一种利用煤气还原转炉渣及炉渣循环利用的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于转炉炼钢过程固体废弃物资源高效利用的技术领域，特别是涉及一种利用煤气还原热态高磷含量转炉渣并进行炉渣循环利用的方法。
【背景技术】
[0002]为满足钢铁企业对洁净钢生产低成本、高效化、稳定性的要求，冶金工作者对钢铁生产流程进行了系统、详细的解析。根据各冶炼阶段的不同冶金特性，将传统转炉‘一站式’的炼钢方式分解为铁水预处理脱硫、转炉低温前期高效脱磷、中间排渣、转炉冶炼后期少渣脱碳升温、终点出钢、溅渣护炉等若干工艺步骤。旨在满足钢铁企业对洁净钢生产低成本、高效化、稳定性的要求。
[0003]转炉冶炼工艺的细化，特别是转炉“双渣法”、“双联法”冶炼工艺，使转炉冶炼过程碳素的利用化程度降低。主要体现在，转炉冶炼前期为了满足脱磷的热力学需要，转炉熔池温度控制采取了抑制升温的手段，使前期吹炼过程的碳的氧化速度降低，但导致了该过程CO的生成量降低，在高环保要求的当今条件下，炉口微负压的冶炼工艺使大量的空气吸入转炉烟气，从而降低了转炉煤气的回收利用程度，进而导致了转炉冶炼过程碳素流能量的浪费。
[0004]转炉煤气的回收利用是转炉冶炼的重要技术指标，为了弥补CO的损失，现行的工艺改进更多的是集中在降低回收煤气的初始品位与改变风机转速降低空气吸入量以提高CO品位的措施，从可参考的资料显示上述措施都没能很好解决煤气回收量降低的问题，而且煤气的热值也受到影响。
[0005]钢铁生产流程是高消耗的流程，也是高产出的流程。消耗的不仅是高铁含量的含铁物料，更有一些炼钢辅助原料，例如石灰、白云石等;产出的不仅是合格的钢，更有相当比例的固体废弃物，例如转炉渣;资源问题一直是限制钢铁企业发展的一个大问题。传统转炉资源化利用的方法主要为用作水泥原料、路基原料与海基原料，这些措施基本能解决固体废弃物利用的问题，但对钢铁行业资源高消耗的问题仍无能为力。
[0006]转炉冶炼过程是高温过程，也是“负能”过程，最直接的体现就是低温的铁水与常温下的炼钢原辅料经过冶炼过程的氧化放热变成高温的钢水与熔融态的高温炉渣，并产出转炉煤气。此过程，占化学反应释放能量相当比例的能量转换为转炉炉渣的显热，这部分显热的利用在目前大部分的研究中并没有得到足够高的重视。
【发明内容】
[0007]鉴于上述问题，本发明旨在提出一种能够实现低品位煤气高效利用、转炉渣返回重复利用、转炉渣余热回收利用的高效、节能、环保的方法，以解决现有技术中煤气利用效率低、转炉渣利用率差以及转炉渣余热回收量低的问题。
[0008]本发明的利用煤气还原转炉渣及炉渣循环利用的方法，其包括以下步骤:
[0009]将转炉冶炼过程分为转炉炼钢与转炉渣热处理两个流程，所述转炉炼钢流程中，铁水中的杂质元素经氧化反应以氧化物的形式进入转炉渣，形成高磷含量的热态转炉渣；
[0010]将所述转炉渣倒入处理渣灌单元，进入所述转炉渣热处理流程，盛有转炉渣的处理渣灌单元转移到转炉渣处理站，在所述转炉渣处理站内所述转炉渣发生以煤气为还原介质的热态还原，其中，
[0011 ] FeO的还原比例>80%、Ρ2θ5的还原比例>80%，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，处理完结后的转炉渣作为预熔渣与含铁冷却料返回转炉重新应用。
[0012]进一步地，所述转炉渣为单渣法冶炼工艺的终点渣、双渣法与双联法冶炼工艺的脱磷渣与脱碳渣;其中脱磷渣的物理成分重量百分比为:炉渣碱度R = Ca0/Si02 = 1.0-3.0，Ca0 = 20.0-40% , S12 = 10.0-30.0 % ,Fe0 = 8.0-30.0% ,Mg0 = 5.0-10.0% ,P2O5 = 1.5-15.0%；脱碳渣与终点渣的物理成分重量百分比为:炉渣碱度R = Ca0/Si02 = 2.5-4.5,CaO= 30.0-50% ,S12 = 10.0-30.0 % ,Fe0 = 8.0-30.0 % ,Mg0 = 5.0-10.0 % ,P2O5= 1.0-15.0% ；
[0013]进一步地，所述处理渣灌为带有底吹供气装置的转炉渣盛装灌与渣灌车，所述底吹供气装置包括渣灌底部的供气元件、底吹供气管路及供气控制系统，转炉渣处理站前与转炉渣处理站后所供气源为惰性气体，转炉渣处理站中所供气源为作为还原气体的煤气。
[0014]进一步地，所述煤气为钢铁生产过程中产生的转炉煤气、高炉煤气及焦炉煤气，所述煤气中CO含量范围为5%_80% ;
[0015]进一步地，所述转炉渣处理站为空腔式转炉渣还原处理容器，所述的空腔式转炉渣还原处理容器可密封、能承受1.0-5.0MPa的中等压力、可通入可调节气量为0.0-3.0Nm3/t.min的还原煤气、可通过机械手臂进行炉渣搅拌、可进行煤气含量检测并解毒处理、可抽真空、可进行余热及气态磷回收。
[0016]进一步地，所述解毒处理为向所述转炉渣处理站通入空气将其内部的煤气处理至安全范围。
[0017]进一步地，所述处理渣灌与所述转炉渣处理站通过所述底吹供气装置进行连接，还原煤气通过所述底吹供气装置由所述转炉渣处理站供气系统吹入热态转炉渣内。
[0018]进一步地，所述转炉渣处理站内热态渣的处理方式为处理站密封—充入还原煤气进行炉渣还原—处理站抽风—充入还原煤气进行炉渣还原—处理站抽风，至循环结束;所述转炉渣处理站密封罐的压力范围为0.2-5.0MPa所述炉渣还原时间为O-1Omin ；所述“充入还原煤气进行炉渣还原—处理站抽风”循环次数根据每一次处理时间的不同其循环频次为1-1 O次。
[0019]进一步地，所述充入还原煤气进行炉渣还原的同时伴有机械手臂对转炉渣的搅拌及过程余热回收，所述的余热回收装置为余热锅炉，其处理为低温循环水经过高温的热处理站变成高温蒸汽，高温蒸汽经余热锅炉处理将转炉渣处理流程的热量转变为可以回收利用的电能进行二次利用。
[0020]进一步地，所述转炉渣处理站内气态磷回收工作在处理站的抽风过程中进行，其回收方式为高温气体经过冷却段使气态磷冷却析出并沉降至回收槽。
[0021]本发明实现转炉渣磷负荷的降低并可以返回转炉炼钢流程实现重复利用，不仅可以节省转炉炼钢流程的造渣物料消耗，处理站的余热回收还可以实现转炉工序能量的高效利用，特别是可以解决低品位煤气难以回收利用的碳素浪费问题，而且预熔转炉渣的利用可以使转炉炼钢流程程的成渣速度与渣化程度得到优化。
[0022]本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0023]图1为煤气还原热态转炉渣还原处理流程；
[0024]图2为转炉渣处理站内炉渣还原处理流程；
[0025]图3为处理渣灌单元示意图；
[0026]图4为转炉渣处理站示意图。
[0027]其中，1-渣罐，2-渣车，3-底吹供气装置，4-气体通道，5-密封盖，6_余热水管，7_可升降伸缩手臂，8-搅拌头，9-渣罐底座，10-转炉渣处理站
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
[0029]如图3和图4所示，本发明转炉炼钢流程中，低温、含大量杂质元素的铁水经过氧化冶炼变成高温、洁净的钢水，此过程中，铁水中的杂质元素经氧化反应以氧化物的形式进入