CN110655942A - 一种添加钢渣参与煤的焦化过程制备高反应性焦炭的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种添加钢渣参与煤的焦化过程制备高反应性焦炭的方法，包括：1)干燥：将炼钢钢渣干燥至水分含量小于1％；钢渣干燥前主要物质含量：CaO：32‑36％、TFe：25‑28％、MgO：10‑13％、SiO2：10‑12％；2)筛分：将干燥后的钢渣进行筛分操作，粒度小于0.4mm的筛下物作为物料使用，去除大颗粒的筛上物；3)物料破碎与混合：将粒度小于5mm及Ad＝7‑9％、VMd＝25‑29％的基础配合煤进行破碎至粒度小于2mm，将钢渣与煤搅拌混合，钢渣量为煤量的1.5‑5％；4)产品制备：向混合料中配入水分至4‑6％，再将混合物加入焦炉进行炭化，待焦炭成熟后冷却，获得高反应性焦炭。

Description

一种添加钢渣参与煤的焦化过程制备高反应性焦炭的方法
技术领域
本发明属于煤高温热解成焦以及冶金废渣的资源化综合利用及环境保护的技术领域，具体涉及一种添加钢渣参与煤的焦化过程制备高反应性焦炭的方法。
背景技术
钢渣的合理利用和有效回收是现代钢铁工业技术进步的重要标志之一，是钢铁企业解决废钢短缺，降低生产成本，提高企业经济效益的一项重要措施，也是保护环境，减少污染、化害为利、变废为宝、利国利民的良策。
钢渣是炼钢过程中的必然副产物，其排出量约为粗钢产量的15％～20％，我国钢渣目前的利用率还比较低。近几年我国钢铁行业快速发展，2015年粗钢产量达10.5亿t，产量居世界第一位，按吨钢产渣10％～20％计算，全年产渣量为10500～21000万t以上。如按吨渣含金属铁10％计，则留在渣中的金属量达1050～2100万t以上。据统计我国历年堆放的各种黑色金属冶炼渣约2亿多t，每年仍有近千万吨的新渣弃置渣场，与农业争地。
钢渣的利用途径大致可分为内循环和外循环，内循环指钢渣在钢铁企业内部利用，作为烧结矿的原料和炼钢的返回料。钢渣的外循环主要是指用于建筑建材行业。
钢渣返烧结主要是利用钢渣中的残钢、氧化铁、氧化镁、氧化钙、氧化锰等有益成分，而且可以作为烧结矿的增强剂，因为它本身是熟料，且含有一定数量的铁酸钙，对烧结矿的强度有一定的改善作用，另外转炉渣中的钙、镁均以固溶体形式存在，代替溶剂后，可降低溶剂(石灰石、白云石、菱镁石)消耗，使烧结过程碳酸盐分解热减少，降低烧结固体燃料消耗。配加转炉渣的烧结矿可改善高炉的流动性，增加铁的还原产量。但是配矿工艺对返烧结有影响，过度使用会造成P等有害元素的富集，配加转炉渣的烧结矿品位、碱度有所降低。研究表明，当高炉炉料使用100％自熔性球团矿时，5％转炉渣作为溶剂加入会引起高炉运行不畅，原因是明显影响球团矿的软熔特性，增大软熔温度间隔，使炉渣粘性有增大趋势。另外钢渣的成分波动较大，烧结配矿时要求钢渣各种氧化物成分波动≤±2％，粒度要求一般小于3mm，钢渣在成分上很难满足要求，对钢渣破碎和筛分的要求也高。由于这些不利因素存在，尤其是各大钢铁公司普遍采用富矿冶炼，推行精料入炉方针，同时要求炼铁和炼钢工序的能耗和材料消耗指标不断降低，致使返回烧结利用的钢渣量越来越低。
钢渣中含游离CaO低，含磷高而不适宜用作熔剂的钢渣可以考虑用作筑路材料，建筑材料等，如生产水泥，混凝土掺和料等等，公开号为CN1369451A、CN1465538A、CN86107185A和CN87100826A的中国专利文献，均是针对钢渣特性，利用钢渣来制备用于建筑的水泥产品和铺路填充料。同时钢渣也可以用来制备一些粘合剂，公开号为CN85105246A的中国专利文献就提出利用钢渣中加入一定的添加剂制备出用于污泥硬化剂，土壤改良剂，造粒和团矿的粘结剂。钢渣也可以用作农肥，有些钢铁厂，铁水含磷较高，炼钢后钢渣中含P2O5较高，虽然钢渣磷肥的国际标准规定有效P2O5>15％，但据我国国情用作磷肥不拘于P2O5含磷量，其原因是钢渣可以再处理，钢渣磷肥对酸性、中性和碱性土壤都有用，同时渣中丰富的CaO与SiO2等也有不同程度的肥效。钢渣用作熔剂返回钢铁厂作炉料，要求CaO、MgO、MnO、TFe、V、Nb等有益元素含量要高，而S、P、SiO2等有害元素含量要低。尤其是当钢渣中P的含量较高时将直接影响炼钢。由于钢渣中含有一定含量的金属铁元素，所以国内一些钢厂都在致力于对钢渣中金属铁元素的回收和利用。公开号为CN1858271A、CN1718749A和CN1718747A中国专利文献提出了对钢渣中的铁元素进行回收利用的不同的工艺流程，均可从钢渣中回收铁元素，只是工艺流程相对复杂，投资较高。另外也可以从钢渣中回收存在的磷元素替代磷矿使用(公开号为CN101475997A)，从而达到对钢渣中P元素的有效利用。
国外很多科研专家以及国内学者研究表明，铁元素和碱金属元素化合物对焦炭气化反应有正催化作用，促进高炉内CO的生成，从而可以促进焦炭与矿石在高炉内的反应，可作为炼制高反应焦炭的原料，依据Rist操作线原理，高反应性焦炭可以降低高炉热储备区温度，提高炉身还原效率，提高煤气利用率，提高矿石的还原程度，从而达到降低焦比，降低高炉生产成本。高炉降低生产成本提高高炉生产效率是炼铁的永恒主题，从而如何制备高反应焦炭成为当前炼铁同仁研究的热点。根据炼钢生产钢渣的特点以及当前高反应焦炭研究热点需求，提出一种添加钢渣参与煤的焦化过程制备高反应性焦炭的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种可以有效利用炼钢过程所产生固体废物钢渣，有效利用钢渣中的铁元素，增加高炉铁水产量，提高炉身效率，促进CO气体的大量生成，减少炼焦过程和炼铁过程CO2排放的一种添加钢渣参与煤的焦化过程制备高反应性焦炭的方法。
其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。
一种添加钢渣参与煤的焦化生产过程制备高反应性焦炭的方法。其特点在于使用的炼钢钢渣为来自生产厂的炼钢钢渣，炼钢钢渣中干燥前主要物质的含量为CaO(32-36％)、TFe(25-28％)、MgO(10-13％)，SiO2(10-12％)。首先将炼钢钢渣进行通风干燥至水分小于1％，利用圆孔筛对干燥后的钢渣进行筛分，筛下物粒度小于0.4mm的钢渣作为使用物料进行使用，这样有利于钢渣与煤的混合，并保证钢渣不会发生局部聚集，导致焦炭质量变差。使用的配合煤为来自生产厂的基础配合煤(Ad＝7-9％,VMd＝25-29％)，基础配合煤的粒度小于5mm，将基础配合煤加入破碎机进行机械破碎，要求将配合煤破碎到粒度小于2mm，后将处理后的钢渣与来自生产厂破碎后的基础配合煤进行搅拌混合，钢渣的使用量为基础配合煤使用量的1-5％，搅拌后是钢渣能够均匀的分散到配合煤中，有利于后续焦炭制备。在配有钢渣的基础煤的混合物中配入一定的水分，保证混合物的水分为4-6％，后将混合物加入40kg焦炉在一定升温制度下进行炼焦试验得到合格的高反应性焦炭，对焦炭进行质量检测。具体技术方案如下：
(1)干燥降水
将来自生产厂的炼钢钢渣放入干燥箱中进行通风干燥处理，干燥后的炼钢钢渣要求水分含量小于1％，以利于对炼钢钢渣进行筛分处理。
(2)筛分
取一定量来自生产厂干燥后的炼钢钢渣，炼钢钢渣中主要物质的百分表含量为CaO(32-36％)、TFe(25-28％)、MgO(10-13％)，SiO2(10-12％)，利用圆孔筛对炼钢钢渣进行筛分操作，粒度小于0.4mm的筛下物炼钢钢渣作为物料使用，去除大颗粒的筛上物，利于炼钢钢渣在配合煤中均匀的分散开来，保证焦炭质量。
(3)物料的破碎与混合
将来自生产厂粒度小于5mm的基础配合煤(Ad＝7-9％,VMd＝25-29％)加入破碎机中进行机械破碎，破碎后的粒度小于2mm，后将处理后的钢渣与来自生产厂破碎后的基础配合煤进行搅拌混合，钢渣的使用量为基础配合煤使用量的1.5-5％。
(4)产品制备
向充分破碎混合后的混合物料中配入一定的水分，保证混合物的水分为4-6％，后将混合物加入40kg焦炉在一定温度条件下高温炭化，待焦炭成熟后利用干熄焦方法进行冷却，进而获得合格的高反性焦炭。
采用上述技术方案的该方法，具有如下有益效果：
利用炼钢钢渣经过干燥筛分后与煤进行共焦化处理，解决了炼钢钢渣大量堆积，侵占大量农田，造成大量废水、废气粉尘产生严重污染生态环境的问题；钢渣中氧化物成分波动大不能满足要求，钢渣破碎和筛分难度极大的问题；钢渣中提取铁精粉，工艺流程相当复杂，投资高的缺点问题，为高反应焦炭的制备找到了一个新的方法。充分利用了炼钢钢渣中高含量的铁和碱金属氧化物，有效的利用了炼钢过程产生固体废物钢渣，减轻了对环境造成的压力。炼钢钢渣水分和粒度控制可以很好的分散到炼焦配合煤，防止发生钢渣的局部聚集，制备出质量优良的高反应性焦炭。高反应焦炭的制备使用，利于CO的大量产生，减少炼焦过程的炼焦煤的消耗，有效降低了炼铁过程CO2排放，有效的降低了炼焦过程和高炉生产过程的成本，具有很好的环境效益和经济效益。
附图说明
图1为本发明的一种添加钢渣参与煤的焦化过程制备高反应性焦炭的方法示意图；
具体实施方式
本发明利用炼钢生产钢渣和煤进行共焦化处理生产高反应性焦炭，解决了炼钢钢渣返烧结烧结配矿时要求钢渣各种氧化物成分波动≤2％，粒度要求一般小于3mm，钢渣成分不能满足要求，破碎和筛分难度极大的问题。同时也可以避免由于钢渣用于烧结生产的烧结矿用于高炉造成磷等有害元素富集从而造成高炉运行不畅的问题。避免了从钢渣中提取铁精粉，工艺流程相当复杂，投资高的缺点，有效的利用了炼钢钢渣中铁和碱金属氧化物含量高的特点，为炼钢钢渣的利用提供了一种新的思路。同时也达到了固体废物的二次利用目的。将炼制的高反应焦炭应用于高炉生产，可以提高炉身还原效率，从而降低高炉消耗焦炭比例。
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细说明。
实施例1
将来自生产厂的炼钢钢渣进行干燥处理，干燥后钢渣的水分小于1％，干燥后利用圆孔筛进行筛分，炼钢钢渣中主要物质的重量百分比含量为CaO(32％)、TFe(25％)、MgO(13％)，SiO2(12％)，筛下物粒度小于0.4mm的炼钢钢渣作为使用物料进行使用。将来自生产厂的粒度小于5mm基础配合煤(Ad＝7％,VMd＝29％)加入破碎机中进行机械破碎，破碎后的粒度小于2mm，后将处理后的钢渣与来自生产厂破碎后的基础配合煤进行搅拌混合，钢渣的使用量为基础配合煤使用量的1.5％，在混合后的物料中配入一定的水分，保证混合物的水分为4％，后将混合物加入40kg焦炉在一定升温制度下进行炼焦试验得到合格的高反应性焦炭，对焦炭进行质量检测。对焦炭产品进行检测结果为：M40为79.8％，M10为10.9％，CRI为37.2％，CSR为46％。
实施例2
将来自生产厂的炼钢钢渣进行干燥处理，干燥后钢渣的水分小于1％，干燥后利用圆孔筛进行筛分，炼钢钢渣中主要物质的重量百分比含量为CaO(33％)、TFe(26％)、MgO(12％)，SiO2(11％)，筛下物粒度小于0.4mm的炼钢钢渣作为使用物料进行使用。将来自生产厂的粒度小于5mm基础配合煤(Ad＝8％,VMd＝28％)加入破碎机中进行机械破碎，破碎后的粒度小于2mm，后将处理后的钢渣与来自生产厂破碎后的基础配合煤进行搅拌混合，钢渣的使用量为基础配合煤使用量的2％，在混合后的物料中配入一定的水分，保证混合物的水分为5％，后将混合物加入40kg焦炉在一定升温制度下进行炼焦试验得到合格的高反应性焦炭，对焦炭进行质量检测。对焦炭产品进行检测结果为：M40为77.9％，M10为11.2％，CRI为39.4％，CSR为45.2％。
实施例3
将来自生产厂的炼钢钢渣进行干燥处理，干燥后钢渣的水分小于1％，干燥后利用圆孔筛进行筛分，炼钢钢渣中主要物质的重量百分比含量为CaO(35％)、TFe(27％)、MgO(11％)，SiO2(10％)，筛下物粒度小于0.4mm的炼钢钢渣作为使用物料进行使用。将来自生产厂的粒度小于5mm基础配合煤(Ad＝9％,VMd＝26％)加入破碎机中进行机械破碎，破碎后的粒度小于2mm，后将处理后的钢渣与来自生产厂破碎后的基础配合煤进行搅拌混合，钢渣的使用量为基础配合煤使用量的4％，在混合后的物料中配入一定的水分，保证混合物的水分为6％，后将混合物加入40kg焦炉在一定升温制度下进行炼焦试验得到合格的高反应性焦炭，对焦炭进行质量检测。对焦炭产品进行检测结果为：M40为76.8％，M10为11.9％，CRI为40.2％，CSR为44.6％。
实施例4
将来自生产厂的炼钢钢渣进行干燥处理，干燥后钢渣的水分小于1％，干燥后利用圆孔筛进行筛分，炼钢钢渣中主要物质的重量百分比含量为CaO(36％)、TFe(28％)、MgO(10％)，SiO2(10％)，筛下物粒度小于0.4mm的炼钢钢渣作为使用物料进行使用。将来自生产厂的粒度小于5mm基础配合煤(Ad＝9％,VMd＝25％)加入破碎机中进行机械破碎，破碎后的粒度小于2mm，后将处理后的钢渣与来自生产厂破碎后的基础配合煤进行搅拌混合，钢渣的使用量为基础配合煤使用量的5％，在混合后的物料中配入一定的水分，保证混合物的水分为6％，后将混合物加入40kg焦炉在一定升温制度下进行炼焦试验得到合格的高反应性焦炭，对焦炭进行质量检测。对焦炭产品进行检测结果为：M40为75.2％，M10为12.8％，CRI为41.7％，CSR为42.7％。

Claims (4)

1.一种添加钢渣参与煤的焦化过程制备高反应性焦炭的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)干燥降水
将来自生产厂的炼钢钢渣进行干燥处理，干燥后的炼钢钢渣要求水分含量小于1％；所述炼钢钢渣中干燥前主要物质的重量百分比含量为：
CaO：32-36％、
TFe：25-28％、
MgO：10-13％、
SiO2：10-12％；
(2)筛分
将步骤(1)干燥后的炼钢钢渣，利用圆孔筛对炼钢钢渣进行筛分操作，粒度小于0.4mm的筛下物炼钢钢渣作为物料使用，去除大颗粒的筛上物；
(3)物料的破碎与混合
将来自生产厂粒度小于5mm及Ad＝7-9％、VMd＝25-29％的基础配合煤进行机械破碎，破碎后的粒度小于2mm，后将处理后的钢渣与来自生产厂破碎后的基础配合煤进行搅拌混合，钢渣的使用量为基础配合煤使用量的1.5-5％；
(4)产品制备
向经步骤(3)充分破碎混合后的混合物料中配入一定的水分，保证混合物的水分为4-6％，再将混合物加入焦炉进行高温炭化，待焦炭成熟后利用干熄焦方法进行冷却，进而获得合格的高反应性焦炭。
2.根据权利要求1所述添加钢渣参与煤的焦化过程制备高反应性焦炭的方法，其特征在于，步骤(1)中的炼钢钢渣采用放入干燥箱中通风干燥的处理方式。
3.根据权利要求1所述添加钢渣参与煤的焦化过程制备高反应性焦炭的方法，其特征在于，步骤(3)中的机械破碎在破碎机中完成。
4.根据权利要求1所述添加钢渣参与煤的焦化过程制备高反应性焦炭的方法，其特征在于，步骤(4)中在40kg焦炉中进行所述高温炭化。
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