CN114058772A - 一种钢渣还原的方法 - Google Patents

Abstract

本发明特别涉及一种钢渣还原的方法，属于转炉炼钢钢渣综合利用技术领域，方法包括：将河沙混入在转炉内的炉渣，进行底吹氮气，获得改质炉渣；将改质炉渣置于石墨格栅内进行反应，进行泼渣打水，获得还原炉渣，以质量分数计，石墨格栅的制备材料的成分包括：耐火土10％‑30％，石墨40％‑60％，脱碳钢渣10％‑20％，废弃渣罐耐材5％‑15％，水泥10％‑20％；在溅渣护炉结束后，向转炉内加入河砂，匹配合理的底吹动力学条件，促进河砂对转炉炉渣改质，且在向渣罐中倒渣过程中，利用格栅还原炉渣。不影响转炉冶炼周期，也不需要额外增加设备及投资，处理后可将钢渣TFe降低至5％以下，提高钢渣中金属铁收得率，减少渣钢板结。

Description

一种钢渣还原的方法

技术领域

本发明属于转炉炼钢钢渣综合利用技术领域，特别涉及一种钢渣还原的方法。

背景技术

转炉渣是转炉炼钢生产的副产品，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。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。

中国发明专利申请201511022546.8公开了一种利用煤气还原转炉渣及炉渣循环利用的方法，其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。

中国发明专利申请200610012514.4公开了转炉溅渣护炉过程中气化脱除熔渣中磷的方法，其在溅渣护炉前，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，使熔渣中的铁、磷得与焦炭通过还原反应脱除，然而这将影响转炉冶炼周期，不利于转炉高效化冶炼。

中国发明专利申请201010139211.5公开了一种从钢渣中会回收铁的设备及方法，其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。

钢渣还原反应受动力学因素制约，已公开的专利中在转炉内或在贫化炉中进行，以上专利分别公布了钢渣中铁素的还原回收的主要方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢渣还原的方法，以解决目前受动力学因素制约，还原反应只能在转炉内或在贫化炉中进行。

本发明实施例提供了一种钢渣还原的方法，所述方法包括：

将河沙混入在转炉内的炉渣，后进行底吹氮气，获得改质炉渣；

将所述改质炉渣置于石墨格栅内进行反应，后进行泼渣打水，获得还原炉渣，以质量分数计，所述石墨格栅的制备材料的成分包括：耐火土10％-30％，石墨40％-60％，脱碳钢渣10％-20％，废弃渣罐耐材5％-15％，水泥10％-20％。

可选的，所述石墨格栅的温度为500℃-1000℃。

可选的，所述石墨格栅的隔板间隔为20mm-30mm。

可选的，所述石墨格栅的隔板厚度为50mm-80mm；所述石墨格栅的28天抗压强度大于20MPa。

可选的，所述石墨格栅的空腔横截面为矩形。

可选的，每吨所述炉渣混入所述河沙100Kg-200Kg，所述河沙的粒度为1mm-10mm。

可选的，所述底吹氮气的氮气流量为200Nl/min-400Nl/min，所述底吹氮气的时间为2min-10min。

可选的，所述炉渣中的FeO质量百分比不高于25％。

可选的，所述将所述改质炉渣置于石墨格栅内进行反应，后进行泼渣打水，获得还原炉渣，具体包括：

将所述石墨格栅置于渣罐内；

将所述改质炉渣倒入设有石墨格栅的渣罐；

将倒入改质炉渣的所述渣罐密封，后进行泼渣打水，获得还原炉渣。

可选的，所述渣罐密封的时间为30min-60min。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例提供的钢渣还原的方法，所述方法包括：将河沙混入在转炉内的炉渣，后进行底吹氮气，获得改质炉渣；将所述改质炉渣置于石墨格栅内进行反应，后进行泼渣打水，获得还原炉渣，以质量分数计，所述石墨格栅的制备材料的成分包括：耐火土10％-30％，石墨40％-60％，脱碳钢渣10％-20％，废弃渣罐耐材5％-15％，水泥10％-20％；在溅渣护炉结束后，开创性的向转炉内加入河砂，匹配合理的底吹动力学条件，促进河砂对转炉炉渣改质，且在向渣罐中倒渣过程中，开创性的向渣罐中放置石墨格栅，利用格栅还原炉渣。一方面不影响转炉冶炼周期，也不需要额外增加设备及投资，处理后可将钢渣TFe降低至5％以下，提高钢渣中金属铁收得率，达到了减少渣钢板结的效果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的带格栅的渣罐的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的方法的流程图；

附图标记：1-格栅，2-渣罐。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种钢渣还原的方法，方法包括：

S0.溅渣护炉

S1.将河沙混入在转炉内的炉渣，后进行底吹氮气，获得改质炉渣；

具体而言，溅渣护炉结束后，向转炉加入河砂，河砂加入量为100～200kg/t，粒度为1～10mm。

利用钢渣余热熔化河砂，降低钢渣碱度，降低钢渣中FeO活度，可以提高石墨还原钢渣中铁氧化物的还原率。

具体而言，底吹氮气搅拌1～3min；氮气流量控制在200-400Nl/min，为钢渣和河砂充分混合提供动力学条件。

根据炉渣的物理化学性质，当炉渣中CaO质量分数一定，炉渣的黏度和流动性随SiO2增加而降低，炉渣中fCaO质量分数降低，反应方程式如下所示，

2CaO+SiO2＝2CaO·SiO2

与现有现有技术相比，本发明中，加入的河沙100～200kg/t，带来的SiO2量为60～160kg/t，不同点在于，本发明减少了SiO2的用量，但是采用底吹搅拌的操作，增强了炉渣混匀的动力学条件，综合两个技术的效果，可以在少用SiO2的基础上，达到与现有技术同样的化渣效果。

S2.将所述改质炉渣置于石墨格栅内进行反应，后进行泼渣打水，获得还原炉渣，以质量分数计，所述石墨格栅的制备材料的成分包括：耐火土10％-30％，石墨40％-60％，脱碳钢渣10％-20％，废弃渣罐耐材5％-15％，水泥10％-20％。

作为一种可选的实施方式，将所述改质炉渣置于石墨格栅内进行反应，后进行泼渣打水，获得还原炉渣，具体包括：

S2.1.将所述石墨格栅置于渣罐内；

具体而言，在放入前，将石墨格栅预热至800～1000℃，石墨还原钢渣中铁氧化物的反应为吸热反应，将石墨格栅预热至800～1000℃可以减少钢渣钢渣还原过程的温度损失。

石墨格栅由耐火土10％～30％，石墨40％～60％，脱碳钢渣10％～20％，废弃渣罐耐材5％～15％，水泥10％～20％制备而成。石墨格栅隔板厚度为50～80mm，28天抗压强度大于20MPa，能够满足受渣的强度要求。格栅隔板间隔20～30mm，钢渣与石墨格栅分隔板的接触面积大，有利于钢渣中的铁氧化与分隔板中石墨的反应。

与现有的加石墨球技术相比，炉渣均匀性，接触面积增加，还原率提高，通过模拟计算，现场生产试验，观察到沸腾强度较加入石墨球有显著提高，大量气泡产生，试验后测得炉渣FeO还原率达到90％，P₂O₅还原率达到60％。

S2.2.将所述改质炉渣倒入设有石墨格栅的渣罐；

在分隔板的作用下，避免了钢渣中的渣钢结坨。

S2.3.将倒入改质炉渣的所述渣罐密封，后将渣罐运送至泼渣池，进行泼渣打水操作，获得还原炉渣。

作为一种可选的实施方式，渣罐密封的时间为30min-60min。

渣罐加盖密封的作用为减少钢渣温度损失，有利于钢渣还原反应的进行，静置时间保证了钢渣中铁氧化物与石墨充分反应。

下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的钢渣还原的方法进行详细说明。

实施例1

转炉吨位为300t，转炉溅渣护炉结束，钢渣主要化学成分为：FeO质量分数为18％，CaO质量分数为45％，SiO2质量分数为12％，MgO质量分数为8％，P2O5质量分数为2％。向转炉内加入河砂，加入量1.0t，平均粒度为3mm；底吹氮气搅拌，氮气流量为200Nl/min，底吹氮气时间为2min；将石墨格栅预热至800℃，石墨格栅厚度为70mm，格栅隔板间隔30mm，石墨格栅由耐火土30％，石墨50％，脱碳钢渣10％，废弃渣罐耐材5％，水泥5％制备而成；将石墨格栅置于渣罐内；向渣罐内倾倒钢渣；渣罐加盖密封，静置30min；渣罐运送至泼渣池，进行泼渣打水操作。将钢渣倾倒入带有石墨格栅的渣罐内，静置30min，渣罐运送至泼渣池，进行泼渣打水操作。

实施例2

转炉吨位为300t，转炉溅渣护炉结束，钢渣主要化学成分为：FeO质量分数为18％，CaO质量分数为45％，SiO2质量分数为12％，MgO质量分数为8％，P2O5质量分数为2％。向转炉内加入河砂，加入量2.1t，平均粒度为3mm；底吹氮气搅拌，氮气流量为200Nl/min，底吹氮气时间为2min；将石墨格栅预热至1000℃，石墨格栅厚度为70mm，格栅隔板间隔30mm，石墨格栅由耐火土20％，石墨60％，脱碳钢渣10％，废弃渣罐耐材5％，水泥5％制备而成；将石墨格栅置于渣罐内；向渣罐内倾倒钢渣；渣罐加盖密封，静置40min；渣罐运送至泼渣池，进行泼渣打水操作。

实施例3

转炉吨位为210t，转炉溅渣护炉结束，钢渣主要化学成分为：FeO质量分数为18％，CaO质量分数为45％，SiO2质量分数为12％，MgO质量分数为8％，P2O5质量分数为2％。向转炉内加入河砂，加入量1.8t，平均粒度为7mm；底吹氮气搅拌，氮气流量为300Nl/min，底吹氮气时间为2min；将石墨格栅预热至1000℃，石墨格栅厚度为60mm，格栅隔板间隔25mm，石墨格栅由耐火土20％，石墨60％，脱碳钢渣10％，废弃渣罐耐材5％，水泥5％制备而成；将石墨格栅置于渣罐内；向渣罐内倾倒钢渣；渣罐加盖密封，静置45min；渣罐运送至泼渣池，进行泼渣打水操作。

对比例1

转炉吨位为210t，转炉溅渣护炉结束，钢渣主要化学成分为：FeO质量分数为18％，CaO质量分数为45％，SiO2质量分数为12％，MgO质量分数为8％，P2O5质量分数为2％。格栅厚度为60mm，格栅隔板间隔25mm，石墨格栅由耐火土70％，脱碳钢渣10％，水泥20％制备而成；将石墨格栅置于渣罐内；向渣罐内倾倒钢渣；渣罐加盖密封，静置45min；渣罐运送至泼渣池，进行泼渣打水操作。

实验结果如下表所示：

由上表可知，采用本发明实施例提供的方法处理钢渣，钢渣中FeO的质量百分比小于5％，钢渣中P₂O₅的质量百分比小于1.5％。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：

(1)本发明实施例提供的方法在溅渣护炉结束后，开创性的向转炉内加入河砂，匹配合理的底吹动力学条件，促进河砂对转炉炉渣改质；

(2)本发明实施例提供的方法在向渣罐中倒渣过程中，开创性的向渣罐中放置石墨格栅，利用格栅还原炉渣，钢渣与石墨格栅分隔板的接触面积大，有利于钢渣中的铁氧化与分隔板中石墨的反应，还达到减少渣钢板结的效果；

(3)本发明实施例提供的方法不影响转炉冶炼周期，也不需要额外增加设备及投资，处理后可将钢渣TFe降低至5％以下，提高钢渣中金属铁收得率。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

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)

1.一种钢渣还原的方法，其特征在于，所述方法包括：

将河沙混入在转炉内的炉渣，后进行底吹氮气，获得改质炉渣；

将所述改质炉渣置于石墨格栅内进行反应，后进行泼渣打水，获得还原炉渣，以质量分数计，所述石墨格栅的制备材料的成分包括：耐火土10％-30％，石墨40％-60％，脱碳钢渣10％-20％，废弃渣罐耐材5％-15％，水泥10％-20％。

2.根据权利要求1所述的钢渣还原的方法，其特征在于，所述石墨格栅的温度为500℃-1000℃。

3.根据权利要求1所述的钢渣还原的方法，其特征在于，所述石墨格栅的隔板间隔为20mm-30mm。

4.根据权利要求1所述的钢渣还原的方法，其特征在于，所述石墨格栅的隔板厚度为50mm-80mm；所述石墨格栅的28天抗压强度大于20MPa。

5.根据权利要求1所述的钢渣还原的方法，其特征在于，所述石墨格栅的空腔横截面为矩形。

6.根据权利要求1所述的钢渣还原的方法，其特征在于，每吨所述炉渣混入所述河沙100Kg-200Kg，所述河沙的粒度为1mm-10mm。

7.根据权利要求1所述的钢渣还原的方法，其特征在于，所述底吹氮气的氮气流量为200Nl/min-400Nl/min，所述底吹氮气的时间为2min-10min。

8.根据权利要求1所述的钢渣还原的方法，其特征在于，所述炉渣中的FeO质量百分比不高于25％。

9.根据权利要求1所述的钢渣还原的方法，其特征在于，所述将所述改质炉渣置于石墨格栅内进行反应，后进行泼渣打水，获得还原炉渣，具体包括：

将所述石墨格栅置于渣罐内；

将所述改质炉渣倒入设有石墨格栅的渣罐；

将倒入改质炉渣的所述渣罐密封，后进行泼渣打水，获得还原炉渣。

10.根据权利要求9所述的钢渣还原的方法，其特征在于，所述渣罐密封的时间为30min-60min。

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