CN114471109A - 钢渣和石灰窑烟气的协同处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种钢渣和石灰窑烟气的协同处理方法。该方法包括步骤：将钢渣倒入热闷池，而后进行打水直至钢渣凝固并龟裂，将钢渣松动并碎裂成块；盖上热闷池盖子，并先后进行多次喷水‑静置闷渣；热闷全程的喷水总量为钢渣总重量的1.0～1.5倍、时间为10～15h、热闷池内的气压为1KPa～5KPa；且期间从热闷池的四面侧壁处按照50000～100000Nm3/h的流量向热闷池的底部引入石灰窑烟气，热闷池内的气体从热闷池顶部排出；热闷结束后，打开热闷池盖子，将钢渣进行破碎、筛分和磁选去铁。该方法所得钢渣游离氧化钙含量低，同时又可以实现对石灰窑烟气的处理，经济价值高。
Description
技术领域
本发明属于固废资源综合利用技术领域，涉及一种钢渣和石灰窑烟气的协同处理方法。
背景技术
钢渣是炼钢过程中的主要副产物，产生量约为粗钢产量的8％～15％，由于钢渣中含有Fe、Ca等元素，故对其进行资源化利用具有重大意义。其中，钢渣的一种资源化再利用的方式是替代碎石应用在道路工程中，如此，在实现钢渣的资源化利用的同时，还可以大幅降低道路工程建设成本，减少石料开采造成的环境影响，具有显著的环境效益和经济效益。然而，目前钢渣在道路工程中应用时，由于钢渣中的游离氧化钙含量高，导致道路工程会出现路面膨胀开裂等一系列质量问题，严重影响了钢渣替代碎石在道路工程中的应用效益，限制了钢渣的资源再利用。
生石灰作为工业生产的重要辅料，广泛用于冶金、化工、环保、建材等诸多行业。石灰窑是高温烧制生石灰的窑炉，以石灰石作为原料，通过高温焙烧制备生石灰，在生产过程中会产生大量的烟气，烟气中CO2含量高达20％以上，同时含有SO2、NO2等气体，直接排放会对环境造成影响。如何对烟气进行处理，是石灰窑烧制生石灰的生产中的重要课题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢渣和石灰窑烟气的协同处理方法，其可以解决钢渣中游离氧化钙含量高的问题，提高钢渣在道路工程中的应用效果，同时又可以实现对石灰窑烟气的处理，提高石灰窑烟气处理过程的经济价值。
为实现上述发明目的，本发明一实施方式提供了一种钢渣和石灰窑烟气的协同处理方法，其包括步骤：
(1)倒渣
将渣罐内的高温熔融钢渣倒入热闷池，对倒入热闷池内的钢渣进行打水，直至钢渣凝固并龟裂，而后采用挖掘机将钢渣松动并使钢渣碎裂成块；
(2)热闷
盖上热闷池的盖子并先后进行多个热闷阶段，每个热闷阶段均先喷水、再静置闷渣；
热闷全程的喷水总量控制为热闷池钢渣总重量的1.0～1.5倍、时间控制为10～15h、热闷池内的气压控制为1KPa～5KPa；并且期间从热闷池的四面侧壁处按照50000～100000Nm3/h的流量向热闷池的底部引入石灰窑烟气，热闷池的顶部的排气通道打开以供热闷池内的气体排出；
(3)后处理
热闷结束后，打开热闷池的盖子，将钢渣进行破碎、筛分和磁选去铁之后，生成道路工程用钢渣。
进一步优选地，在后处理步骤中，对热闷池排放出的水进行过滤，将所得上清液返回热闷池用于所述热闷阶段的喷水，将所得固相滤渣输送至烧结炉用于替代石灰石。
进一步优选地，在后处理步骤中，所得钢渣的所含游离氧化钙的重量占比在2％以内。
进一步优选地，在倒渣步骤中，钢渣倒入热闷池的过程中，对高温熔融钢渣采用压缩空气进行空气吹扫。
进一步优选地，在对倒入热闷池内的钢渣进行打水时，打水的量控制在碎裂成块的钢渣表面无积水。
进一步优选地，在热闷步骤开始之前，多次实施倒渣步骤，直至热闷池内的钢渣总量达到热闷池的容量上限。
进一步优选地，在热闷步骤中进行4个或5个热闷阶段，各个热闷阶段各自先喷水1h。
进一步优选地，第2个热闷阶段的静置闷渣期间钢渣的温度控制在600～700℃，且第2、第3个热闷阶段的静置闷渣时间分别大于其余各个热闷阶段。
进一步优选地，多个热闷阶段的喷水量依次呈先增多后减少。
进一步优选地，在热闷步骤中进行5个热闷阶段，5个热闷阶段的喷水量分别占所述喷水总量的10％、30％、30％、20％、10％，或者20％、30％、20％、20％、10％。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：将石灰窑烟气引入钢渣的热闷池内，利用热闷池内的钢渣来固化吸收石灰窑烟气中的二氧化碳(以及二氧化硫、二氧化氮)，结合热闷全程中喷水、时间和气压的控制以及石灰窑烟气的流量控制，不仅可以实现钢渣中游离氧化钙的高效消除，使所得钢渣中的游离氧化钙的含量降低至2％以内，甚至1％以内，适用于在道路工程中进行高效资源化再利用，避免游离氧化钙含量高而导致的路面膨胀开裂等问题；并且，还可以同时实现石灰窑烟气的处理，减少污染性气体的排放，实现综合钢渣和石灰窑烟气的综合处理经济效益；另外，本技术还可以将钢渣中的游离氧化钙转化为体积安定性更优的碳酸钙而非传统的氢氧化钙，进一步提升了所得钢渣在作为道路工程的骨料石子使用时的体积稳定性。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的介绍，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
本发明一实施方式提供了一种钢渣和石灰窑烟气的协同处理方法，该方法既是道路工程用钢渣的制备方法，也是一种石灰窑烟气的处理方法。基本地，所述方法包括如下几个步骤：
(1)倒渣
将渣罐内的高温熔融钢渣倒入热闷池，对倒入热闷池内的钢渣进行打水，直至钢渣凝固并龟裂，而后采用挖掘机将钢渣松动并使钢渣碎裂成块；
其中，通过打水对钢渣进行冷却，不仅可以使得钢渣快速降温凝固，还可以保证水与钢渣中的游离氧化钙反应来转化成氢氧化钙，从而降低钢渣中的游离氧化钙含量；打水的量控制在碎裂成块的钢渣表面无积水，可以在保证钢渣碎裂成块、游离氧化钙充分接触水的同时，避免打水过量；
(2)热闷
盖上热闷池的盖子并先后进行多个热闷阶段，每个热闷阶段均先喷水、再静置闷渣；也即，前1个热闷阶段先喷水一定时间、再静置闷渣一段时间，接下来再执行下1个热闷阶段；
热闷全程的喷水总量控制为热闷池钢渣总重量的1.0～1.5倍、时间控制为10～15h、热闷池内的气压控制为1KPa～5KPa，优选地，热闷全程的喷水总量控制为热闷池钢渣总重量的1.0～1.5倍、时间控制为10～12h、气压控制为1KPa～3KPa，如此，通过热闷全程的喷水总量、时间、压力的控制，在低压力安全生产的情况下，实现了钢渣中游离氧化钙与水的充分、快速反应，以使得钢渣中游离氧化钙可以转化为氢氧化钙；
并且，在热闷期间从热闷池的四面侧壁处按照50000～100000Nm3/h的流量向热闷池的底部引入石灰窑烟气，热闷池的顶部的排气通道打开以供热闷池内的气体排出；具体例如，热闷池设置为矩形池体，池体的四面侧壁底部分别设置进气管道，通过这些进气管道按照50000～100000Nm3/h的流量向热闷池内喷石灰窑烟气，石灰窑烟气在热闷池内自下而上穿过钢渣后、从热闷池顶部的排气管道排出，如此，使得石灰窑烟气充分与钢渣接触，使得钢渣中的游离氧化钙以及氢氧化钙与烟气中的二氧化碳转化为碳酸钙，如此既降低了钢渣中的游离氧化钙含量，又消除了石灰窑烟气中的污染气体；
(3)后处理
热闷结束后，打开热闷池的盖子，将钢渣进行破碎、筛分和磁选去铁之后，生成道路工程用钢渣，即所得的钢渣的所含游离氧化钙的重量占比可以消除到2％以内，其作为骨料石子应用于道路工程中具有很好的稳定性。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：将石灰窑烟气引入钢渣的热闷池内，利用热闷池内的钢渣来固化吸收石灰窑烟气中的二氧化碳(以及二氧化硫、二氧化氮)，结合热闷全程中喷水、时间和气压的控制以及石灰窑烟气的流量控制，不仅可以实现钢渣中游离氧化钙的高效消除，使所得钢渣中的游离氧化钙的含量降低至2％以内，适用于在道路工程中进行高效资源化再利用，避免游离氧化钙含量高而导致的路面膨胀开裂等问题；并且，还可以同时实现石灰窑烟气的处理，减少污染性气体的排放，实现综合钢渣和石灰窑烟气的综合处理经济效益；另外，本技术还可以将钢渣中的游离氧化钙转化为体积安定性更优的碳酸钙而非传统的氢氧化钙，进一步提升了所得钢渣在作为道路工程的骨料石子使用时的体积稳定性。
进一步地，热闷池具有排水管，以用于将热闷池内的水(例如在所述热闷步骤中未被消耗掉的喷水)排出。在后处理步骤中，对热闷池排放出的水进行过滤，将所得上清液返回热闷池用于所述热闷阶段的喷水，也即前述热闷阶段的喷水可以来自外部供水源，也可以一部分来自该步骤所得上清液；同时，将所得固相滤渣输送至烧结炉用于替代石灰石。如此，进一步提升了所述方法所产生的经济效益。
在优选地一实施方式中，所述倒渣步骤中，在钢渣倒入热闷池期间，对高温熔融钢渣采用压缩空气进行空气吹扫，以使钢渣以不小于50℃/min的降温速度快速降温至1000℃以下。例如，在倒渣之前，渣罐中的钢渣温度在1600℃左右，通过在倒渣过程中对高温熔融钢渣(即从渣罐下落中的高温熔融钢渣)进行空气吹扫，控制钢渣快速降温，缩短高温熔融钢渣在大于1000℃的高温下的停留时间，经研究发现，如此可以降低高温熔融钢渣中的游离氧化钙含量，进而保证最终所得道路工程用钢渣中的游离氧化钙含量较低。
另外，在热闷步骤开始之前，多次实施倒渣步骤，直至热闷池内的钢渣总量达到热闷池的容量上限。例如一炉渣罐的钢渣进行倒渣步骤之后，再进行下一炉渣罐的钢渣进行倒渣步骤……，如此直至热闷池内的钢渣总量达到热闷池的容量上限，之后再进行热闷步骤和后处理步骤，也即多炉炼钢炉的钢渣统一进行热闷和后处理，如此可以提高生产效率和产能。
在一优选的实施方式中，在热闷步骤中进行4个或5个热闷阶段，各个热闷阶段各自先喷水1h，第2个热闷阶段的静置闷渣期间钢渣的温度控制在600～700℃，且第2、第3个热闷阶段的静置闷渣时间分别大于其余各个热闷阶段。如此，可以大大提升游离氧化钙的消除速度和消除率，降低最终所得道路工程用钢渣中的游离氧化钙含量。
并且，多个热闷阶段的喷水量依次呈先增多后减少。例如，在热闷步骤进行5个热闷阶段，第1、第5个热闷阶段中，喷水量分别占所述喷水总量的10～20％；第4个热闷阶段中，喷水量占所述喷水总量的20％；第2、第3个热闷阶段中，喷水量分别占所述喷水总量的20～30％。更具体的，例如，5个热闷阶段的喷水量分别占所述喷水总量的10％、30％、30％、20％、10％，或者20％、30％、20％、20％、10％。如此，结合在热闷过程中随着钢渣的温度降低，既保证了蒸汽压力的稳定性，又可以大大提升游离氧化钙的消除速度和消除率，进一步降低最终所得道路工程用钢渣中的游离氧化钙含量。
下面提供本发明的3个优选地实施例，来对本发明的技术方案进一步说明。当然，这3个实施例仅为本实施方式所含众多变化实施例中的优选实施情况，而非全部。
实施例1
该实施例提供了一种钢渣和石灰窑烟气的协同处理方法，其过程如下：
<倒渣>渣罐内盛放有炼钢炉内生成的钢渣，将渣罐内的高温熔融钢渣倒入热闷池，对倒入热闷池内的钢渣进行打水，直至钢渣凝固并龟裂，而后采用挖掘机将钢渣松动并使钢渣碎裂成块；
重复上述倒渣过程，直至热闷池内的钢渣总量达到热闷池的容量上限；
<热闷>盖上热闷池的盖子，先后进行5个热闷阶段，每个热闷阶段均先喷水、再静置闷渣；
热闷全程的喷水总量控制为热闷池钢渣总重量的1.0倍、时间控制为12h、热闷池内的气压控制为3KPa；并且期间从热闷池的四面侧壁处按照100000Nm3/h的流量向热闷池的底部引入石灰窑烟气，热闷池的顶部的排气通道打开以供热闷池内的气体排出；
<后处理>热闷结束后，打开热闷池的盖子，将钢渣进行破碎、筛分和磁选去铁之后，最终获得的钢渣中所含游离氧化钙重量占比经检测小于1％，其替代碎石作为道路工程的骨料予以使用时，满足道路工程的要求而不会因游离氧化钙高引起路面膨胀开裂。
并且在上述协同处理方法的过程中，对热闷池排放出的水进行过滤，将所得上清液返回热闷池用于所述热闷阶段的喷水，实现水资源的循环利用；同时，将所得固相滤渣输送至烧结炉用于替代石灰石。
实施例2
该实施例提供了一种钢渣和石灰窑烟气的协同处理方法，其过程如下：
<倒渣>渣罐内盛放有炼钢炉内生成的钢渣，将渣罐内的高温熔融钢渣倒入热闷池，对倒入热闷池内的钢渣进行打水，直至钢渣凝固并龟裂，而后采用挖掘机将钢渣松动并使钢渣碎裂成块；
重复上述倒渣过程，直至热闷池内的钢渣总量达到热闷池的容量上限；
<热闷>盖上热闷池的盖子，先后进行4个热闷阶段，每个热闷阶段均先喷水、再静置闷渣；
热闷全程的喷水总量控制为热闷池钢渣总重量的1.2倍、时间控制为10h、热闷池内的气压控制为1KPa；并且期间从热闷池的四面侧壁处按照50000Nm3/h的流量向热闷池的底部引入石灰窑烟气，热闷池的顶部的排气通道打开以供热闷池内的气体排出；
<后处理>热闷结束后，打开热闷池的盖子，将钢渣进行破碎、筛分和磁选去铁之后，最终获得的钢渣中所含游离氧化钙重量占比经检测小于2％，其替代碎石作为道路工程的骨料予以使用时，满足道路工程的要求而不会因游离氧化钙高引起路面膨胀开裂。
并且在上述协同处理方法的过程中，对热闷池排放出的水进行过滤，将所得上清液返回热闷池用于所述热闷阶段的喷水，实现水资源的循环利用；同时，将所得固相滤渣输送至烧结炉用于替代石灰石。
实施例3
该实施例提供了一种钢渣和石灰窑烟气的协同处理方法，其过程如下：
<倒渣>渣罐内盛放有炼钢炉内生成的钢渣，将渣罐内的高温熔融钢渣倒入热闷池，在钢渣倒入热闷池期间，对高温熔融钢渣采用压缩空气进行空气吹扫，以使钢渣以不小于50℃/min的降温速度快速降温至1000℃以下；对倒入热闷池内的钢渣进行打水，直至钢渣凝固并龟裂，而后采用挖掘机将钢渣松动并使钢渣碎裂成块；
重复上述倒渣过程，直至热闷池内的钢渣总量达到热闷池的容量上限；
<热闷>盖上热闷池的盖子，先后进行5个热闷阶段，每个热闷阶段均先喷水、再静置闷渣；
热闷全程的喷水总量控制为热闷池钢渣总重量的1.5倍、时间控制为12h、热闷池内的气压控制为5KPa；具体地，第1个热闷阶段——先喷水1h，喷水量占所述喷水总量的20％，再静置闷渣1h；第2个热闷阶段——先喷水1h，喷水量占所述喷水总量的30％，再在钢渣温度为600～700℃的情况下静置闷渣2h；第3个热闷阶段——先喷水1h，喷水量占所述喷水总量的20％，再静置闷渣2h；第4个热闷阶段——先喷水1h，喷水量占所述喷水总量的20％，再静置闷渣1h；第5个热闷阶段——先喷水1h，喷水量占所述喷水总量的10％，再静置闷渣1h。
并且期间从热闷池的四面侧壁处按照100000Nm3/h的流量向热闷池的底部引入石灰窑烟气，热闷池的顶部的排气通道打开以供热闷池内的气体排出；
<后处理>热闷结束后，打开热闷池的盖子，将钢渣进行破碎、筛分和磁选去铁之后，最终获得的钢渣中所含游离氧化钙重量占比经检测小于0.8％，其替代碎石作为道路工程的骨料予以使用时，满足道路工程的要求而不会因游离氧化钙高引起路面膨胀开裂。
并且在上述协同处理方法的过程中，对热闷池排放出的水进行过滤，将所得上清液返回热闷池用于所述热闷阶段的喷水，实现水资源的循环利用；同时，将所得固相滤渣输送至烧结炉用于替代石灰石。
上文所列出的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钢渣和石灰窑烟气的协同处理方法，其特征在于，包括步骤：
(1)倒渣
将渣罐内的高温熔融钢渣倒入热闷池，对倒入热闷池内的钢渣进行打水，直至钢渣凝固并龟裂，而后采用挖掘机将钢渣松动并使钢渣碎裂成块；
(2)热闷
盖上热闷池的盖子并先后进行多个热闷阶段，每个热闷阶段均先喷水、再静置闷渣；
热闷全程的喷水总量控制为热闷池钢渣总重量的1.0～1.5倍、时间控制为10～15h、热闷池内的气压控制为1KPa～5KPa；并且期间从热闷池的四面侧壁处按照50000～100000Nm3/h的流量向热闷池的底部引入石灰窑烟气，热闷池的顶部的排气通道打开以供热闷池内的气体排出；
(3)后处理
热闷结束后，打开热闷池的盖子，将钢渣进行破碎、筛分和磁选去铁之后，生成道路工程用钢渣。
2.根据权利要求1所述的钢渣和石灰窑烟气的协同处理方法，其特征在于，在后处理步骤中，对热闷池排放出的水进行过滤，将所得上清液返回热闷池用于所述热闷阶段的喷水，将所得固相滤渣输送至烧结炉用于替代石灰石。
3.根据权利要求1所述的钢渣和石灰窑烟气的协同处理方法，其特征在于，在后处理步骤中，所得钢渣的所含游离氧化钙的重量占比在2％以内。
4.根据权利要求1所述的钢渣和石灰窑烟气的协同处理方法，其特征在于，在倒渣步骤中，钢渣倒入热闷池的过程中，对高温熔融钢渣采用压缩空气进行空气吹扫。
5.根据权利要求1所述的钢渣和石灰窑烟气的协同处理方法，其特征在于，在对倒入热闷池内的钢渣进行打水时，打水的量控制在碎裂成块的钢渣表面无积水。
6.根据权利要求1所述的钢渣和石灰窑烟气的协同处理方法，其特征在于，在热闷步骤开始之前，多次实施倒渣步骤，直至热闷池内的钢渣总量达到热闷池的容量上限。
7.根据权利要求1所述的钢渣和石灰窑烟气的协同处理方法，其特征在于，在热闷步骤中进行4个或5个热闷阶段，各个热闷阶段各自先喷水1h。
8.根据权利要求7所述的钢渣和石灰窑烟气的协同处理方法，其特征在于，第2个热闷阶段的静置闷渣期间钢渣的温度控制在600～700℃，且第2、第3个热闷阶段的静置闷渣时间分别大于其余各个热闷阶段。
9.根据权利要求8所述的钢渣和石灰窑烟气的协同处理方法，其特征在于，多个热闷阶段的喷水量依次呈先增多后减少。
10.根据权利要求9所述的钢渣和石灰窑烟气的协同处理方法，其特征在于，在热闷步骤中进行5个热闷阶段，5个热闷阶段的喷水量分别占所述喷水总量的10％、30％、30％、20％、10％，或者20％、30％、20％、20％、10％。
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