專利名稱：煉鋼爐渣梯級利用方法
技術領域：
本發明涉及煉鋼過程不同階段、爐渣的返回利用方法，特別涉及煉鋼爐渣梯級返回利用方法。
背景技術：
固體廢棄物的治理是環境治理和保護的重要方面，是可持續發展的要求。我國80年代中期即提出了對固體廢棄物的資源化、減量化和無害化的技術政策，進入90年代以來，根據世界形式，面對我國經濟建設的巨大需求和資源供應嚴重不足的局面，國家將回收利用再生資源作為重要的發展戰略，并將其列入《中國21世紀議程》。黑色冶金工業遍及全國各主要城市，固體廢棄物產量巨大，據1992年統計，全年固體廢棄物產量達6.2×108噸，其中冶金渣6.163×107噸，塵泥7.71×106噸，而黑色冶金工業固體廢棄物產生量占固體廢棄物總量的18％。為了控制冶金爐渣的產出，采用的主要措施有兩個方面一是采用精料等措施減少固體廢棄物排出，二是大力推進綜合利用，主要集中在用鋼渣生產鋼渣水泥、作燒結熔劑和高爐煉鐵熔劑等方面。到目前為止，不同冶金爐渣中的利用程度不同，其中高爐渣已基本全部利用，利用率達85％以上，煉鋼爐渣的利用還很不充分，僅約10％，多數仍然處于簡單堆存和任意排放狀態。因而，研究煉鋼爐渣的綜合利用途徑不僅可減少固體廢棄物的排放，保護環境，減少對一次資源的開采，而且可改善生產的技術經濟指標，降低能耗和生產成本，產生明顯的經濟和社會效益。
發明內容
本發明的目的在于提供一種鋼鐵冶金爐渣梯級利用方法，該方法可實現造渣材料在鋼鐵企業內部的有效利用，減少冶金爐渣的外排，實現冶金企業環保、節能降耗和增效的要求。
本發明的理論依據是冶金爐渣的反應過程非平衡狀態和煉鋼過程不同階段爐渣的功能互補特性。由于冶金過程要求在相對較短的時間完成，多數情況下，冶金反應無法達到平衡狀態，作為冶金反應主要介質的爐渣，其冶金功能無法充分發揮，有進一步開發利用的潛能。另外，鋼鐵冶金工藝發展到今天已實現了冶金功能的分解，使之在不同的冶金反應器中進行，不同工序的冶金渣其基本組元相同，但功能側重不同，由于冶煉過程遵循初煉到精煉的基本規律，后步工序的爐渣的中有害雜質含量要大大低于前面工序，因而對后步工序產出的爐渣，可返回應用到前面工序，既實現梯級利用。
本發明通過下述技術方案予以實現，鋼鐵冶煉過程中，將后步工序產出的爐渣逐級返回應用到前面工序，返回過程根據爐渣不同，加入或不加入調整劑，調整劑加入量為總爐渣量的0～20％。
以下分別是對不同爐渣的返回過程熱態棄渣快冷或加入調整劑，破碎后得到塊狀渣，粒度為0～80mm，配入前面工序。
冷態粉狀棄渣收集，混勻，粉狀渣造粒成3～20mm的塊狀，配入調整劑，干燥后配入前面工序。
對于熱態煉鋼精煉渣和脫碳爐渣，通過鐵水包或鋼包，可直接配入前面工序。
以上返回過程中加入調整劑為石灰或石灰石或鐵礦石。
本發明的要點包括三個方面一是基于冶金爐渣的反應過程非平衡狀態和煉鋼過程不同階段爐渣的功能互補特性的梯級利用新概念；二是梯級利用過程返回方式和渣的配比；三是返回渣的物理化學狀態控制。
本發明的有益效果是由于返回渣為熔融爐渣，所以成渣速度快，反應效率高，從而實現節能降耗和增效和造渣材料在鋼鐵企業內部的有效利用，減少爐渣的外排和一次資源消耗。
圖1為實施例電弧爐煉鋼爐渣梯級利用方法流程圖；圖2為實施例現代轉爐煉鋼爐渣梯級利用方法流程圖。
具體實施例方式
本發明可適用于電弧爐煉鋼工藝和現代轉爐煉鋼工藝，基本利用方式如圖1、2所示高爐轉爐流程中，將電渣爐產出的爐渣返回到精煉爐，精煉爐產出的爐渣返回到轉爐，將轉爐特別是脫碳轉爐產出的爐渣返回到鐵水預處理。
電弧爐鋼鐵冶煉過程中，將電渣爐產出的爐渣返回到精煉爐，精煉爐產出的爐渣返回到電弧爐。
以上棄渣返回利用過程中，脫碳渣和精煉渣用量為30％～100％。
由于后步工序爐渣的產出量比較小，其返回應用只能部分替代原上部工序的造渣材料。渣量不足部分，依造渣要求，由石灰、粘土磚塊、白云石、螢石等補充。
根據鋼鐵冶煉爐渣的不同狀態，回用分為以下方式(1)熱態棄渣快冷或加入調整劑，破碎后得到塊狀渣，粒度為0～80mm，配入前面工序。
(2)冷態粉狀棄渣收集，混勻，粉狀渣造粒成3～20mm的塊狀，配入調整劑，干燥后配入前面工序。
(3)對于熱態煉鋼精煉渣，通過鐵水包或鋼包，可直接配入前面工序。
實施例1(1)煉鋼廠基本情況第一煉鋼廠15tEAF兩座，10tEAF一座，25t LF/VD兩套。電弧爐生產渣料消耗(按45#鋼記)，石灰70-90kg/t，螢石4-5kg/t，鎂砂8kg/t，火磚塊少量，碳粉6-8kg/t，渣量約130-150kg/t。
LF爐，造渣材料消耗石灰16-20kg/t，預熔渣5-8kg/t，渣量約25-30kg/t。
第二煉鋼廠11座5-10噸的電渣爐，渣料主要為CaO-Al2O3二元渣系，典型成分為45％CaO-45％Al2O3-10CaF2。根據生產統計，其中除30％渣料被循環利用外，其余作為廢棄物丟棄。
爐渣采用的梯級利用方式(2)電渣冶金過程棄渣回用將電渣冶金過程棄渣(包括電渣頭，渣皮)分類收集，破碎至0～25mm，混勻，按要求配入鐵礦石為總渣量的0～20％，按10～25kg/袋裝袋；配入量占總渣量的12～18％(電渣冶金過程棄渣全部回用)，和石灰等造渣材料一同加入LF精練爐，使LF精煉爐渣的成分達到下表成分
應用結果如下在LF精煉渣總量(2％鋼水量)不變的情況下，精煉時間縮短3～5分鐘，電耗降低3～6kWh/t鋼，石灰消耗降低4～6kg/t鋼，減少外排渣量5～8kg/t鋼。
(3)LF冶金過程棄渣回用將LF工序棄渣收集(粉狀)，混勻，配入石灰，配入總渣量的15％，干粉壓制并整粒成5～50mm塊狀，按10～25kg/袋裝袋，配入量占電弧爐煉鋼工序爐渣總量的20～30％(LF工序棄渣全部回用)，參考電弧爐煉鋼工序爐渣成分如下表所示
應用結果如下在電弧爐爐渣總量(2％鋼水量)不變的情況下，冶煉時間縮短3～5分鐘，電耗降低5～8kWh/t鋼，石灰消耗降低15～22kg/t鋼，減少外排渣量25～30kg/t鋼。
實施例2(1)煉鋼廠基本情況65噸電弧爐一臺，相應的65噸LF、VD各一套。電弧爐生產工序渣料消耗為石灰60-80kg/t，螢石4-5kg/t，鎂砂10kg/t，火磚塊少量，碳粉12kg/t，渣量約110-140kg/t。
LF爐，造渣材料消耗石灰13-15kg/t，預熔渣5-8kg/t，渣量約20-25kg/t。
(2)棄渣應用方法有兩種方法。
(i)LF工序棄渣回用方法一將LF工序棄渣熱態棄渣配入石灰石約為總渣量的12％，冷卻得到0～50mm塊狀渣，運至電爐跨，配入量占電弧爐煉鋼工序爐渣總量的20％(LF工序棄渣全部回用)，參考電弧爐煉鋼工序爐渣成分如下表所示
應用結果如下在電弧爐爐渣總量不變的情況下，冶煉時間縮短3～5分鐘，電耗降低5～8kWh/t鋼，石灰消耗降低15～20kg/t鋼，減少外排渣量20～25kg/t鋼。
(ii)LF工序棄渣回用方法二將LF工序熱態棄渣倒入淺渣盤，快冷凝固后經顎式破碎機破碎到0～50mm，經過跨車運送至加料跨，稱量配料后，同廢鋼一同加入爐內，爐渣成分控制和前一方法相同。
實施例3(1)煉鋼廠基本情況50噸頂底復合吹煉轉爐3座，65噸LF、VD各一套。轉爐生產工序渣料消耗為石灰60-80kg/t，白云石15kg/t，渣量約110-130kg/t。LF爐，造渣材料消耗石灰13-15kg/t，預熔渣5-8kg/t，渣量約20-25kg/t。其中一座轉爐作鐵水預處理之用，另外兩座做脫碳轉爐。
(2)LF棄渣回用將LF爐渣兌入預處理后鐵水空罐，和預處理后的鐵水一起返回兌入脫碳轉爐，進行脫碳煉鋼。
(3)脫碳轉爐渣回用將脫碳爐熱態渣倒入預處理鐵水空罐，接受預處理鐵水后，直接返回原料跨兌入轉爐，進行鐵水預處理。
石灰消耗降低25～35kg/t鋼，減少外排渣量35～45kg/t鋼，鋼鐵料消耗降低1.5～2.5kg/t鋼，冶煉過程爐渣化渣良好，返干時間明顯縮短，冶煉過程平穩。
權利要求
1.一種煉鋼爐渣梯級利用方法，其特征是鋼鐵冶煉過程中，將后步工序產出的爐渣逐級返回應用到前面工序，返回過程根據爐渣不同，加入或不加入調整劑，調整劑加入量為總爐渣量的0～20％。
2.根據權利要求1所述的煉鋼爐渣梯級利用方法，其特征是熱態棄渣快冷或加入調整劑，破碎后得到塊狀渣，粒度為0～80mm，配入前面工序。
3.根據權利要求1所述的煉鋼爐渣梯級利用方法，其特征是冷態粉狀棄渣收集，混勻，粉狀渣造粒成3～20mm的塊狀，配入調整劑，干燥后配入前面工序。
4.根據權利要求1所述的煉鋼爐渣梯級利用方法，其特征是對于熱態煉鋼精煉渣和脫碳爐渣，通過鐵水包或鋼包，可直接配入前面工序。
5.根據權利要求1至5中任何一項所述的煉鋼爐渣梯級利用方法，其特征是所述調整劑為石灰或石灰石或鐵礦石。
全文摘要
本發明公開了一種煉鋼爐渣梯級利用方法，鋼鐵冶煉過程中，將后步工序產出的爐渣逐級返回應用到前面工序，返回過程根據爐渣不同，加入或不加入調整劑，調整劑加入量為總爐渣量的0～20％。使用該方法可實現造渣材料在鋼鐵企業內部的有效利用，減少冶金爐渣的外排，實現冶金企業環保、節能降耗和增效的要求。
文檔編號C21C7/076GK1597997SQ20041007300
公開日2005年3月23日 申請日期2004年8月17日 優先權日2004年8月17日
發明者趙俊學, 王忠濤, 李小明, 張愛暉 申請人:西安建筑科技大學