石墨烯钢铁合金碳氧循环装置及其工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石墨烯钢铁合金制备领域，尤其涉及石墨烯钢铁合金碳氧循环装置及其工艺。
【背景技术】
[0002]钢铁行业是重污染行业。钢铁工业的生产过程是化学、物理的变化过程，对环境污染严重，被列为污染危害最大的三大部门(冶金、化工和轻工)、六大企业(钢铁、炼油、火电、化工、有色金属冶炼和造纸)的首位。环境污染主要反映在气、水、渣三个方面。废气主要是从燃烧系统排出的。污染过程很复杂，污染也是多方面的，有毒成分主要有二氧化硫、一氧化碳、硫化氢、烃、粉尘等。附近居民受二氧化硫的影响易引起慢性呼吸道系统的病症。废水主要有焦化厂的废水，它含有酚、氰化物、氯化物和硫化物等有害物质。废水就地浸透污染地下水;排入江河、湖泊则污染地面水，使生活饮用水和水生生物含有害物质，对人体引起不良后果。
[0003]另外，目前钢铁行业产能严重过剩，低质、同质产品竞争激烈。为了实现钢铁行业转型升级，本发明从节能环保与碳氧循环利用出发，低成本生产石墨烯钢铁合金高附加值的特型钢铁产品。
【发明内容】
[0004]本发明为克服上述的不足之处，目的在于提供石墨烯钢铁合金碳氧循环装置及其工艺，消化钢铁库存压力，制备高附加值的石墨烯钢铁合金。
[0005]本发明是通过以下技术方案达到上述目的:石墨烯钢铁合金碳氧循环装置，包括:铁矿石岛、喷煤岛、高炉炼铁岛、炼钢岛、碳捕集分离岛、O2岛、碳黑岛、石墨化原料岛、石墨烯岛、废旧钢铁熔融岛、辅料岛、石墨烯钢铁合金岛、远程防爆监控中心岛；所述O2岛、铁矿石岛、喷煤岛、碳捕集分离岛与高炉连铁岛连接，高炉连铁岛、炼钢岛、石墨烯钢铁合金岛依次连接，石墨烯钢铁合金岛与石墨烯岛、废旧钢铁熔融岛、辅料岛连接，碳捕集分离岛与O2岛、碳黑岛连接，碳黑岛与石墨烯岛连接，石墨烯岛还与石墨化原料岛连接，远程防爆监控中心岛实时在线监控。
[0006]作为优选，石墨烯钢铁合金岛为石墨烯钢铁合金变频电极炉，石墨烯钢铁合金变频电极炉包括:钢水进口阀门、辅料喷枪、变速搅拌机、除渣网筛、出渣口、变频电极、石墨烯喷枪、远程防爆监控器、石墨烯钢铁合金出口；所述钢水进口阀门送钢水、辅料喷枪送辅料进石墨烯钢铁合金变频电极炉膛内，石墨烯钢铁合金变频电极炉膛内设有变速搅拌机、除渣网筛、变频电极、石墨烯喷枪、远程防爆监控器，变频电极提供电压，远程防爆监控器在线监控，钢水与辅料经变速搅拌机搅拌后由除渣网筛除渣，并再次通过变速搅拌机进行搅拌后从石墨烯钢铁合金出口送出，，废渣从出渣口排出。
[0007]作为优选，变速搅拌机的扇叶的形状包括树叶型或长圆多孔型或棱角板型或棱角多孔型或棱角网筛型。
[0008]作为优选，石墨烯钢铁合金岛制取的石墨烯合金包括石墨烯合金钢构钢、石墨烯合金耐热不起皮钢、石墨烯合金工具钢、石墨烯合金承轴钢、石墨烯合金不锈钢。
[0009]石墨烯钢铁合金碳氧循环工艺，包括以下步骤:
[0010]I)打开各系统电源开关，打开远程防爆监控中心岛电源开关，远程在线监控各系统工况、厂内及周边环境和防爆应急警报；
[0011]2)将铁矿石岛粉碎的铁矿石与喷煤岛的煤粉送进高炉炼铁岛炼铁，铁水送炼钢岛除杂精炼成钢；
[0012]3)将石墨化原料岛的石墨、煤、有机质石墨化处理送入石墨烯岛制成石墨烯，送石墨烯钢铁合金岛与炼钢岛钢水或废旧钢铁熔融岛钢水制取石墨烯钢铁合金；
[0013]4)将辅料岛中的辅助原料送入石墨烯钢铁合金岛制取不同的石墨烯钢铁合金产品;
[0014]5)将高炉炼铁岛排放烟气送碳捕集分离岛，烟气中CO和CO2经等离子体分离器产生碳黑和氧气，碳黑送碳黑岛供石墨稀岛制取石墨稀，，氧气送02岛供高炉炼铁岛循环利用。
[0015]本发明的有益效果在于:本发明通过碳(CO和CO2)捕集，一是将废气中的硫氧化物(二氧化硫、硫化氢)和氮氧化物、烃、粉尘等做到超净的近零排放;二是促进碳减排，使一氧化碳、二氧化碳资源化循环利用产生碳黑和氧气;三是氧气供高炉炼铁，节省空分制氧运行成本；四是消化钢铁库存压力，将低成本的钢铁转化为尚附加值的石墨稀钢铁合金，提尚企业盈利能力。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的结构示意图；
[0017]图2是石墨烯钢铁合金变频电极炉的结构示意图；
[0018]图3是变速搅拌机扇叶的外形结构示意图；图中A是树叶型;B是长圆多孔型;C是棱角板型;D是棱角多孔型;E是棱角网筛型；
[0019]图4是石墨烯钢铁合金变频电极炉制备石墨烯合金钢构钢的流程示意图；
[0020]图5是石墨烯合金钢构钢的外形结构示意图；图中A是工字型;B是E字型；C是半框型;D是方筒型;E是长筒型;F是圆管型;G是扁圆型；
[0021 ]图中:1、钢水进口阀门；2、辅料喷枪;3A变速搅拌机;3B、变速搅拌机;4、除渣网筛；
5、出渣口； 6、变频电极;7、石墨稀喷枪;8、远程防爆监控器;9、石墨稀钢铁合金出口。
【具体实施方式】
[0022]下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此:
[0023]实施例1:如图1所示，石墨烯钢铁合金碳氧循环装置，包括:铁矿石岛、喷煤岛、高炉炼铁岛、炼钢岛、碳捕集分离岛、O2岛、碳黑岛、石墨化原料岛、石墨烯岛、废旧钢铁熔融岛、辅料岛、石墨烯钢铁合金岛、远程防爆监控中心岛；所述O2岛、铁矿石岛、喷煤岛、碳捕集分离岛与高炉连铁岛连接，高炉连铁岛、炼钢岛、石墨烯钢铁合金岛依次连接，石墨烯钢铁合金岛与石墨烯岛、废旧钢铁熔融岛、辅料岛连接，碳捕集分离岛与O2岛、碳黑岛连接，碳黑岛与石墨烯岛连接，石墨烯岛还与石墨化原料岛连接，远程防爆监控中心岛实时在线监控。
[0024]石墨烯钢铁合金碳氧循环工艺，包括以下步骤:
[0025]I)打开各系统电源开关，打开远程防爆监控中心岛电源开关，远程在线监控各系统工况、厂内及周边环境和防爆应急警报；
[0026]2)将铁矿石岛粉碎的铁矿石与喷煤岛的煤粉送进高炉炼铁岛炼铁，铁水送炼钢岛除杂精炼成钢；
[0027]3)将石墨化原料岛的石墨、煤、有机质石墨化处理送入石墨烯岛制成石墨烯，送石墨烯钢铁合金岛与炼钢岛钢水或废旧钢铁熔融岛钢水制取石墨烯钢铁合金；
[0028]4)将辅料岛中的辅助原料送入石墨烯钢铁合金岛制取不同的石墨烯钢铁合金产品;
[0029]5)将高炉炼铁岛排放烟气送碳捕集分离岛，烟气中CO和CO2经等离子体分离器产生碳黑和氧气，碳黑送碳黑岛供石墨稀岛制取石墨稀，，氧气送02岛供高炉炼铁岛循环利用。
[0030]铁矿石岛，包括铁矿石粉碎和智能计量输送装置系统。
[0031 ]喷煤岛，包括煤粉碎和智能计量喷煤装置系统。
[0032]高炉炼铁岛，包括炼铁高炉和脱渣综合利用装置系统。
[0033]炼钢岛，包括除杂精炼装置系统。
[0034]碳捕集分离岛，包括将CO和CO2捕集，以及将CO和CO2送入等离子体分离器产生碳黑和氧气。
[0035]优选碳捕集分离岛CO和CO2的等离子体分离温度为1300—3000°C。
[0036]石墨化原料岛，包括将石墨、或煤、有机质(如木、竹、农作物秸杆、坚果果壳)石墨化处理的装置系统。
[0037]优选石墨化原料岛的石墨化温度为1300—2500°C。
[0038]石墨烯岛，包括将碳黑或石墨化原料制成石墨烯的装置系统。
[0039]废旧钢铁熔融岛，包括将废旧钢铁熔融和脱渣的装置系统。
[0040]优选废旧钢铁熔融岛的熔融温度为780—1300°C。
[0041 ]辅料岛，包括石墨烯钢铁合金所需的硅、钼、钨、铬、钒、钛辅助原料。
[0042]石墨烯钢铁合金岛，包括石墨烯钢铁合金变频电极炉，将石墨烯与炼钢岛的钢水或废旧钢铁熔融岛的钢水、以及辅料按比例制取石墨烯钢铁合金的装置系统。如图2所示，石墨烯钢铁合金岛为石墨烯钢铁合金变频电极炉，石墨烯钢铁合金变频电极炉包括:钢水进口阀门、辅料喷枪、变速搅拌机、除渣网筛、出渣口、变频电极、石墨烯喷枪、远程防爆监控器、石墨烯钢铁合金出口 ；所述钢水进口阀门送钢水、辅料喷枪送辅料进石墨烯钢铁合金变频电极炉膛内，石墨烯钢铁合金变频电极炉膛内设有变速搅拌机、除渣网筛、变频电极、石墨烯喷枪、远程防爆监控器，变频电极提供电压，远程防爆监控器在线监控，钢水与辅料经变速搅拌机搅拌后由除渣网筛除渣，并再次通过变速搅拌机进行搅拌后从石墨烯钢