3.0-12.0％，MgO＝1.0-4.0％，P2O5＝0-0.5％。
根据本发明所述全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收的方法，所述脱磷炉渣与所述脱硫渣在焖渣罐内混合反应脱硫，其中脱硫渣与脱磷渣混合比例为0.5～1。
当脱硫渣与脱硫渣热态混合时，发生以下反应：
3(Fe2O3)+(CaS)＝(CaO)+SO2+6(FeO)
根据本发明所述全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收的方法，补充碳粉炉渣脱磷及渣中铁氧化物还原，其中碳粉补加量根据钢渣量及钢渣中FeO，CaS及P2O5的含量确定。
当转炉渣的温度在1200～1300℃左右时，发生以下反应：
C+FeO＝Fe+CO
当转炉渣的温度在1200℃以上时，发生以下反应：
5C+3SiO2+Ca3(PO4)2＝3CaSiO3+1/2P4+5CO
CaS+3FeO＝3Fe+CaO+SO2
其中，根据该反应式可计算碳粉加入总量，还需考虑脱硫渣中存在一定量的碳，则碳粉补加量＝理论所需总量-脱硫渣中的碳量，优选约为脱磷渣总量的0.5％～2％。
根据本发明所述全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收的方法，其中步骤(2)中，可使用任何可用于翻渣混合的工具使焖渣坑中的混合物充分混合；本发明优选使用钩机。
进一步地，所述混合时间为0.3-0.8小时，优选为0.5小时。
根据本发明所述全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收的方法，焖渣罐所产生的SO2有害气体并入烧结脱硫烟道进行脱硫处理，焖渣坑所产生的CO及P4气体通过收集烟罩收集后，经氧化水合处理，转变为磷酸和CO2无害气体。
本发明的优点是简单易行，脱磷炉渣中的FeO氧化脱除脱硫渣中的硫，补加碳粉并利用钢渣余热还原高温液态炉渣中剩余的FeO和P2O5；还利用反应生成CO气体减少渣铁板结。处理完结后的转炉渣作为预熔渣与含铁冷却料返回转炉重新应用。混合处理过程同时进行所述转炉渣的气态磷回收，经氧化水合处理，转变为磷酸和CO2无害气体。
附图说明
图1是本发明所述全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收方法的流程示意图。
实施例
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
脱碳炉冶炼结束后钢液出钢至钢包进入精炼冶炼，P2O5含量较低的脱碳渣(w(P2O5)≈1.5％)倒入渣罐，液态渣经由渣罐兑入脱磷炉后开始溅渣操作，液态渣溅干后开始加废钢和兑铁水进入下一次转炉双联操作。脱磷结束后，热态渣倒入渣罐，并运送至脱硫渣焖渣罐，加入已经装有1/2的脱硫渣的焖渣罐中，渣罐中加入碳粉1.0t。反应平稳后，向焖渣罐打水。将渣罐运送至焖渣坑，用钩机进行翻渣混合；充分混合0.5h后，待渣面平稳，进行打水焖渣操作，后序破碎、磁选分离，获得Fe。
转炉使用24m3的渣罐，装满可容纳40t钢渣中。
通过该工艺获得的脱硫渣脱硫率约为60％，脱磷率约为40％，Fe的回收率大于95％。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收的方法，其包括：
(1)脱碳转炉出钢结束，将热态脱碳渣出渣后送入脱磷炉；
(2)脱磷转炉冶炼结束，将脱磷炉渣向渣罐中出渣，再送入装有脱硫渣的焖渣罐，同时补加碳粉；
(3)反应平稳后，向所述焖渣罐打水；
(4)将所述焖渣罐内的混合渣送至焖渣坑，使用翻渣工具使其均匀，并打水焖渣；
(5)将降温后的混合渣破粹、磁选并分离金属铁。
2.如权利要求1所述的全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收方法，其特征在于，所述脱磷渣的物理成分重量百分比，炉渣碱度R＝CaO/SiO2＝1.0-3.0，CaO＝20.0-40.0％，SiO2＝10.0-30.0％，FeO＝8.0-30.0％，MgO＝5.0-10.0％，P2O5＝1.5-8.0％。
3.如权利要求1所述的全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收方法，其特征在于，所述脱硫渣的物理成分重量百分比，R＝CaO/SiO2＝3.0-12.0，CaO＝50.0-80.0％，SiO2＝5.0-20.0％，FeO＝3.0-12.0％，MgO＝1.0-4.0％，P2O5＝0-0.5％。
4.如权利要求1-3任一权利要求所述的全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收方法，其特征在于，所述脱硫渣与所述脱磷渣混合的比例为0.5～1.0。
5.如权利要求4所述的全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收方法，其特征在于，所述碳粉补加量根据钢渣量及钢渣中FeO，CaS及P2O5的含量确定。
6.如权利要求5所述的全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收方法，其特征在于，所述碳粉补加量优选约为脱磷渣总量的0.5％～2％。
7.如权利要求4所述的全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收方法，其特征在于，步骤(4)中可使用任何可用于翻渣混合的工具所述焖渣坑中的混合物充分混合。
8.如权利要求7所述的全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收方法，其特征在于，优选使用钩机使所述焖渣坑中的混合物充分混合。
9.如权利要求8所述的全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收方法，其特征在于，所述混合物充分混合的时间为0.3-0.8小时。
10.如权利要求9所述的全三脱工艺中炉渣脱硫脱磷协同铁素回收方法，其特征在于，所述混合时间优选为0.5小时。
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