专利名称：一种耦合处理炼铁、炼钢炉渣的方法
技术领域：
本发明涉及一种综合利用高温液态转炉渣和高炉渣处理的方法，回收显热的同时，易于回收渣中残铁。
背景技术：
高炉渣是钢铁冶炼过程中的主要副产品，每冶炼It生铁大约产生300 350kg的高炉渣，按照我国年生铁年产量56316万t计算，产渣量达19710万t。高炉渣出渣温度约1450°C，每吨渣含有相当于60kg标准煤的热量。转炉渣是炼钢工业的主要固体废料，每冶炼It钢约产生100 130kg转炉渣，以我国现有炼钢产能计算，每年将产生转炉渣近7000万t。转炉渣中含有36 55%的CaO和15 33%的FeO，同时渣中还含有Si、Mg、Al等有价元素，如果不加以利用，这些资源将白白浪费。转炉渣温度在1500 1650°C之间，与高炉渣一样具有丰富的热能，而现有的炉渣处理技术基本未能利用这些显热，热量全部散失。堆 积如山的炉渣不仅占用大量的土地，而且污染空气，破坏水源，影响植被生长。因此，做好高炉渣和转炉渣的综合处理并有效回收炉渣余热，是钢铁行业节能降耗，实现钢铁工业可持续发展的的重要途径。目前我国常见的处理高炉渣的方法有干渣坑冷却法和水冲渣法。水冲渣法的技术的核心还是对高炉熔渣进行喷水水淬，冷却、粒化成水渣，然后进行水渣分离，冲渣的水经过沉淀过滤后再循环使用。水冲渣法无法从根本上改变粒化渣耗水的工艺特点，炉渣物理热基本全部散失，冲渣过程中S02、H2S等污染物的排放不但影响作业环境而且对空气造成污染。而常见的转炉渣处理的方法有浅盘法、滚筒粒化法、热泼法、热焖法、风淬法和水淬法。这些方法中除热焖法外，其余钢渣处理方法均需要钢渣具有较好的流动性能，而在钢厂实际生产过程中，由于诸多原因，钢渣流动性很难保证，此时需增设炉渣吹炼升温设备，增加了投资成本和能耗。而热焖法处理周期长，尾渣粒度不均匀。在设备复杂程度、投资和运营成本上，浅盘法工艺环节多，滚筒法设备复杂，维修难度高，均需较高的运行费用。水淬法操作不当容易引起爆炸，耗水量大，尾渣难处理。另外上述钢渣处理工艺均未对钢渣热能进行回收，钢渣显热全部散失。对于浅盘法和风淬法还存在水蒸气产生量大，腐蚀厂房及重工设备等问题。在处理后钢渣的活性和稳定性上，只有热焖法和风淬法处理得到的钢渣稳定性较好。因此开发出一种利用高温液态转炉渣处理高温液态高炉渣的方法，结合两种炉渣的特点，使两种炉渣在高温下熔融结合，高炉渣中的SiO2与转炉渣中的CaO在高温下结合形成2Ca0 · SiO2，与现有的渣处理方法相比大大降低了渣处理成本，且更为节能环保。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对现有技术，提出一种耦合处理炼铁、炼钢炉渣的方法，利用高温液态转炉渣处理高温液态高炉渣，使炉渣冷却后自然粉化，便于炉渣显热和残铁回收。本发明解决上述问题采用的技术方案是一种耦合处理炼铁、炼钢炉渣的方法，其特征在于它包括如下步骤I)将高温液态高炉渣倒入带有热交换系统的罐体内；2)按高温液态高炉渣与高温液态转炉渣的质量比为I: ( I I. 5)，步骤I)进行的同时向罐体内添加高温液态转炉渣，混合均匀(充分反应);3)将混合好的炉渣焖罐，焖罐时间不小于O. 5h,回收炉渣余热的同时实现炉渣自然粉化，得到颗粒状的炉渣(或称冷态颗粒状炉渣);4)颗粒状的炉渣经过磁选回收铁后(磁选粒铁,粒铁回收),用作水泥原料(水泥生 产)。所述的高温液态高炉渣的温度为1400°C 1500°C。高温液态转炉渣的温度为1500°C 1650°C。向高温液态高炉渣中按比例加入高温液态转炉渣，使两种炉渣在高温下融融结合，转炉渣中CaO与高炉渣渣中SiO2在高温下通过固相反应生成2Ca0 · SiO2，利用2Ca0-SiO2在炉渣冷却过程中发生晶型转变，体积膨胀，实现炉渣自然粉化，得到颗粒炉渣，经过磁选回收铁后，可用作水泥生产原料。本发明的原理是高炉渣出渣温度一般在1450°C 1500°C，主要成分为CaO、SiO2, Al2O3' MgO，其中SiO2含量为28-39%，碱度为I. 0-1. I。转炉渣温度一般在1500。。 1650°C，转炉渣的主要成分为CaO、SiO2, FeO、Al2O3' MgO和P2O5，其中CaO含量为36-55%，碱度为2. 8 3. 4。在高温高炉渣中加入高温转炉渣，调整渣中MgO含量在10wt%以下，形成碱度范围在I. 8-2. 8的碱性渣，混合后的渣相组成落在CaO-SiO2-Al2O3-MgO相图的正硅酸钙相区内，渣中的CaO与SiO2在高温下通过固相反应生成2Ca0 · Si02。2Ca0 · SiO2熔点2130°C，炉渣从高温向低温冷却过程中，2Ca0 *Si02的晶体结构发生转变，从a -2Ca0 · SiO2向a -2Ca0 · SiO2和β _2Ca0 · SiO2转变，当温度低于670°C时转变成Y -2Ca0 · SiO2,同时体积膨胀10%。2Ca0*Si02W β型转变成Y型的过程中呈“开花状”膨胀，发生自然粉化，这一过程实现了炉渣的自然粉化。故此，冷却后的高炉渣呈颗粒状。本发明的有益效果是本方法以高温液态高炉渣和高温液态转炉渣为原料，利两种炉渣固有特性使两种渣在高温下生成2Ca0 · SiO2，炉渣冷却过程中2Ca0 · SiO2晶体类型的转变和体积膨胀，实现炉渣的自然粉化，便于炉渣显热和残铁回收，得到粒状炉渣可用做水泥生产原料，实现高炉渣和转炉渣的综合利用。与传统的高炉渣和转炉渣处理方法相比，本方法具有如下优势首先高炉渣不再经过水淬处理，不仅节约了大量的冲渣水资源，也避免了废水的二次污染，节约了污水处理的资金投入；其次解决了转炉渣由于大量f-CaO的存在而出现安定性不良的问题，变害为利，将转炉渣中f-Ca0作为与高炉渣中Si02反应的主要物质之一；再次本方法流程简单，对作业环境和空气质量影响小，更为环保，符合发展理念；最后随技术的发展，本方法有望解决高炉渣物理热的回收问题。与其他的干渣处理方式相比，本方法无需投入大型的高炉渣粒化设备，能耗低，工艺简单且不影响高炉渣的性能和附加值。本方法节能、环保，有利于提高钢铁厂资源综合利用水平，具有良好的经济和社会效益。
图I为本发明的工艺流程图。
具体实施例方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例I本实施例选用A钢厂高炉渣和转炉渣作原料，高炉渣成分如表I所示，转炉渣成分如表2所示。如图I所示,具体实施步骤如下表I高炉渣化学成分(wt%)
权利要求
1.一种耦合处理炼铁、炼钢炉渣的方法，其特征在于它包括如下步骤 1)将高温液态高炉渣倒入带有热交换系统的罐体内； 2)按高温液态高炉渣与高温液态转炉渣的质量比为I:(I I. 5)，步骤I)进行的同时向罐体内添加高温液态转炉渣，混合均匀；3)将混合好的炉渣焖罐，焖罐时间不小于O.5h,回收炉渣余热，得到颗粒状的炉渣； 4)颗粒状的炉渣经过磁选回收铁后，用作水泥原料。
2.根据权利要求I所述的一种耦合处理炼铁、炼钢炉渣的方法，其特征在于，所述的高温液态高炉渣的温度为1400°C 1500°C。
3.根据权利要求I所述的一种耦合处理炼铁、炼钢炉渣的方法，其特征在于，高温液态转炉渣的温度为1500°C 1650°C。
全文摘要
本发明涉及一种综合利用高温液态转炉渣和高炉渣处理的方法。一种耦合处理炼铁、炼钢炉渣的方法，其特征在于它包括如下步骤1)将高温液态高炉渣倒入带有热交换系统的罐体内；2)按高温液态高炉渣与高温液态转炉渣的质量比为1:(1～1.5)，步骤1)进行的同时向罐体内添加高温液态转炉渣，混合均匀；3)将混合好的炉渣焖罐，焖罐时间不小于0.5h，回收炉渣余热，得到颗粒状的炉渣；4)颗粒状的炉渣经过磁选回收铁后，用作水泥原料。利用高温液态转炉渣处理高温液态高炉渣，使炉渣冷却后自然粉化，便于炉渣显热和残铁回收，得到粒状炉渣可用做水泥生产原料，实现高炉渣和转炉渣的综合利用。
文档编号C21B3/06GK102719577SQ20121022026
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者刘谭璟, 周强, 唐恩, 喻道明, 崔伟, 朱必炼, 李菊艳, 范小刚 申请人:中冶南方工程技术有限公司