RU2743393C1 - Способ непрерывного получения отверждённого сталелитейного шлака и связанное с ним устройство - Google Patents
Способ непрерывного получения отверждённого сталелитейного шлака и связанное с ним устройство Download PDFInfo
- Publication number
- RU2743393C1 RU2743393C1 RU2020112893A RU2020112893A RU2743393C1 RU 2743393 C1 RU2743393 C1 RU 2743393C1 RU 2020112893 A RU2020112893 A RU 2020112893A RU 2020112893 A RU2020112893 A RU 2020112893A RU 2743393 C1 RU2743393 C1 RU 2743393C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- vol
- slag
- carbonation
- closed chamber
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 39
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 99
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims abstract description 26
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims abstract description 22
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims abstract description 22
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims abstract description 7
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 84
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 21
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Substances [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 claims description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 claims description 5
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 2
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 2
- 238000004939 coking Methods 0.000 claims 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims 2
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 3
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 3
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B5/00—Treatment of metallurgical slag ; Artificial stone from molten metallurgical slag
- C04B5/06—Ingredients, other than water, added to the molten slag or to the granulating medium or before remelting; Treatment with gases or gas generating compounds, e.g. to obtain porous slag
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B3/00—General features in the manufacture of pig-iron
- C21B3/04—Recovery of by-products, e.g. slag
- C21B3/06—Treatment of liquid slag
- C21B3/08—Cooling slag
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B5/00—Treatment of metallurgical slag ; Artificial stone from molten metallurgical slag
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B3/00—General features in the manufacture of pig-iron
- C21B3/04—Recovery of by-products, e.g. slag
- C21B3/06—Treatment of liquid slag
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
- C22B7/04—Working-up slag
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2400/00—Treatment of slags originating from iron or steel processes
- C21B2400/02—Physical or chemical treatment of slags
- C21B2400/022—Methods of cooling or quenching molten slag
- C21B2400/024—Methods of cooling or quenching molten slag with the direct use of steam or liquid coolants, e.g. water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2400/00—Treatment of slags originating from iron or steel processes
- C21B2400/02—Physical or chemical treatment of slags
- C21B2400/022—Methods of cooling or quenching molten slag
- C21B2400/026—Methods of cooling or quenching molten slag using air, inert gases or removable conductive bodies
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2400/00—Treatment of slags originating from iron or steel processes
- C21B2400/02—Physical or chemical treatment of slags
- C21B2400/034—Stirring or agitating by pressurised fluids or by moving apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2400/00—Treatment of slags originating from iron or steel processes
- C21B2400/05—Apparatus features
- C21B2400/062—Jet nozzles or pressurised fluids for cooling, fragmenting or atomising slag
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, в частности, к непрерывному получению отверждённого сталелитейного шлака. Расплавленный сталелитейный шлак, содержащий по меньшей мере 2 мас.% свободной извести, отверждают с получением частиц отверждённого шлака, имеющих диаметр меньше 1 мм. При отверждении расплавленный сталелитейный шлак приводят в контакт с по меньшей мере одним первым газом карбонизации. Частицы отверждённого шлака охлаждают до температуры, составляющей 300°C или ниже, со скоростью от 1 до 100°C/мин, причем при охлаждении частицы отверждённого шлака приводят в контакт с по меньшей мере одним вторым газом карбонизации. Устройство для непрерывного получения отвержденного сталелитейного шлака содержит замкнутую камеры, содержащую устройство для отверждения, устройство для впрыскивания первого газа карбонизации, устройство для второго газа карбонизации, нижнюю пористую стенку и устройство для впрыскивания третьего газа карбонизации через нижнюю пористую стенку. Обеспечивается получение отвержденного шлака с низким содержанием свободной извести при сохранении короткого времени обработки. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к способу непрерывного получения сталелитейного шлака и связанному с ним устройству.
В традиционных сталелитейных технологических цепочках чугун производят в доменной печи, а затем превращают его в сталь, например, в конвертере. В конвертере через расплавленный чугун вдувают кислород, что снижает содержание углерода в чугуне и превращает его в сталь. В конвертер вводят минеральные добавки, как например, известь и/или доломит, с целью удаления содержащихся в чугуне примесей, таких как кремний, фосфор и марганец, и достижения требуемого состава стали. Указанные добавки вместе с примесями, извлечёнными из чугуна, образуют конвертерные шлаки.
Затем расплавленную сталь, полученную таким образом, можно подвергать процессу рафинирования с целью достижения соответствия требованиям по составу стали высококачественных марок. Расплавленную сталь выливают в ковш и добавляют в неё легирующие элементы; одновременно удаляют примеси в заметном количестве при впрыскивании минеральных добавок, таких как известь и/или доломит. Побочным продуктом такого процесса рафинирования является ковшовый шлак.
Крупные сталелитейные заводы производят сотни тысяч тонн сталелитейного шлака в год, что порождает затраты на хранение и необходимость наличия места. Тем не менее, указанные шлаки обладают хорошими механическими свойствами, особенно по показателям ударной прочности и износостойкости, которые делают их интересными, в частности, для использования в строительстве гражданских сооружений или дорог. Дорожное строительство включает в себя все дорожные работы, требующие использования материалов, состоящих из агрегатов, в частности, производство асфальта, подготовку грунтовых оснований, слоя основания, подстилающего слоя для дорожных систем или наполнителей. Однако главная проблема в связи с указанным материалом проистекает из значительного содержания в нём свободной извести, что делает агрегаты нестабильными. В остальной части текста будет употребляться термин «сталелитейный шлак». Он охватывает и ковшовый, и конвертерный шлаки, описанные ранее, а также любой шлак, являющийся побочным продуктом сталелитейного завода и имеющий содержание свободной извести выше 2%.
Действительно, вследствие добавления извести и/или доломита, и конвертерный, и ковшовый шлаки имеют высокое содержание свободной извести (CaO), до 25%. Указанная свободная известь может краткосрочно взаимодействовать с дождевой водой с образованием гидроксидов кальция по реакции гидратации (1):
(1) CaO + H2O → Ca(OH)2
и может долгосрочно взаимодействовать с диоксидом углерода воздуха с образованием карбонатов кальция по реакции карбонизации (2):
(2) CaO + CO2 → CaCO3
Поскольку и гидроксиды, и карбонаты кальция имеют больший объём, чем свободная известь, существует нестабильность объёма указанных шлаков с объёмным расширением до 10%, что может вызывать повреждения дорог, на которых они используются. Это препятствует традиционному вторичному использованию конвертерных шлаков в дорожном строительстве. Для уменьшения содержания свободной извести и стабилизации сталелитейных шлаков впоследствии было предложено несколько решений.
Например, в японском патенте JP-B2-5327184 описан способ получения шлака, в котором сталелитейный шлак поддерживают в расплавленном состоянии в закрытом сосуде и вдувают CO2 в расплавленный шлак таким образом, что вдуваемое количество CO2 составляет ≥ 0,07 тонны на тонну шлака. Цель заключается в стабилизации шлака в расплавленном состоянии за счёт превращения свободной извести в карбонаты кальция по реакции (2). Процесс вдувания длится от 10 до 60 минут. Затем расплавленный шлак перемещают в устройство для отверждения, где его охлаждают до температуры ниже 860°C с целью отверждения. Указанный способ позволяет достигать содержания свободной извести в отверждённом шлаке ниже 1,5%. Однако данный процесс предполагает оснащение специально предназначенной для этого камеры средством для впрыска, в дополнение к охладительному оборудованию; подвод энергии для сохранения шлака в расплавленном состоянии при одновременном продувании, а также это подразумевает перемещение стабилизированного расплавленного шлака в устройство для охлаждения.
В японском патенте JP-B2-5040257 описан способ обработки сталелитейного шлака, в котором шлак загружают во вращающийся барабан, где его дробят и охлаждают. Затем отверждённый таким образом шлак приводят в контакт с CO2 для осуществления карбонизации по реакции (2). Указанный способ требует дополнительной стадии карбонизации с применением специального оборудования.
В заявке на патент США US-A-5569314 описан способ получения термостабильного сталелитейного шлака, подходящего для использования в областях применения, требующих стабильности размера, например, в виде агрегата, в дорожном строительстве. В данном способе мелкие частицы сталелитейного шлака сначала распыляют вместе с водой при температуре в диапазоне примерно от 100°C до 400°C для того, чтобы свободная известь реагировала с водой по реакции (1) гидратации. После этого частицы гидратированного шлака карбонизируют в присутствии CO2 при температуре в диапазоне примерно от 500°C до 900°C, в результате чего практически вся свободная известь, остающаяся в частицах шлака, превращается в карбонат кальция. Данный способ требует воды для гидратации и дополнительной энергии для повторного нагревания шлака с целью осуществления горячей стадии карбонизации.
В статье, названной “Stabilization of basic oxygen furnace slag by hot-stage carbonation treatment” авторов R. M. Santos & al. и опубликованной в журнале Chemical Engineering Journal 203 (2012) pages 239-250, описан высокотемпературный процесс карбонизации, в котором гранулированный шлак охлаждают, и в течение указанной стадии охлаждения приводят в контакт с CO2. В данной статье изучается влияние температуры и размера частиц шлака на поглощение CO2 в гранулированном шлаке и, таким образом, на конечное содержание свободной извести в охлаждённом шлаке.
Задача данного изобретения заключается в разработке непрерывного способа получения отверждённого сталелитейного шлака, который позволяет стабилизировать сталелитейный шлак при одновременном преодолении вышеупомянутых недостатков. Дополнительной целью изобретения является получение отверждённого шлака с низким содержанием свободной извести, предпочтительно ниже 1%, при одновременном сохранении короткого периода времени обработки с целью повышения общей производительности способа.
Способ согласно изобретению позволяет заметно ограничивать расход воды и энергии, а также капиталовложения в оборудование.
Наконец, данное изобретение относится к способу непрерывного получения отверждённого сталелитейного шлака, включающему в себя следующие стадии:
- отверждают расплавленный сталелитейный шлак, содержащий по меньшей мере 2 мас.% свободной извести, с целью получения частиц отверждённого шлака, имеющих диаметр меньше 1 мм, при этом расплавленный сталелитейный шлак приводят в контакт с первым газом карбонизации;
- охлаждают в закрытой камере частицы отверждённого шлака до температуры, равной 300°C или ниже, при этом частицы отверждённого шлака приводят в контакт по меньшей мере с одним вторым газом карбонизации.
Указанный способ получения может заключать в себе одну или несколько характеристик пп. 2 - 19, взятых по отдельности или в сочетании.
Изобретение относится также к устройству по пп. 20 - 26.
Данное изобретение будет лучше восприниматься при прочтении описания, которое следует ниже, с обращением к следующим прилагаемым фигурам:
фиг. 1 иллюстрирует способ согласно изобретению;
фиг. 2 отображает первый пример установки для воплощения способа согласно изобретению;
фиг. 3 отображает второй пример установки для воплощения способа согласно изобретению.
На фиг. 1 представлен непрерывный способ получения отверждённого сталелитейного шлака согласно изобретению. Расплавленный сталелитейный шлак 1, поступающий со стадии получения стали, подвергают осуществлению стадии 21 отверждения, температура расплавленного шлака зависит от состава шлака, но, как правило, составляет от 1300 до 1600°C. В течение указанной стадии отверждения шлак отверждается в частицы 6, и его температура снижается до 1000°C. Размер частиц 6 шлака составляет меньше 1 мм, предпочтительно меньше 0,5 мм. Причина избрания указанного конкретного размера частиц будет объяснена позже. В течение указанной стадии отверждения расплавленный шлак приводят в контакт с первым газом 31 карбонизации. Упомянутый первый газ 31 карбонизации содержит, например, по меньшей мере 20 об.% CO2, а предпочтительно больше 50 об.%. Остальная часть первого газа 31 карбонизации может состоять из водорода, метана, оксида углерода, азота, кислорода или пара. Указанный первый газ 31 карбонизации может представлять собой или содержать газ, отходящий с установки производства чугуна или стали, как например, газ из коксовой печи, доменной печи или конвертера, который можно сначала подвергнуть осуществлению стадии очистки. Данный первый газ 31 карбонизации содержит, например по меньшей мере 20 об.% CO2, от 5 до 30 об.% CO, от 1 до 55 об.% H2, от 1 до 55 об.% N2, от 1 до 5 об.% O2. В другом варианте осуществления первый газ 31 карбонизации содержит также пар, в дополнение к CO2, причём объём пара в газе составляет от 20 до 70 об.%. Первый газ 31 карбонизации заключает в себе, например по меньшей мере 20 об.% CO2, от 5 до 30 об.% CO, от 1 до 55 об.% H2, от 1 до 55 об.% N2, от 1 до 5 об.% O2, остальное пар. Указанный впрыск первого газа 31 позволяет протекать первой реакции карбонизации между CO2 и свободной известью, содержащейся в шлаке, по реакции (2) карбонизации. В дополнительном варианте осуществления может иметься больше одного газа первой карбонизации.
Затем частицы 6 шлака подвергают осуществлению стадии 22 охлаждения, в течение которой их температура снижается до 300°C. Скорость охлаждения предпочтительно составляет от 1°C/мин до 100°C/мин. Она должна быть выше 1°C/мин для сохранения короткого периода времени обработки, но ниже 100°C/мин для достижения достаточного поглощения CO2 в течение реакции карбонизации. Данную стадию охлаждения выполняют в закрытой камере, в которую впрыскивают второй газ 32 карбонизации, при этом указанный второй газ 32 карбонизации содержит, например, по меньшей мере 25 об.% CO2, а предпочтительно больше 50 об.%. Остальная часть второго газа карбонизации может состоять из водорода, метана, оксида углерода, азота, кислорода или пара. Упомянутый второй газ 32 карбонизации может представлять собой или может содержать газ, отходящий с установки производства чугуна или стали, как например, газ из коксовой печи, доменной печи или конвертера, который можно сначала подвергнуть осуществлению стадии очистки. Указанный второй газ 32 карбонизации содержит, например по меньшей мере 25 об.% CO2, от 5 до 30 об.% CO, от 1 до 55 об.% H2, от 1 до 55 об.% N2, от 1 до 5 об.% O2. Температура данного второго газа 32 карбонизации выбрана таким образом, чтобы достигать требуемой скорости охлаждения, но предпочтительно он имеет температуру, составляющую от 300 до 500°C. В другом варианте осуществления второй газ 32 карбонизации также содержит пар, в дополнение к CO2, причём объём пара в газе составляет от 20 до 70 об.%. Упомянутый второй газ 32 карбонизации заключает в себе, например по меньшей мере 25 об.% CO2, от 5 до 30 об.% CO, от 1 до 55 об.% H2, от 1 до 55 об.% N2, от 1 до 5 об.% O2, остальное пар. Размер частиц гранулированного шлака, составляющий меньше 1 мм, а предпочтительно меньше 0,5 мм, позволяет достигать большего поглощения CO2 частицами, что улучшает кинетику реакции между CO2 и известью, содержащейся в шлаке, по реакции (2) карбонизации. В дополнительном варианте осуществления может иметься больше одного газа второй карбонизации.
По окончании указанной стадии охлаждения по меньшей мере 60%, а предпочтительно больше 75% свободной извести, первоначально содержавшейся в расплавленном шлаке, превратилось в карбонаты по реакции (2). Время получения, между выливанием расплавленного шлака и выделением частиц 11 охлаждённого шлака, составляет менее 30 мин, предпочтительно менее 15 мин.
Способ получения согласно изобретению представляет собой непрерывный способ, при этом все стадии осуществляют одну за другой без перерыва. Это позволяет реализовать короткий период времени обработки.
Фиг. 2 иллюстрирует первый вариант воплощения установки для осуществления непрерывного способа получения согласно изобретению. На данной установке расплавленный шлак 1, поступающий из сталеплавильного устройства 2, выливают в закрытую камеру 3 на грануляционное устройство 4 с целью формирования отверждённых частиц 6 шлака. Данное грануляционное устройство 4 может представлять собой, например, вращающееся колесо (как проиллюстрировано). В конструкции фиг. 2 вращающееся колесо 4 является горизонтальным колесом, а в другом варианте осуществления, не отображённом, оно может быть вертикальным колесом. При этом оно находится поблизости от точки разлива шлака, и первый газ 31 карбонизации впрыскивается через средство для ввода первого газа (не показано) в направлении расплавленного шлака. Характеристики указанного первого газа 31 карбонизации являются теми же, что описаны в случае первого газа 31 карбонизации, используемого на стадии 21 отверждения, показанной на фиг. 1. Закрытая камера 3 может быть изолированной. Частицы 6 отверждённого шлака, сформированные таким образом, остаются в закрытой камере 3, где они охлаждаются в соответствии со стадией 22 охлаждения, описанной ранее. Закрытая камера 3 заключает в себе средство для впрыска (не показано), выполненное с возможностью впрыскивания газа 32 второй карбонизации в направлении частиц 6 отверждённого шлака. Характеристики указанного второго газа 32 карбонизации являются теми же, что описаны в случае второго газа 32 карбонизации, используемого на стадии 22 охлаждения, показанной на фиг. 1. Закрытая камера оснащена также средством для сбора (не изображено), предназначенным для сбора газа 34, отходящего из внутренней части закрытой камеры. Указанный отходящий газ 34 далее можно возвращать в закрытую камеру путём повторного впрыскивания в виде первого газа 31 карбонизации и/или второго газа 32 карбонизации, либо их части.
Фиг. 3 иллюстрирует второй вариант воплощения установки для осуществления способа получения согласно изобретению. На данной установке расплавленный шлак 1, поступающий из сталеплавильного оборудования 2, приводят в контакт с первым газом 31 карбонизации в закрытой камере 3, снабжённой устройством 7 для тонкого измельчения, с целью формирования частиц 6 отверждённого шлака. Характеристики указанного первого газа 31 карбонизации являются теми же, что описаны в случае первого газа 31 карбонизации, используемого на стадии 21 отверждения, показанной на фиг. 1. Устройство 7 для тонкого измельчения может представлять собой, например, устройство SAT (Slag Atomizer Technology), разработанное фирмой Ecomaister-Hatch. Частицы 6 отверждённого шлака, сформированного таким путём, остаются в закрытой камере 3, где они охлаждаются в соответствии со стадией 22 охлаждения, описанной ранее. Закрытая камера 3 заключает в себе средство для впрыска (не показано), выполненное с возможностью впрыскивания второго газа 32 карбонизации в направлении частиц 6 отверждённого шлака. Характеристики указанного второго газа 32 карбонизации являются теми же, что описаны в случае второго газа 32 карбонизации, используемого на стадии 22 охлаждения, показанной на фиг. 1. Закрытая камера 3 оснащена также средством для сбора (не изображено), предназначенным для сбора газа 34, отходящего из внутренней части закрытой камеры. Указанный отходящий газ 34 далее можно повторно впрыскивать в закрытую камеру в виде первого газа 31 карбонизации и/или второго газа 32 карбонизации, либо их части.
В обоих вариантах осуществления закрытая камера 3 может дополнительно содержать средство для поддержания частиц шлака в состоянии движения на стадии охлаждения. Это позволяет улучшать контакт между CO2 и частицами 6 отверждённого шлака и таким путём увеличивать поглощение CO2 частицами 6 отверждённого шлака. Например, как проиллюстрировано на фиг. 2 и 3, нижняя стенка 5 закрытой камеры 3 может быть пористой, и третий газ 33 можно впрыскивать через указанную пористую стенку 5 с целью создания псевдоожиженного слоя. Скорость потока упомянутого третьего газа 33 должна быть достаточной для поддержания частиц 6 отверждённого шлака в состоянии движения. Третий газ 33 может содержать по меньшей мере 25 об.% CO2, при этом остальная часть представляет собой воздух и пар. Упомянутое средство для поддержания частиц шлака в состоянии движения также может быть средством для вращения закрытой камеры 3, посредством, например, вращающегося барабана. Указанный третий газ может представлять собой или может содержать газ, отходящий с установки производства чугуна или стали, как например, газ из коксовой печи, доменной печи или конвертера, который можно сначала подвергнуть осуществлению стадии очистки, или он также может быть отходящим газом 34, собираемым из закрытой камеры 3.
Как проиллюстрировано в вариантах осуществления, стадии и отверждения, и охлаждения осуществляют в одном и том же устройстве, а частицы шлака обрабатывают в одной и той же закрытой камере, что позволяет улучшать время обработки и выход.
Claims (30)
1. Способ непрерывного получения отверждённого сталелитейного шлака, включающий в себя следующие стадии:
a) отверждение расплавленного сталелитейного шлака, содержащего по меньшей мере 2 мас.% свободной извести, для получения частиц отверждённого шлака, имеющих диаметр меньше 1 мм, причём при указанном отверждении расплавленный сталелитейный шлак приводят в контакт с по меньшей мере одним первым газом карбонизации;
b) охлаждение частиц отверждённого шлака до температуры, составляющей 300°C или ниже, в замкнутой камере, причем при указанном охлаждении частицы отверждённого шлака приводят в контакт с по меньшей мере одним вторым газом карбонизации, а скорость охлаждения частиц отверждённого шлака составляет от 1 до 100°C/мин.
2. Способ по п. 1, в котором первый газ карбонизации содержит по меньшей мере 20 об.% CO2.
3. Способ по п. 2, в котором первый газ карбонизации содержит по меньшей мере 50 об.% CO2.
4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором первый газ карбонизации содержит пар.
5. Способ по п. 1, в котором первый газ карбонизации содержит по меньшей мере 20 об.% пара.
6. Способ по п. 1 или 2, в котором первый газ карбонизации содержит по меньшей мере 20 об.% CO2, от 5 до 30 об.% CO, от 1 до 55 об.% H2, от 1 до 55 об.% N2 и от 1 до 5 об.% O2.
7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором второй газ карбонизации содержит по меньшей мере 25 об.% CO2.
8. Способ по любому из пп. 1-7, в котором второй газ карбонизации поддерживают при температуре, составляющей от 300 до 500°C, на стадии b).
9. Способ по любому из пп. 1-8, в котором второй газ карбонизации дополнительно содержит пар.
10. Способ по п. 9, в котором второй газ карбонизации содержит по меньшей мере 25 об.% пара.
11. Способ по любому из пп. 1-10, в котором частицы отверждённого шлака поддерживают в состоянии движения на стадии b).
12. Способ по п. 11, в котором частицы отверждённого шлака поддерживают в состоянии движения на стадии b) посредством впрыскивания в замкнутую камеру третьего газа со скоростью потока, достаточной для поддержания частиц в состоянии движения и создания псевдоожиженного слоя.
13. Способ по п. 9, в котором третий газ содержит по меньшей мере 20 об.% CO2.
14. Способ по любому из пп. 1-13, в котором по меньшей мере часть газов внутри замкнутой камеры отводят и собирают для возвращения в цикл в виде первого газа карбонизации, второго газа карбонизации и/или третьего газа.
15. Способ по любому из пп. 1-14, в котором первый газ карбонизации, второй газ карбонизации и/или по меньшей мере третий газ представляют собой газы, отходящие из установки получения чугуна, установки получения стали, установки спекания или установки коксования, или содержат такие газы.
16. Способ по любому из пп. 1-15, в котором второй газ карбонизации содержит по меньшей мере 25 об.% CO2, от 5 до 30 об.% CO, от 1 до 55 об.% H2, от 1 до 55 об.% N2, от 1 до 5 об.% O2.
17. Способ по любому из пп. 1-16, в котором время нахождения сталелитейного шлака внутри замкнутой камеры составляет менее 30 мин.
18. Способ по любому из пп. 1-17, в котором по меньшей мере 60% свободной извести расплавленного сталелитейного шлака преобразовывается в карбонаты кальция.
19. Устройство для непрерывного получения отверждённого сталелитейного шлака, содержащее замкнутую камеру (3), при этом замкнутая камера (3) содержит:
устройство (4, 7) для отверждения, выполненное с возможностью получения частиц отверждённого шлака, имеющих диаметр, составляющий 1 мм или меньше;
устройство (31) для впрыскивания первого газа карбонизации, выполненное с возможностью впрыскивания упомянутого первого газа в направлении расплавленного шлака и вблизи точки разлива расплавленного шлака,
устройство (32) для впрыскивания второго газа карбонизации, выполненное с возможностью впрыскивания упомянутого второго газа в направлении отвержденных частиц шлака,
нижнюю пористую стенку (5),
и устройство (33) для впрыскивания третьего газа через нижнюю пористую стенку (5).
20. Устройство по п. 19, также содержащее средство для сбора отходящего газа (34) и средство для рециркуляции газа.
21. Устройство по п. 19 или 20, в котором устройство для отверждения представляет собой устройство (7) для тонкого измельчения.
22. Устройство по п. 19 или 20, в котором устройство для отверждения представляет собой грануляционное устройство (4).
23. Устройство по любому из пп. 19-22, в котором по меньшей мере одно из средств для впрыскивания в замкнутую камеру (3) соединено с установкой получения чугуна, установкой получения стали, установкой спекания или установкой коксования.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/IB2017/055967 WO2019064052A1 (en) | 2017-09-28 | 2017-09-28 | PROCESS FOR THE CONTINUOUS MANUFACTURE OF SOLIDIFIED ACRYLIC LAYER AND DEVICE THEREOF |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2743393C1 true RU2743393C1 (ru) | 2021-02-17 |
Family
ID=60382475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020112893A RU2743393C1 (ru) | 2017-09-28 | 2017-09-28 | Способ непрерывного получения отверждённого сталелитейного шлака и связанное с ним устройство |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11708302B2 (ru) |
| EP (1) | EP3688199B1 (ru) |
| JP (1) | JP6924330B2 (ru) |
| KR (1) | KR102351465B1 (ru) |
| CN (1) | CN111587296B (ru) |
| BR (1) | BR112020003985B1 (ru) |
| CA (1) | CA3075366C (ru) |
| MX (1) | MX2020003592A (ru) |
| PL (1) | PL3688199T3 (ru) |
| RU (1) | RU2743393C1 (ru) |
| UA (1) | UA124251C2 (ru) |
| WO (1) | WO2019064052A1 (ru) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110982967B (zh) * | 2019-12-25 | 2022-02-11 | 江西理工大学 | 利用水和二氧化碳实现钢渣淬化及余热回收的方法与装置 |
| CN113074366B (zh) * | 2021-04-16 | 2022-11-29 | 太原理工大学 | 一种燃煤烟气co2固化吸附系统 |
| WO2022264668A1 (ja) * | 2021-06-18 | 2022-12-22 | Ｊｆｅスチール株式会社 | ＣａＯ含有物質の炭酸化方法及び炭酸化物質の製造方法 |
| TWI803197B (zh) * | 2022-02-17 | 2023-05-21 | 中聯資源股份有限公司 | 鋼渣蒸氣養生安定化處理方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1761704A1 (ru) * | 1991-01-31 | 1992-09-15 | Научно-производственное объединение по механизации и автоматизации производства машин для хлопководства "Технолог" | Способ гранул ции расплава шлака |
| RU2025469C1 (ru) * | 1991-03-01 | 1994-12-30 | Поль Вюрт С.А. | Способ обработки сталеплавильных шлаков и установка для его осуществления |
| SU1803998A1 (ru) * | 1987-10-26 | 1995-01-20 | Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения | Устройство для гранулирования расплава |
| KR20130046816A (ko) * | 2011-10-28 | 2013-05-08 | 현대제철 주식회사 | 슬래그 처리장치 및 슬래그 처리방법 |
| WO2013094861A1 (ko) * | 2011-12-22 | 2013-06-27 | 주식회사 포스코 | 용융 슬래그를 이용한 이산화탄소 저감 장치 |
| WO2016041092A1 (en) * | 2014-09-21 | 2016-03-24 | Hatch Ltd. | Gas atomization of molten materials using by-product off-gases |
| RU2621090C2 (ru) * | 2012-09-06 | 2017-05-31 | Прайметалз Текнолоджиз, Лимитед | Система сухого гранулирования шлака |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT398419B (de) * | 1993-01-26 | 1994-12-27 | Holderbank Financ Glarus | Verfahren zur herstellung von zement aus metallurgischen schlacken |
| US5569314A (en) * | 1995-01-30 | 1996-10-29 | Energy Mines & Resources-Canada | Thermal stabilization of steelmaking slag |
| JP4353706B2 (ja) * | 2003-02-04 | 2009-10-28 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 風砕スラグの製造方法および風砕スラグの製造設備 |
| JP5040257B2 (ja) | 2006-10-22 | 2012-10-03 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 製鋼スラグの処理方法 |
| CN101269920A (zh) | 2007-03-23 | 2008-09-24 | 宝山钢铁股份有限公司 | 钢渣碳酸化处理方法 |
| KR100903638B1 (ko) * | 2007-10-09 | 2009-06-18 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 슬래그 보유열 회수장치 |
| JP2009227493A (ja) * | 2008-03-20 | 2009-10-08 | Jfe Steel Corp | スラグ処理方法 |
| JP5327184B2 (ja) | 2010-10-19 | 2013-10-30 | 新日鐵住金株式会社 | 製鋼スラグおよびその製造方法 |
| KR101251264B1 (ko) | 2010-11-30 | 2013-04-10 | 현대자동차주식회사 | 이산화탄소의 고정방법 |
| WO2014005227A1 (en) * | 2012-07-03 | 2014-01-09 | Co2 Solutions Inc. | Slag stabilization with captured carbon dioxide |
| GB2528972B (en) | 2014-08-08 | 2016-10-05 | Primetals Technologies Austria GmbH | Slag granulation system |
| JP6191675B2 (ja) * | 2014-11-06 | 2017-09-06 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 製鋼スラグ粒子、製鋼スラグ、及び製鋼スラグ粒子の製造方法 |
| CN104988264B (zh) * | 2015-05-28 | 2017-07-18 | 北京科技大学 | 一种烧结烟气处理和利用的方法 |
| KR102526438B1 (ko) * | 2015-09-18 | 2023-04-26 | 더 트러스티스 오브 콜롬비아 유니버시티 인 더 시티 오브 뉴욕 | 철 및 강철 슬래그로부터 제품을 회수하기 위한 방법 및 시스템 |
-
2017
- 2017-09-28 WO PCT/IB2017/055967 patent/WO2019064052A1/en active Search and Examination
- 2017-09-28 KR KR1020207008198A patent/KR102351465B1/ko active IP Right Grant
- 2017-09-28 MX MX2020003592A patent/MX2020003592A/es unknown
- 2017-09-28 US US16/650,595 patent/US11708302B2/en active Active
- 2017-09-28 PL PL17800595.5T patent/PL3688199T3/pl unknown
- 2017-09-28 BR BR112020003985-3A patent/BR112020003985B1/pt active IP Right Grant
- 2017-09-28 JP JP2020517845A patent/JP6924330B2/ja active Active
- 2017-09-28 RU RU2020112893A patent/RU2743393C1/ru active
- 2017-09-28 UA UAA202002597A patent/UA124251C2/uk unknown
- 2017-09-28 EP EP17800595.5A patent/EP3688199B1/en active Active
- 2017-09-28 CA CA3075366A patent/CA3075366C/en active Active
- 2017-09-28 CN CN201780094674.4A patent/CN111587296B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1803998A1 (ru) * | 1987-10-26 | 1995-01-20 | Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения | Устройство для гранулирования расплава |
| SU1761704A1 (ru) * | 1991-01-31 | 1992-09-15 | Научно-производственное объединение по механизации и автоматизации производства машин для хлопководства "Технолог" | Способ гранул ции расплава шлака |
| RU2025469C1 (ru) * | 1991-03-01 | 1994-12-30 | Поль Вюрт С.А. | Способ обработки сталеплавильных шлаков и установка для его осуществления |
| KR20130046816A (ko) * | 2011-10-28 | 2013-05-08 | 현대제철 주식회사 | 슬래그 처리장치 및 슬래그 처리방법 |
| WO2013094861A1 (ko) * | 2011-12-22 | 2013-06-27 | 주식회사 포스코 | 용융 슬래그를 이용한 이산화탄소 저감 장치 |
| RU2621090C2 (ru) * | 2012-09-06 | 2017-05-31 | Прайметалз Текнолоджиз, Лимитед | Система сухого гранулирования шлака |
| WO2016041092A1 (en) * | 2014-09-21 | 2016-03-24 | Hatch Ltd. | Gas atomization of molten materials using by-product off-gases |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111587296A (zh) | 2020-08-25 |
| PL3688199T3 (pl) | 2024-05-06 |
| KR102351465B1 (ko) | 2022-01-13 |
| UA124251C2 (uk) | 2021-08-11 |
| CA3075366C (en) | 2022-07-12 |
| BR112020003985A2 (pt) | 2020-09-01 |
| US20200231498A1 (en) | 2020-07-23 |
| JP6924330B2 (ja) | 2021-08-25 |
| US11708302B2 (en) | 2023-07-25 |
| EP3688199A1 (en) | 2020-08-05 |
| BR112020003985B1 (pt) | 2022-08-16 |
| EP3688199B1 (en) | 2024-02-14 |
| CA3075366A1 (en) | 2019-04-04 |
| JP2020535320A (ja) | 2020-12-03 |
| WO2019064052A1 (en) | 2019-04-04 |
| CN111587296B (zh) | 2022-03-04 |
| MX2020003592A (es) | 2020-07-22 |
| KR20200045516A (ko) | 2020-05-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2743393C1 (ru) | Способ непрерывного получения отверждённого сталелитейного шлака и связанное с ним устройство | |
| CN106191344B (zh) | 一种混合熔渣熔融还原生产与调质处理的方法 | |
| Yildirim et al. | Chemical, mineralogical, and morphological properties of steel slag | |
| US20090193849A1 (en) | Method for stabilizing slag and novel materials produced thereby | |
| JP2008120607A (ja) | 製鋼スラグの処理方法 | |
| JP5040257B2 (ja) | 製鋼スラグの処理方法 | |
| KR20020037773A (ko) | 금속 철의 제조방법 | |
| KR20090023376A (ko) | 슬래그의 안정화 방법 및 이를 통해 생성된 물품 | |
| JP5327184B2 (ja) | 製鋼スラグおよびその製造方法 | |
| Moon et al. | Carbon mineralization of steel and iron-making slag: Paving the way for a sustainable and carbon-neutral future | |
| JP2003183717A (ja) | 製鋼スラグ製品の製造方法および製鋼スラグ製品 | |
| JP6201736B2 (ja) | 脱硫スラグを用いた焼結鉱の製造方法 | |
| KR101014400B1 (ko) | 슬래그의 안정화 방법 및 이를 통해 생성된 물품 | |
| Pal et al. | Utilisation of LD slag–An overview | |
| JPH11264011A (ja) | スラグの有効利用方法 | |
| WO2023204069A1 (ja) | 直接還元鉄の溶解方法、固体鉄および固体鉄の製造方法ならびに土木建築用資材および土木建築用資材の製造方法 | |
| JPH07118722A (ja) | 溶銑脱燐用精錬剤 | |
| KR101364067B1 (ko) | 케이슨 채움재용 골재 제조 방법 및 이에 의해 제조된 케이슨 채움재용 골재 | |
| SU874691A1 (ru) | Способ получени шлакообразующего материала дл обработки стали | |
| JP3881805B2 (ja) | 溶銑製造方法 | |
| Yin et al. | Molten Slag Bath Reduction: Carbon-Thermal Reduction of Blast Furnace Dust in Molten Blast Furnace Slag | |
| JP2012092389A (ja) | 混銑車スラグのリサイクル方法及び高炉向ペレット | |
| KR20060023212A (ko) | 파이넥스 함수슬러지로부터 건조 펠렛을 제조하는 방법 | |
| JP2010008030A (ja) | 竪型溶解炉を用いた溶銑製造方法 | |
| KR20080071740A (ko) | 제강 엘에스피 슬래그를 생석회 대용으로 재활용하는 방법. |