CN115637301A - 一种转炉废弃钢渣综合化处理方法 - Google Patents

一种转炉废弃钢渣综合化处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钢渣处理的技术领域，且公开了一种转炉废弃钢渣综合化处理方法，包括有转炉渣预处理、转炉渣方法选用、转炉渣破碎、分选以及筛分，通过采用热闷法进行对转炉钢渣进行合理布局和操作，使转炉钢渣温度高，具备液态流动性的特点得到充分利用，高温液态渣在0.6MPa空气压力下，快速粒化，一罐渣在10分内完成破碎处理，剩余粘渣温度损失少，在进入热闷坑后，其自身的高温可将进入热闷坑的水迅速汽化呈蒸汽，使闷坑内形成一定压力的蒸汽环境，促使粘渣粉碎，获得较好的渣铁分离效果，同时，蒸汽与粉碎的钢渣充分接触反应，使钢渣中的游离CaO和Mg0得到消解，碎渣f‑CaO含量<1％，热闷渣f‑CaO含量<2％，实现钢渣稳定化处理，提高了钢渣处理时的安全性。

Description

一种转炉废弃钢渣综合化处理方法
技术领域
本发明涉及钢渣处理的技术领域，具体为一种转炉废弃钢渣综合化处理方法。
背景技术
转炉钢渣是转炉炼钢产生的一种废渣,是出炉状态温度高达1400℃以上的液体,化学成分CaO含量为40％～60％,SiO2含量为13％～20％,主要矿物相是硅酸三钙(C3S)硅酸二钙(C2S)钙铁橄榄石、游离氧化钙(f-CaO)游离氧化镁等，由于游离氧化钙(f-CaO)游离MgO等有害成分含量高,冷却处理后的钢渣中含有大量结晶粗大、结构致密的f-CaO和离MgO,这些f-CaO和游离MgO遇水后会在很长时间内持续水化并发生体积膨胀,导致钢渣利用时长期安定性极差,从而影响钢渣利用处理时的安全性。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种转炉废弃钢渣综合化处理方法，解决了的问题。
(二)技术方案
本发明提供如下技术方案：一种转炉废弃钢渣综合化处理方法，包括以下步骤：一种转炉废弃钢渣综合化处理方法，包括以下步骤：
(a)转炉渣预处理：消除转炉渣中以f-Cao为主的亚稳相结构，使转炉渣在利用前组成与结构稳定化；
(b)转炉渣处理方法选用：热闷法、水淬法以及风碎法处理；
(c)转炉渣破碎：由于转炉渣在进行预处理后，转炉渣的粒径尺寸较大，因此需要将转炉渣首先进破碎；
(d)转炉渣分选：采用磁铁进行浮选的方式，将转炉渣进行分选；
(e)转炉渣筛分：将转炉渣进行筛分，将粗细不同的转炉渣进行快速的筛分分离，并采用球磨方式将转炉渣进行进一步磨细加工。
优选的，所述步骤b中选用热闷法将转炉渣置于可封闭罐内,利用出炉渣自身的显热与潜热,喷水对其作用,产生带压蒸汽,从而对钢渣强行消解，在进行预处理钢渣后,钢渣消解较彻底,渣铁易于分离,回收铁组分后的尾渣矿物组织比较稳定和均匀,利于后续粗放式利用，缺点是间歇性处理,处理效率很低,占用处理场地大,处理时间偏长,综合处理成本偏高,安全性控制要求也较高，待熔渣温度自然冷却至300～800℃时,将热态钢渣倾翻至热闷罐中,盖上罐盖密封,待其均热半小时后对钢渣进行间歇式喷水，急冷产生的热应力使钢渣龟裂破碎,同时大量的饱和蒸汽渗入渣中与f-CaO和f-MgO发生水化反应使钢渣局部体积增大从而令其自解粉化。
优选的，所述步骤b中选用水淬法，转炉渣在流出和下降过程中,被压力水分割、击碎以及速凝,在水幕中进行粒化，水淬工艺会因炼钢设备工艺布置、排渣特点不同而不同，水淬法有多种处理方法如盘泼水淬法，滚筒水淬法等，盘泼法优点是用水强制快速冷却,处理时间短,生产能力大，处理过程粉尘少，钢渣粒度小,可减少破碎筛分的工作量,便于金属料回收，钢渣游离氧化钙含量较低,改善了钢渣的稳定性,有利于综合利用，但盘泼法采用的设备投资比较大；处理过程蒸汽直接排放量较大，对厂房和设备寿命有一定影响，操作工艺比较复杂，对钢渣的流动性有一定要求,且粘度高、流动性差的钢渣不能用该方法处理。
优选的，所述滚筒水淬法是将熔渣以适宜流速进入滚筒,在离心力和喷淋水作用下,熔渣被水激散并凝成小块而被收集，在滚筒内同时完成冷凝、破碎及渣、钢分离，采用滚筒水淬法对转炉渣处理量大，效率较高,处理后的钢渣游离氧化钙较低、粒化较为均匀且粒度分布较为理想,自由氧化钙消解也较为理想,渣中铁较少氧化,多以二价铁或金属铁存在,利于后续磁选分离，但滚筒水淬法对渣流动性要求较高,因冷却速度快,凝渣的相析出经历淬冷的非平衡演化完成,因此其结构内应力较大,化学活性相对较高,并存在时效相变的潜在机制。
优选的，所述步骤b中风碎法即用压缩气体冲击高温液渣使其碎粒化，将出炉熔渣倒入中间罐,运到风淬装置处进行处理，熔渣流被高速喷出气流打碎并呈抛物线运动,最终落入水池并被捕集，用于风碎的气体可以是空气惰性气体或高压蒸汽等,被加热的气体可通过另外热交换装置进行热量回收，该法处理获得的渣粒粒径较小、粒径分布范围较窄,此法处理的渣冷凝速度最快,自由氧化钙消解也最为彻底,各晶相分布均匀,晶粒非常细小，颗粒硬度较大。
优选的，所述相对其他处理方式,凝渣的结构内应力最大,往往会在一周内或稍长时间出现时效相变与结构重组,重组后的主晶相主要是硅酸二钙,且晶粒变大，用该法处理转炉熔渣,如采用不同的气体做风碎介质,得到的凝渣微粒在性能上存在较大差异，采用风碎工艺处理时,同样要求钢渣有良好的流动性与低粘度。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种转炉废弃钢渣综合化处理方法，具备以下有益效果：
1、该转炉废弃钢渣综合化处理方法，通过采用热闷法进行对转炉钢渣进行合理布局和操作，使转炉钢渣温度高，具备液态流动性的特点得到充分利用，高温液态渣在0.6MPa空气压力下，快速粒化，实际操作中，一罐渣在10分内完成破碎处理，剩余粘渣温度损失少，在进入热闷坑后，其自身的高温可将进入热闷坑的水迅速汽化呈蒸汽，使闷坑内形成一定压力的蒸汽环境，促使粘渣粉碎，获得较好的渣铁分离效果，同时，蒸汽与粉碎的钢渣充分接触反应，使钢渣中的游离CaO和Mg0得到消解，碎渣f-CaO含量<1％，热闷渣f-CaO含量<2％，实现钢渣稳定化处理，提高了钢渣处理时的安全性。
2、该转炉废弃钢渣综合化处理方法，通过选用水淬法，转炉渣在流出和下降过程中,被压力水分割、击碎以及速凝,在水幕中进行粒化，水淬工艺会因炼钢设备工艺布置、排渣特点不同而不同，水淬法有多种处理方法如盘泼水淬法，滚筒水淬法等，盘泼法优点是用水强制快速冷却,处理时间短,生产能力大，处理过程粉尘少，钢渣粒度小,可减少破碎筛分的工作量,便于金属料回收，钢渣游离氧化钙含量较低,改善了钢渣的稳定性,有利于综合利用。
3、该转炉废弃钢渣综合化处理方法，通过采用滚筒水淬法对转炉渣处理量大，效率较高,处理后的钢渣游离氧化钙较低、粒化较为均匀且粒度分布较为理想,自由氧化钙消解也较为理想,渣中铁较少氧化,多以二价铁或金属铁存在,利于后续磁选分离。
4、该转炉废弃钢渣综合化处理方法，通过采用风碎法即用压缩气体冲击高温液渣使其碎粒化，将出炉熔渣倒入中间罐,运到风淬装置处进行处理，熔渣流被高速喷出气流打碎并呈抛物线运动,最终落入水池并被捕集，用于风碎的气体可以是空气惰性气体或高压蒸汽等,被加热的气体可通过另外热交换装置进行热量回收，该法处理获得的渣粒粒径较小、粒径分布范围较窄,此法处理的渣冷凝速度最快。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明-部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
一种转炉废弃钢渣综合化处理方法，包括以下步骤：
(a)转炉渣预处理：消除转炉渣中以f-Cao为主的亚稳相结构，使转炉渣在利用前组成与结构稳定化；
(b)转炉渣处理方法选用：热闷法将转炉渣置于可封闭罐内,利用出炉渣自身的显热与潜热,喷水对其作用,产生带压蒸汽,从而对钢渣强行消解，在进行预处理钢渣后,钢渣消解较彻底,渣铁易于分离,回收铁组分后的尾渣矿物组织比较稳定和均匀,利于后续粗放式利用，缺点是间歇性处理,处理效率很低,占用处理场地大,处理时间偏长,综合处理成本偏高,安全性控制要求也较高，待熔渣温度自然冷却至300～800℃时,将热态钢渣倾翻至热闷罐中,盖上罐盖密封,待其均热半小时后对钢渣进行间歇式喷水，急冷产生的热应力使钢渣龟裂破碎,同时大量的饱和蒸汽渗入渣中与f-CaO和f-MgO发生水化反应使钢渣局部体积增大从而令其自解粉化；
(c)转炉渣破碎：由于转炉渣在进行预处理后，转炉渣的粒径尺寸较大，因此需要将转炉渣首先进破碎；
(d)转炉渣分选：采用磁铁进行浮选的方式，将转炉渣进行分选；
(e)转炉渣筛分：将转炉渣进行筛分，将粗细不同的转炉渣进行快速的筛分分离，并采用球磨方式将转炉渣进行进一步磨细加工。
实施例二
一种转炉废弃钢渣综合化处理方法，包括以下步骤：
(a)转炉渣预处理：消除转炉渣中以f-Cao为主的亚稳相结构，使转炉渣在利用前组成与结构稳定化；
(b)转炉渣处理方法选用：选用水淬法，转炉渣在流出和下降过程中,被压力水分割、击碎以及速凝,在水幕中进行粒化，水淬工艺会因炼钢设备工艺布置、排渣特点不同而不同，水淬法有多种处理方法如盘泼水淬法，滚筒水淬法等，盘泼法优点是用水强制快速冷却,处理时间短,生产能力大，处理过程粉尘少，钢渣粒度小,可减少破碎筛分的工作量,便于金属料回收，钢渣游离氧化钙含量较低,改善了钢渣的稳定性,有利于综合利用，但盘泼法采用的设备投资比较大；处理过程蒸汽直接排放量较大，对厂房和设备寿命有一定影响，操作工艺比较复杂，对钢渣的流动性有一定要求,且粘度高、流动性差的钢渣不能用该方法处理；
(c)转炉渣破碎：由于转炉渣在进行预处理后，转炉渣的粒径尺寸较大，因此需要将转炉渣首先进破碎；
(d)转炉渣分选：采用磁铁进行浮选的方式，将转炉渣进行分选；
(e)转炉渣筛分：将转炉渣进行筛分，将粗细不同的转炉渣进行快速的筛分分离，并采用球磨方式将转炉渣进行进一步磨细加工。
实施例三
一种转炉废弃钢渣综合化处理方法，包括以下步骤：
(a)转炉渣预处理：消除转炉渣中以f-Cao为主的亚稳相结构，使转炉渣在利用前组成与结构稳定化；
(b)转炉渣处理方法选用：选用水淬法，转炉渣在流出和下降过程中,被压力水分割、击碎以及速凝,在水幕中进行粒化，水淬工艺会因炼钢设备工艺布置、排渣特点不同而不同，水淬法有多种处理方法如盘泼水淬法，滚筒水淬法等，滚筒水淬法是将熔渣以适宜流速进入滚筒,在离心力和喷淋水作用下,熔渣被水激散并凝成小块而被收集，在滚筒内同时完成冷凝、破碎及渣、钢分离，采用滚筒水淬法对转炉渣处理量大，效率较高,处理后的钢渣游离氧化钙较低、粒化较为均匀且粒度分布较为理想,自由氧化钙消解也较为理想,渣中铁较少氧化,多以二价铁或金属铁存在,利于后续磁选分离，但滚筒水淬法对渣流动性要求较高,因冷却速度快,凝渣的相析出经历淬冷的非平衡演化完成,因此其结构内应力较大,化学活性相对较高,并存在时效相变的潜在机制；
(c)转炉渣破碎：由于转炉渣在进行预处理后，转炉渣的粒径尺寸较大，因此需要将转炉渣首先进破碎；
(d)转炉渣分选：采用磁铁进行浮选的方式，将转炉渣进行分选；
(e)转炉渣筛分：将转炉渣进行筛分，将粗细不同的转炉渣进行快速的筛分分离，并采用球磨方式将转炉渣进行进一步磨细加工。
实施例四
一种转炉废弃钢渣综合化处理方法，包括以下步骤：
(a)转炉渣预处理：消除转炉渣中以f-Cao为主的亚稳相结构，使转炉渣在利用前组成与结构稳定化；
(b)转炉渣处理方法选用：风碎法即用压缩气体冲击高温液渣使其碎粒化，将出炉熔渣倒入中间罐,运到风淬装置处进行处理，熔渣流被高速喷出气流打碎并呈抛物线运动,最终落入水池并被捕集，用于风碎的气体可以是空气惰性气体或高压蒸汽等,被加热的气体可通过另外热交换装置进行热量回收，该法处理获得的渣粒粒径较小、粒径分布范围较窄,此法处理的渣冷凝速度最快,自由氧化钙消解也最为彻底,各晶相分布均匀,晶粒非常细小，颗粒硬度较大，相对其他处理方式,凝渣的结构内应力最大,往往会在一周内或稍长时间出现时效相变与结构重组,重组后的主晶相主要是硅酸二钙,且晶粒变大，用该法处理转炉熔渣,如采用不同的气体做风碎介质,得到的凝渣微粒在性能上存在较大差异，采用风碎工艺处理时,同样要求钢渣有良好的流动性与低粘度；
(c)转炉渣破碎：由于转炉渣在进行预处理后，转炉渣的粒径尺寸较大，因此需要将转炉渣首先进破碎；
(d)转炉渣分选：采用磁铁进行浮选的方式，将转炉渣进行分选；
(e)转炉渣筛分：将转炉渣进行筛分，将粗细不同的转炉渣进行快速的筛分分离，并采用球磨方式将转炉渣进行进一步磨细加工。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种转炉废弃钢渣综合化处理方法，包括以下步骤：
(a)转炉渣预处理：消除转炉渣中以f-Cao为主的亚稳相结构，使转炉渣在利用前组成与结构稳定化；
(b)转炉渣处理方法选用：热闷法、水淬法以及风碎法处理；
(c)转炉渣破碎：由于转炉渣在进行预处理后，转炉渣的粒径尺寸较大，因此需要将转炉渣首先进破碎；
(d)转炉渣分选：采用磁铁进行浮选的方式，将转炉渣进行分选；
(e)转炉渣筛分：将转炉渣进行筛分，将粗细不同的转炉渣进行快速的筛分分离，并采用球磨方式将转炉渣进行进一步磨细加工。
2.根据权利要求1所述的一种转炉废弃钢渣综合化处理方法，其特征在于：所述步骤b中选用热闷法将转炉渣置于可封闭罐内,利用出炉渣自身的显热与潜热,喷水对其作用,产生带压蒸汽,从而对钢渣强行消解，在进行预处理钢渣后,钢渣消解较彻底,渣铁易于分离,回收铁组分后的尾渣矿物组织比较稳定和均匀,利于后续粗放式利用，缺点是间歇性处理,处理效率很低,占用处理场地大,处理时间偏长,综合处理成本偏高,安全性控制要求也较高，待熔渣温度自然冷却至300～800℃时,将热态钢渣倾翻至热闷罐中,盖上罐盖密封,待其均热半小时后对钢渣进行间歇式喷水，急冷产生的热应力使钢渣龟裂破碎,同时大量的饱和蒸汽渗入渣中与f-CaO和f-MgO发生水化反应使钢渣局部体积增大从而令其自解粉化。
3.根据权利要求1所述的一种转炉废弃钢渣综合化处理方法，其特征在于：所述步骤b中选用水淬法，转炉渣在流出和下降过程中,被压力水分割、击碎以及速凝,在水幕中进行粒化，水淬工艺会因炼钢设备工艺布置、排渣特点不同而不同，水淬法有多种处理方法如盘泼水淬法，滚筒水淬法等，盘泼法优点是用水强制快速冷却,处理时间短,生产能力大，处理过程粉尘少，钢渣粒度小,可减少破碎筛分的工作量,便于金属料回收，钢渣游离氧化钙含量较低,改善了钢渣的稳定性,有利于综合利用，但盘泼法采用的设备投资比较大；处理过程蒸汽直接排放量较大，对厂房和设备寿命有一定影响，操作工艺比较复杂，对钢渣的流动性有一定要求,且粘度高、流动性差的钢渣不能用该方法处理。
4.根据权利要求3所述的一种转炉废弃钢渣综合化处理方法，其特征在于：所述滚筒水淬法是将熔渣以适宜流速进入滚筒,在离心力和喷淋水作用下,熔渣被水激散并凝成小块而被收集，在滚筒内同时完成冷凝、破碎及渣、钢分离，采用滚筒水淬法对转炉渣处理量大，效率较高,处理后的钢渣游离氧化钙较低、粒化较为均匀且粒度分布较为理想,自由氧化钙消解也较为理想,渣中铁较少氧化,多以二价铁或金属铁存在,利于后续磁选分离，但滚筒水淬法对渣流动性要求较高,因冷却速度快,凝渣的相析出经历淬冷的非平衡演化完成,因此其结构内应力较大,化学活性相对较高,并存在时效相变的潜在机制。
5.根据权利要求1所述的一种转炉废弃钢渣综合化处理方法，其特征在于：所述步骤b中风碎法即用压缩气体冲击高温液渣使其碎粒化，将出炉熔渣倒入中间罐,运到风淬装置处进行处理，熔渣流被高速喷出气流打碎并呈抛物线运动,最终落入水池并被捕集，用于风碎的气体可以是空气惰性气体或高压蒸汽等,被加热的气体可通过另外热交换装置进行热量回收，该法处理获得的渣粒粒径较小、粒径分布范围较窄,此法处理的渣冷凝速度最快,自由氧化钙消解也最为彻底,各晶相分布均匀,晶粒非常细小，颗粒硬度较大。
6.根据权利要求5所述的一种转炉废弃钢渣综合化处理方法，其特征在于：所述相对其他处理方式,凝渣的结构内应力最大,往往会在一周内或稍长时间出现时效相变与结构重组,重组后的主晶相主要是硅酸二钙,且晶粒变大，用该法处理转炉熔渣,如采用不同的气体做风碎介质,得到的凝渣微粒在性能上存在较大差异。采用风碎工艺处理时,同样要求钢渣有良好的流动性与低粘度。
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