煉鋼爐渣還原處理裝置和煉鋼爐渣還原處理系統的制作方法

煉鋼爐渣還原處理裝置和煉鋼爐渣還原處理系統的制作方法
【專利摘要】該煉鋼爐渣還原處理裝置，是使用電爐對熱態煉鋼爐渣進行連續還原處理的煉鋼爐渣還原處理裝置，具備：爐渣供給容器，該爐渣供給容器向上述電爐內流入熱煉鋼爐渣；電極，該電極被設置于上述電爐，并且將通過上述熱態煉鋼爐渣的還原而生成了的鐵液上的熔渣層加熱；輔助原料供給部，該輔助原料供給部向上述熔渣層供給包含還原材料的輔助原料；和傾動裝置，該傾動裝置使上述爐渣供給容器傾動而對上述熱態煉鋼爐渣向上述電爐的流入量進行調整。
【專利說明】煉鋼爐渣還原處理裝置和煉鋼爐渣還原處理系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及將在煉鋼工序中產生的爐渣(煉鋼爐渣)以工業規模進行還原、回收有價值成分，并且對煉鋼爐渣的性狀進行改質以使其適合于各種用途的煉鋼爐渣還原處理裝置和煉鋼爐渣還原處理系統。本申請基于2012年6月27日在日本提出的專利申請2012-144473號、2012年6月27日在日本提出的專利申請2012-144557號、和2012年10月25日在日本提出的專利申請2012-235692號要求優先權，將其內容援引于本申請中。
【背景技術】
[0002]在煉鋼工序中，產生大量的煉鋼爐渣。煉鋼爐渣包含Fe、Mn等金屬成分、和P等，由于包含大量CaO所引起的膨脹、崩壞性，向路基材料、骨材等的利用被限制。但是，近年來，資源的再循環在積極地推進，到目前為止公開了許多從煉鋼爐渣回收有價值物質的方法。
[0003]專利文獻I中公開了一種鋼渣的處理方法，該方法對收納于熔爐的鋼鐵熔液，添加在鋼鐵熔煉時產生的鋼渣，并且添加熱和還原材料，一邊對鋼渣進行改性，一邊使Fe、Mn和P向熔液移動來取得改性爐渣，然后使熔液中的Mn和P向爐渣移動。但是，該處理方法直到得到所需的成分組成的爐渣為止，需要連續進行多次批量處理，因此工作效率差。
[0004]專利文獻2中公開了一種方法，該方法向碳含有率低于1.5重量％的鋼水，供給氧化鐵含有率超過5重量％的鋼渣，然后導入碳或碳載體，將鋼水碳化，得到碳含有率超過
2.0重量％的鋼水后,進行還原處理。
[0005]但是，專利文獻2的方法通過在裝入熔渣時將鐵液中的C濃度(碳濃度)設為低于1.5重量％，抑制大量的氣體產生，在實施熔融還原時使C濃度上升至超過2.0重量％來進行所期望的還原。因此，由于反復進行脫碳升溫和滲碳還原，成為批量處理，工作效率差。再者，在實施還原處理時，由于使C濃度上升至超過2.0重量％，因此可認為專利文獻2的方法主要通過爐渣-金屬間的反應來促進還原反應。
[0006]另外，在專利文獻2的方法中，除了將碳材料作為還原材料使用以外，也作為熱源使用，因此排氣量增加。其結果，可設想熱效率降低、粉塵產生量增加。
[0007]非專利文獻I中公開了將鋼渣粉末、碳材料粉末和爐渣改質材料粉末從中空電極裝入電爐內，進行了還原試驗的結果。但是，非專利文獻I的還原試驗是在電爐中對固化并粉碎了的冷態的煉鋼爐渣進行處理的試驗，因此能源消耗率(單位消耗能源)大。
[0008]另外，專利文獻3中公開了在開放型直流電爐中，將在有色金屬精煉中產生了的熔渣通過碳質還原材料進行還原，分離為金屬相和爐渣相，從而回收有價金屬的技術。但是，專利文獻3的方法同樣是將冷態爐渣作為處理對象的電爐的批量處理，因此能源消耗率大。
[0009]這樣地，從爐渣回收有價值成分的方法都存在工作效率差、或能源消耗率大的難點。
[0010]在先技術文獻 [0011]專利文獻1:日本國特開昭52-033897號公報[0012]專利文獻2:日本國特表2003-520899號公報
[0013]專利文獻3:澳大利亞專利AU-B-20553/95號說明書
[0014]非專利文獻I !Scandinavian Journal of MetalIurgy2003 ；32:p.7-14

【發明內容】

[0015]如上所述，將熱態煉鋼爐渣通過批量處理進行回收的現有方法，存在工作效率差，另外，將冷態煉鋼爐渣熔融并作為資源進行回收的現有方法，存在能源消耗率高的難點。
[0016]因此，本發明的目的是作為工作效率良好、并且能源消耗率低的方法，提供可以進行煉鋼爐渣的還原處理，回收有價值成分，并且對煉鋼爐渣的性狀進行改質以使其適合于各種用途的煉鋼爐渣還原處理裝置和煉鋼爐渣還原處理系統。
[0017]本發明的主旨如下。
[0018](I)本發明的第一方式是一種煉鋼爐渣還原處理裝置，是使用電爐對熱煉鋼爐渣進行連續還原處理的煉鋼爐渣還原處理裝置，具備:爐渣供給容器，其向上述電爐內流入上述熱態煉鋼爐渣；電極，其被設置于上述電爐，并且將通過上述熱態煉鋼爐渣的還原而生成了的鐵液上的熔渣層與上述鐵液一起加熱；輔助原料供給部，其向上述熔渣層供給包含還原材料的輔助原料；和傾動裝置，其使上述爐渣供給容器傾動而對上述熱態煉鋼爐渣向上述電爐的流入量進行調整。
[0019](2)上述(I)所述的煉 鋼爐渣還原處理裝置中，上述電爐可以為固定式的密閉型電爐。
[0020](3)上述(2)所述的煉鋼爐渣還原處理裝置中，上述密閉型電爐可以為直流電爐。
[0021](4)上述(I)~(3)的任一項所述的煉鋼爐渣還原處理裝置中，上述輔助原料供給部可以為設置于上述電極的內部的輔助原料供給管。
[0022](5)上述(I)~(4)的任一項所述的煉鋼爐渣還原處理裝置中，在上述爐渣供給容器可以設置有將來自上述電爐的排氣排出的排氣部。
[0023](6)本發明的第二方式是一種煉鋼爐渣還原處理系統，是使用了上述(I)所述的還原處理裝置的煉鋼爐渣還原系統，具備:測定部，其對供給到上述電極的電能進行測定；運算部，其基于所測定出的上述電能算出能夠還原的熱態煉鋼爐渣量，并且基于所算出的上述能夠還原的熱態煉鋼爐渣量算出規定的還原材料量；和控制部，其驅動上述傾動裝置，調整上述爐渣供給容器的傾斜角，以使得上述熱態煉鋼爐渣向上述電爐的流入量對上述能夠還原的熱態煉鋼爐渣量追隨，并且調整來自上述輔助原料供給部的上述輔助原料的供給量以使得上述規定的還原材料量被供給。
[0024]根據上述方式，可以將煉鋼爐渣以低能源消耗率改質為能夠使用于水泥原料、土方工程材料、陶瓷制品等各種用途的材料，并且可以將Fe、Mn和P等有價元素回收至鐵液中。并且，Fe和Mn可以向煉鋼工藝中再循環，P可以通過實施氧化處理作為磷酸肥料、磷酸原料進行利用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是表示本發明的第一實施方式涉及的煉鋼爐渣還原處理裝置100的模式圖。
[0026]圖2是將電爐I有開口部的情況與沒有開口部的情況中的熔渣的全鐵(Total Fe)的推移進行比較來表示的圖。
[0027]圖3是表示本發明的第二實施方式涉及的煉鋼爐渣還原處理裝置200的模式圖。
[0028]圖4是表示本發明的第三實施方式涉及的煉鋼爐渣還原處理裝置300的模式圖。
[0029]圖5是表示本發明的第四實施方式涉及的用于說明煉鋼爐渣還原處理系統的煉鋼爐渣還原處理裝置400的模式圖。
【具體實施方式】
[0030]如果考慮本發明的目的即工作效率良好、并且能源消耗率低的方法，使用熱態煉鋼爐渣(以下有時簡稱為煉鋼爐渣)，從降低能源消耗率的觀點來看是有效的。但是，使熱態煉鋼爐渣向收容于電爐內的鐵液上流入時，熱態煉鋼爐渣與鐵液迅速反應發生暴沸現象(爐洛起泡)，如果該現象變得激烈則有時爐洛從電爐溢出(overflow)。 [0031]如上所述，在專利文獻2的方法中，尋求防止暴沸現象的策略為“通過降低鐵液的C濃度來緩和反應速度”，但采用該方法時工作效率差。
[0032]即，即使在本發明中，作為需要解決的課題，也具有同樣的課題，在通過爐渣-金屬間的反應來促進還原反應的還原爐(轉爐等)中，鐵液中的C將爐渣中的FeO還原。因此，為了使還原能力提高，需要反復進行脫碳、滲碳，其結果，工作效率變差。因此，只靠降低C濃度的對策，不能稱為充分的對策。
[0033]因此，本
【發明者】們進行了認真研討后，通過實驗新發現了在電爐中，還原反應中與爐渣-金屬間的反應相比，爐渣中的FeO與C的反應是主導的。因此，明確了雖然存在一些還原能力的降低，但即使是1.5質量％左右的低的C濃度，也能夠不滲碳地進行爐渣的還原處理，使工作效率良好。
[0034]因此，通過使用電爐，能夠抑制在熱態煉鋼爐渣的流入時突然發生的爐渣起泡，可成為防止爐渣的溢出的對策之一。
[0035]但是，也可能存在鐵液中的C濃度高的情況，因此對即使鐵液中的C濃度高，工作效率也良好、并且能源消耗率也低的方法進行了研討。因此，本
【發明者】們嘗試了使用電爐構建解決上述課題的煉鋼爐渣還原處理裝置和煉鋼爐渣還原處理系統。
[0036]其結果，作為使熱態下具有流動性的熱態煉鋼爐渣直接流入電爐時，防止發生溢出的具體方法，實驗發現了以下兩點在抑制熔渣的暴沸現象、避免溢出方面優選:
[0037](a)將熱態下具有流動性的熱態煉鋼爐渣暫時收容于可調整向電爐的流入量的裝置中，然后調整向電爐的流入量使其流入，以使得熱態煉鋼爐渣在爐內不溢出；和
[0038](b)預先在鐵液上將熔渣層、優選為惰性的熔渣層(還原爐渣層)作為緩沖帶形成，在其上使熱態煉鋼爐洛流入。
[0039]另外，發現了如果與上述的(a)、(b)的方法并用以下兩點，則在抑制溢出方面更優選:
[0040](C)向熔渣預先供給碳材料使其過剩懸浮；和
[0041](d)將鐵液的C濃度減低至3質量％以下(但是，是不需要強還原的情況)。
[0042]本發明立足于下述技術思想:對煉鋼爐渣在熱態且具有流動性的期間進行還原處理，則可以將能源消耗率抑制為較低。
[0043]具體地，本
【發明者】們想到了使在煉鋼工序中產生的煉鋼爐渣在熱態且具有流動性的期間流入電爐進行還原，回收有價值成分，并且將爐渣改質，可以將煉鋼爐渣以低能源消耗率資源化。
[0044] 以下，對本發明的第I實施方式涉及的煉鋼爐渣還原處理裝置100進行說明。
[0045]本實施方式涉及的煉鋼爐渣還原處理裝置100的還原處理對象的煉鋼爐渣(熱態煉鋼爐渣6’)，只要是煉鋼工序中產生了的爐渣即可，不限定于特定的煉鋼爐渣。
[0046]另外，熱態煉鋼爐渣6’只要具有足以連續或間歇地流入電爐I內的流動性即可，不需要完全處于熔融狀態。熱態煉鋼爐渣6’的固相率沒有特別限定，例如，在約1400°C下為30%以下左右，則爐渣具備可流入電爐I的流動性。再者，固相率可以使用市售的軟件算出。
[0047]以下，基于附圖進行說明。圖1表示具備電爐1、和設置有傾動裝置3a的爐渣供給容器9的本發明的第I實施方式涉及的煉鋼爐渣還原處理裝置100。
[0048]電爐1，例如是固定式的密閉型直流電爐，具備上部電極2a和爐底電極2b在鉛垂方向上成對的電極2。在電爐I的底部收容有鐵液5，在鐵液5的上面形成有包含從爐渣供給容器9供給了的熱態煉鋼爐渣6’的熔渣6的層(熔渣層)。熔渣層與鐵液5 —起通過電極2被加熱。
[0049]本實施方式中，向熔渣層供給包含還原材料的輔助原料的輔助原料供給部14，作為輔助原料供給管14a設置于上部電極2a的內部。
[0050]在電爐I的爐頂Ic的左部，設置有從爐渣供給容器9供給熱態下具有流動性的熱煉鋼爐渣6’的爐渣供給部4。如果外部氣體(氧或含氧氣體)侵入電爐1，則在熔渣層的表面發生氧化反應，熔渣層的全鐵(Total Fe)上升，還原能力下降。
[0051]在此，圖2將在電爐I的爐壁上有開口部的情況與沒有開口部的情況中的熔渣6的全鐵(Total Fe，T.Fe)(質量％ )的隨時間的推移進行比較來表示。
[0052]通過將還原材料(碳材料)吹入電爐I內，對熔渣6進行還原處理，熔渣6的全鐵(Total Fe)減少(參照圖中碳材料吹入期間)，但如果在電爐I的爐壁上有開口部，則空氣被吸引，電爐I內成為氧化性氣氛，在熔渣6的表面發生再氧化。因此，還原材料(碳材料)的吹入結束后，通過再氧化的影響，熔渣6的全鐵(Total Fe)增加。
[0053]另一方面，如果在電爐I的爐壁上沒有開口部，則電爐I內維持為還原氣氛，因此在熔渣6的表面不發生再氧化，進行由熔渣6和鐵液5中的C引起的FeO的還原反應，熔渣6的全鐵(Total Fe)減少，維持在規定的低水準。因此，電爐I優選設為外部氣體不侵入的密閉型。
[0054]另外，在爐渣供給容器9設置有排氣部13，以使得爐渣供給容器9形成電爐排氣的排氣路徑。
[0055]電爐I內變為以通過還原反應產生的CO氣體、和從被供給的還原材料(碳材料)產生的H2為主成分的還原氣氛。但是，在將爐渣供給容器9作為電爐排氣的排氣路徑的情況下，由于維持為還原性氣氛，因此能夠防止在熔渣層表面的氧化反應。
[0056]在電爐I的爐側壁la，設置有將熔渣6向渣桶(slag ladle)(沒有圖示)出渣的出渣孔7。在電爐I的與爐側壁Ia相反側的爐側壁lb，在比出渣孔7的水平(高度)靠下方設置有將鐵液5向出鐵槽(沒有圖示)流出的出鐵孔(tap hole)8。再者，為了防止爐側壁Ia和爐側壁Ib的熔損，優選出渣孔7和出鐵孔8不設置于同一爐側壁附近，只要間隔能夠防止爐側壁Ia和爐側壁Ib的熔損的距離即可。
[0057]再者，爐側壁la、爐側壁lb、和爐頂lc，通過夾套冷卻或噴水冷卻(沒有圖示)被冷卻。
[0058]電爐I也可以具備向電爐I內供給小塊鐵屑、DRI (Direct Reduced Iron)等鐵原料的原料供給裝置(沒有圖示)。可以在電爐I內，將小塊鐵屑、還原鐵、粉末粉劑等進行熔化、還原,制造鐵液5。
[0059]在電爐I設置有將還原所需的還原材料、和對熔渣6的特性進行改質的改質粉末等輔助原料進行供給的輔助原料供給部14。該輔助原料供給部14也可以是如圖3所示的本發明的第2實施方式涉及的煉鋼爐渣還原處理裝置200那樣地，在電爐I的爐頂Ic上以貫通爐頂Ic那樣被設置的輔助原料供給管14a。如果從輔助原料供給管14a向電爐I內供給輔助原料(還原材料、改質粉末等)，則在電爐I內產生的氣體量少，因此輔助原料通過重力落下到熔渣6的表面，與熔渣6進行混合。
[0060]另外，如圖1所示，也可以將電極2的上部電極2a作為中空電極，將中空部作為輔助原料供給管14a進行使用。如果使用中空電極，則可以將輔助原料(還原材料、改質粉末等)直接吹入電弧點。
[0061]另外 ，如圖4所示的本發明的第3實施方式涉及的煉鋼爐渣還原處理裝置300那樣地，也可以在電爐I中設置輔助原料吹入槍14b，不使用中空電極的中空部、輔助原料供給管14a，將容易飛散的粉末(輔助原料)向電爐I內供給。在圖4所示的方式中，在電爐I的爐頂Ic以貫通爐頂Ic那樣地設置有輔助原料吹入槍14b。
[0062]在圖3所示的煉鋼爐渣還原處理裝置200中，將輔助原料供給管14a配置于電極2的附近，但輔助原料供給管14a也可以配置于遠離電極2的位置。
[0063]另外，在電爐I的爐頂Ic也可以并設輔助原料吹入槍14b和輔助原料供給管14a。
[0064]<爐渣供給容器>
[0065]熔渣供給容器9 (參照圖1、3和4)，由上壁11和下壁10構成，具備用于從渣鍋(沒有圖示)接受熱態煉鋼爐渣6’的供給的開口部13a、和將開口部13a關閉的蓋13b。在爐渣供給容器9的上部可以設置排氣部13。優選:爐渣供給容器9的下壁10由耐火材料內襯壁構成，上壁11由水冷耐火材料內襯壁構成。
[0066]爐渣供給容器9能夠以傾動軸z為中心向任意角度傾動。因此，可以對從與電爐I連結的爐渣供給部4向電爐I的熱態煉鋼爐渣6’的流入量進行調整。
[0067]在爐渣供給容器9具備排氣部13，并且排氣部13連接到集塵器(沒有圖示)的情況下，爐渣供給容器9的氣氛始終變為負壓狀態因此優選。通過這樣地形成負壓狀態，包含在電爐I中產生了的CO和H2的高溫排氣，從爐渣供給部4浸入爐渣供給容器9內，將爐渣供給容器9的內部作為排出路徑，從排氣部13經由排氣通道(沒有圖示)向集塵器(沒有圖示)流出。
[0068]該情況下，即使外部氣體從爐渣供給容器9與電爐I的連接部的間隙侵入，侵入了的外部氣體也向爐渣供給容器9的內部流動，因此電爐I內的氣氛總維持在高溫的還原性氣氛。另一方面，爐渣供給容器9的內部，與電爐I的內部相同地維持在高溫的還原性氣氛，熱態煉鋼爐渣6’被保溫、并且不被氧化。
[0069]也可以在爐渣供給容器9設置將氧或含氧氣體向包含CO和H2的電爐排氣吹入的噴嘴12。在爐渣供給容器9內，使電爐排氣燃燒的情況下，能夠將爐渣供給容器9內維持在高溫因此優選。據此，可以防止熱態煉鋼爐渣6’的凝固、向爐渣供給容器9的爐壁的附著。另外，可以賦予熱態煉鋼爐渣6’向電爐I流入所需的流動性。
[0070]即使利用排氣的顯熱和燃燒熱，有時爐渣供給容器9內的溫度也沒有上升至熱態煉鋼爐渣不附著于爐渣供給容器9的爐壁的溫度。防備該情況，可以在爐渣供給容器9中設置燃燒器12a，將火焰向爐渣供給容器9內照射。
[0071]另外，在熔渣供給容器9可以配置用于將在熔渣供給容器9內對熱態煉鋼爐渣6’進行改質的爐渣改質材料向熱態煉鋼爐渣6’進行添加的改質劑添加裝置(沒有圖示)。并且,也可以將爐渣改質材料通過燃燒器12a向爐渣供給容器9內熔融照射。
[0072]在爐渣供給容器9配備有傾動裝置3a，所述傾動裝置3a將爐渣供給容器9以傾動軸z為中心傾動，對熱態煉鋼爐渣向電爐I的流入量進行控制。
[0073]下面，對通過爐渣供給容器9的熱態煉鋼爐渣6’向電爐I的流入進行說明。
[0074]<熱態煉鋼爐渣的流入>
[0075]首先，關于手段(a)，將在下面詳細描述。
[0076](a)將熱態下具有流動性的熱態煉鋼爐渣，暫時收容于可以調整向電爐I的流入量的裝置后，調整向電 爐I的流入量使其流入，以使得熱態下具有流動性的熱態煉鋼爐渣在電爐I內不溢出。
[0077]預先將適當量(例如，100~150噸左右)的鐵液5作為熔融金屬收容于電爐I內。然后相對于向電爐I的電力供給速度將能夠還原的量的熱態煉鋼爐渣6’從爐渣供給容器9向鐵液5上的熔渣6供給，持續維持熔渣層。
[0078]在煉鋼爐渣還原處理裝置100、200、300中，熱態煉鋼爐渣6’向電爐I的流入方式，可以通過傾動裝置3a的驅動，以傾動軸z為中心調整爐渣供給容器9的傾動角，自由地進行選擇。
[0079]即，通過傾動裝置3a，使爐渣供給容器9以傾動軸z為中心傾動，將從渣鍋(沒有圖示)供給的熱態煉鋼爐渣6’進行儲存、保持，并且對儲存了的熱態煉鋼爐渣6’向電爐I內的鐵液5上的熔渣6的層，一邊調整流入量，一邊連續或間歇地使其流入，以使得熔渣6不通過起泡從電爐I溢出。
[0080]再者，熱態煉鋼爐渣6 ’在爐渣供給容器9中暫時儲存、保持，但在來自渣鍋的供給量少，不需要在爐渣供給容器9中暫時儲存、保持的情況下，可以將熔渣供給容器9以一定的角度進行固定，作為渣桶使用。
[0081]通過使爐渣供給容器9傾動，使熱態煉鋼爐渣6’流入電爐I內，由此爐渣供給容器9內的熱態煉鋼爐渣6’的高溫表面層被更新，向殘留于爐渣供給容器9內的熱態煉鋼爐渣6’的著熱效率提高。
[0082]使熱態煉鋼爐渣6’間歇地流入電爐I內的情況下，可采用:
[0083](i) 一邊適當反復進行熱態煉鋼爐渣6’的流入和中斷一邊使其流入的方式；或
[0084](ii)使所需量的熱態煉鋼爐渣6’以規定的時間間隔統一流入的方式。
[0085]使熱態煉鋼爐渣6’向電爐I流入時，如果流入速度過快，則有時產生氣體量暫時增加，成為爐渣起泡狀態，將會導致爐渣從電爐I溢出(overflow)等異常事態。該情況下，優選將爐渣供給容器9的傾動角變小，暫時停止熱態煉鋼爐渣6’向電爐I內的流入，或使還原材料供給速度增加。
[0086]再者，使熱態煉鋼爐渣6’向電爐I內流入時，是否熔渣層的起泡狀態(slagfoaming)變得過激導致溢出等異常事態，優選始終通過:
[0087](I)采用監控攝像機監控爐內狀況和爐外狀況；
[0088](2)采用聲級計(sound meter)監控熱態煉鋼爐洛的行為；
[0089](3)采用微波輻射監控熔渣表面水平等進行檢測，在將要超過閾值的情況下，調整熱態煉鋼爐渣向電爐I的流入量。
[0090]作為預防熔渣6變為起泡狀態，從電爐I溢出(overflow)的手段，除了調整來自爐渣供給容器9的熱態煉鋼爐渣6’的流入量(參照上述手段(a))以外，有以下的手段(b)，因此可以并用(a)和(b)。
[0091](b)作為鐵液5上的爐渣，通過使被還原了的爐渣存在而具有作為緩沖帶的功能，據此將流入的熱態煉鋼爐渣6’的FeO濃度稀釋降低，并且降低熱態煉鋼爐渣6’與鐵液5的接觸機會。
[0092]即，通過在鐵液5的上面作為緩沖帶使還原處理后的熔渣6存在，可以降低該熔渣6的(FeO)濃度，并且也降低熔渣6與鐵液5的接觸機會。因此，抑制熔渣6的起泡，結果可以防止熔渣6從電爐I的溢出。 [0093]熱態煉鋼爐渣6’向電爐I的流入量，基本上由向電極2的供給電能決定。即，基于煉鋼爐渣的還原處理所需的單位耗電率、和供給實際電能，計算連續或間歇地流入的熱態煉鋼爐渣6’的流入量。
[0094]熱態煉鋼爐渣6’的流入速度，從長期來看需要與向電極2的電力供給速度一致，但從短期來看不需要與向電極2的電力供給速度一致。這是因為使規定量的熱態煉鋼爐渣6’間歇地流入電爐I的情況下，流入量從短期來看不與向電極2的電力供給速度一致。該情況下，通過從長期來看使其與電力供給速度一致從而沒有問題。
[0095]再者，熱態煉鋼爐渣的還原處理所需的單位耗電率，可以通過考慮了反應熱和放熱的熱平衡計算來求得。但是，上述的單位耗電率是通過熱平衡計算得到的估計值，因此其誤差成為電爐I內的熔渣6的溫度變化而體現。
[0096]熔渣溫度的變動可以通過調整供給電力、熱態煉鋼爐渣6’的流入量、還原材料供給量來控制。通常，電爐I內的溫度可例示控制成鐵液溫度:1400~1550°C、熔渣溫度:1500 ~1650°C。
[0097]只要熱態煉鋼爐渣6’的流入以熔渣6不溢出那樣地進行，熱態煉鋼爐渣6’向電爐I的流入可以是連續的，也可以是間歇的。再者，使熱態煉鋼爐渣6’間歇地流入的情況下，一次流入的熱態煉鋼爐渣6’的量，在預先通過實驗等確認了不因爐渣發泡而發生溢出的量之后進行設定是重要的。
[0098]<熔渣的處理>
[0099]為了對熱態煉鋼爐渣6’流入了的鐵液5上的熔渣6進行還原處理，需要使與流入了電爐I的熱態煉鋼爐渣量對應的量的還原材料流入電爐I內。
[0100]還原材料(輔助原料)如圖3所示，可以從設置于爐蓋的輔助原料供給管14a連續或間歇地供給，但也可以從中空電極的中空部或輔助原料吹入槍14b連續或間歇地供給(參照圖1和圖4)。此時，還原材料可以混合爐渣改質材料和含鐵原料的至少一種。[0101]作為還原材料，通常使用碳材料。作為碳材料，可以使用焦灰、無煙煤粉、石墨粉、含碳粉塵、飛灰(fly ash)等。
[0102]爐渣改質材料主要用于(SiO2)、(Al2O3)的調整，因此需要選擇適當的材料。爐渣改質材料優選包含Si02、CaO、ΑΙΑ、和MgO的I種或2種以上。另外，作為爐渣改質劑，可以利用煤灰、含有大量Si02、Al2O3的渣粉、磚屑、鋁渣等。含鐵原料優選鐵屑、還原鐵、和粉狀粉塵的I種或2種以上。
[0103]另外，作為預防熔渣6變為起泡狀態、從電爐I溢出的手段，可以并用:
[0104](c)使碳材料相對于還原處理所需的量過剩地懸浮于熔渣層中的方法。
[0105]為了煉鋼爐渣的還原，向熔渣層供給的還原材料(輔助原料)的量，需要在煉鋼爐渣與還原材料的還原反應中化學計量的當量。但是，為了預防熔渣6變為起泡狀態、從電爐I溢出，優選將與熔渣6的還原反應所需的化學計量量的1.1~1.6倍設為規定的還原材料量，使其懸浮于熔渣層，抑制起泡。[0106]如果還原材料(粉末碳)低于化學計量量的1.1倍，則難以體現通過還原材料的添加得到的起泡抑制效果，如果超過化學計量量的1.6倍，則起泡抑制效果飽和。
[0107]另外，作為預防熔渣6變為起泡狀態、從電爐I溢出的手段，可以并用:
[0108](d)將鐵液5的C濃度降低至3質量％以下的方法。
[0109]這是基于實驗的發現，通過將鐵液5的C濃度降低至3質量％以下，從而容易抑制熔渣6變為起泡狀態、從電爐I溢出。
[0110]在煉鋼爐渣還原處理裝置100、200、300中，將熱態煉鋼爐渣6’從爐渣供給容器9向電爐I內的熔渣層連續或間歇地流入，另一方面，將熔渣層的爐渣從設置于爐底側壁的出渣孔7間歇地出渣。因此，在電爐I內，可以連續地進行熱態煉鋼爐渣6’的還原處理，因此煉鋼爐渣的處理效率極高。
[0111]電爐I內的熔渣層的厚度上升至規定的水平時，將出渣孔7開孔，向爐外排出熔渣
6。另外，熔渣6的層與鐵液5的界面接近出渣孔7的附近時，將位于比出渣孔7靠下方的出鐵孔8開孔，排出鐵液5。如果熔渣6的層與鐵液5的界面接近出渣孔7，則熔渣6與鐵液5的分離性能下降。
[0112]〈排出后的熔渣和鐵液的處理〉
[0113]從出渣孔7排出了的熔渣6，立即進行粒化急冷處理、或收納于容器中進行緩冷處理，形成制品。從出鐵孔8排出了的鐵液5，收納于鐵液鍋中，將氧或氧化鐵與脫磷材料混合向該鐵液5供給，實施脫磷處理。脫磷后的目標磷濃度設為與高爐的出鐵磷濃度大致相等，使在煉鋼過程內能夠利用。
[0114]脫磷后的鐵液5形成為模具鑄鐵，或轉移到鑄鐵車或鐵液鍋中，移送到煉鋼過程中。另一方面，通過脫磷處理生成了的爐渣，以高濃度含有P2O5，因此原樣作為磷酸肥料使用，或作為工業用磷酸原料利用。
[0115]2)下面，對本發明的第4實施方式涉及的煉鋼爐渣還原處理系統進行說明。
[0116]圖5表示本實施方式涉及的煉鋼爐渣還原處理系統中使用的煉鋼爐渣還原處理裝置400。
[0117]首先，設定向電爐I的電極2供給的電力，基于設定電力，算出能夠還原的熱態煉鋼爐渣的供給速度。并且，基于所算出的熱態煉鋼爐渣供給速度算出規定的還原材料供給速度。但是，在「實際電力」從「設定電力」偏離了的情況下，基于實際累計供給電能修正熱態煉鋼爐渣的累計投入量。
[0118]再者，規定的還原材料量，如上所述，為了預防熔渣6變為起泡狀態、從電爐I溢出，優選在與熔渣6的還原反應所需的化學計量量的1.1~1.6倍的范圍內進行設定。
[0119]然后，熱態煉鋼爐渣向電爐I的流入量Y被控制為追隨作為目標值的所算出的能夠還原的熱態煉鋼爐渣量X。
[0120]具體地，熱態煉鋼爐渣向電爐I的流入量Y，是爐渣供給容器9內的熱態煉鋼爐渣的量的變化通過稱量器3b被測定，測定值輸入運算部15b進行算出的。
[0121]將算出了的熱態煉鋼爐渣的流入量Y、與基于實際供給電能算出了的能夠還原的熱態煉鋼爐渣量X通過運算部15C進行對比。并且，通過控制裝置，將上述能夠還原的熱態煉鋼爐渣量X作為目標值，以上述熱態煉鋼爐渣的流入量Y追隨該值的方式，驅動傾動裝置3a，以傾動軸Z為中心，調整爐渣供給容器9的傾斜角。順便說一下，上述熱態煉鋼爐渣的流入可以連續或間歇地進行。
[0122]首先，使熱態煉鋼爐渣連續地流入的情況下，將上述能夠還原的熱態煉鋼爐渣量X作為目標值，以熱態煉鋼爐渣的流入量Y追隨該目標值那樣地控制即可。關于控制方法沒有特別限定，例如，可以使用廣為人知的PID控制等。
[0123]另一方面，使熱態煉鋼爐渣間歇地流入的情況下，將上述能夠還原的熱態煉鋼爐渣量X作為目標值，以熱態煉鋼爐渣的流入量Y追隨該目標值那樣地進行控制，與使其連續地流入的情況相同。但是，作為熱態煉鋼爐渣的流入量Y，例如，將所需量的熱態煉鋼爐渣以規定的時間間隔統一供給的情況下，可以采用換算為每小時的流入速度的值。
[0124]該情況下，可以通過將統一供給的熱態煉鋼爐渣的量、和規定的時間間隔預先設定，進行順序控制來實施。此時，即使將熱態煉鋼爐渣統一供給，在預先確認不溢出的熱態煉鋼爐渣量也很重要。
[0125]并且，將基于上述的可還原的熱態煉鋼爐渣的流入量X通過運算部算出了的規定的還原材料量作為目標值，調整來自輔助原料供給管14a的供給量。在此，通過對輔助原料供給管14a的供給量進行控制的裝置(沒有圖示)控制供給量。
[0126]下面，對本發明的實施例進行說明，但實施例中的條件是為了確認本發明的實施可能性和效果而采用的一個條件例，本發明并不限定于這一個條件例。只要不脫離本發明的主旨而達成本發明的目的，本發明可采用各種條件。
[0127](實施例1)
[0128]在圖5所示的煉鋼爐渣還原處理裝置400中，使從轉爐排出了的熱態煉鋼爐渣6’以熔融狀態(固相率25%以下)流入爐渣供給容器9，暫時儲存，然后將爐渣供給容器9以每10分鐘I次的頻度傾動，使I次約8噸的熱態煉鋼爐渣流入了直流電爐I。
[0129]該電爐I中，在鑄鐵約為130噸、和其上面以約200mm厚度存在進行了還原處理的熔渣層的條件下，使熱態煉鋼爐渣6’流入了電爐I。再者，將熱態煉鋼爐渣6’的流入量設定為I次:約8噸，是為了通過預先的實機試驗，確認這次的條件下不激烈地發生起泡。
[0130]另外，熱態煉鋼爐渣6’的流入速度平均設定為800kg/分鐘。這是根據如下所述，為了連續供給約30麗的電力，通過上述的方法求得了的熱態煉鋼爐渣的還原處理所需的單位耗電率進行算出的。[0131]一邊供給電力，一邊從輔助原料供給管14a向電爐I內供給了焦灰。其供給速度設為了相當于化學計量的供給速度的1.5倍的85kg/分鐘。另外，爐渣改質劑為了達成目標堿度:1.2、目標(Al2O3):12質量％，將飛灰:378kg/t-slag、鋁礬土粉:47kg/t-slag從輔助原料供給管14a向熔渣層進行了連續地供給。
[0132]電爐I內的溫度以鐵液溫度:1450±5°C、爐渣溫度:1550±5°C那樣地進行了控制。在電爐I沒有連通大氣的開口部，因此電爐I內維持在還原氣氛。熔渣6的組成和溫度在表1中表不。
[0133][表1](質量％)
[0134]
【權利要求】
1.一種煉鋼爐渣還原處理裝置，是使用電爐對熱態煉鋼爐渣進行連續還原處理的煉鋼爐渣還原處理裝置，其特征在于，具備: 爐渣供給容器，其向所述電爐內流入所述熱態煉鋼爐渣； 電極，其被設置于所述電爐，并且將通過所述熱態煉鋼爐渣的還原而生成了的鐵液上的熔渣層與所述鐵液一起加熱； 輔助原料供給部，其向所述熔渣層供給包含還原材料的輔助原料；和傾動裝置，其使所述爐渣供給容器傾動而對所述熱態煉鋼爐渣向所述電爐的流入量進行調整。
2.根據權利要求1所述的煉鋼爐渣還原處理裝置，其特征在于， 所述電爐為固定式的密閉型電爐。
3.根據權利要求2所述的煉鋼爐渣還原處理裝置，其特征在于， 所述密閉型電爐為直流電爐。
4.根據權利要求1所述的煉鋼爐渣還原處理裝置，其特征在于， 所述輔助原料供給部為設置于所述電極的內部的輔助原料供給管。
5.根據權利要求1所述的煉鋼爐渣還原處理裝置，其特征在于， 在所述爐渣供給容器設置有將來自所述電爐的排氣排出的排氣部。
6.一種煉鋼爐渣還原處理系統，是使用了權利要求1所述的還原處理裝置的煉鋼爐渣還原系統，其特征在于，具備: 測定部，其對供給到所述電極的電能進行測定； 運算部，其基于所測定出的所述電能算出能夠還原的熱態煉鋼爐渣量，并且基于所算出的所述能夠還原的熱態煉鋼爐渣量算出規定的還原材料量；和 控制部，其驅動所述傾動裝置，調整所述爐渣供給容器的傾斜角，以使得所述熱態煉鋼爐渣向所述電爐的流入量對所述能夠還原的熱態煉鋼爐渣量追隨，并且調整來自所述輔助原料供給部的所述輔助原料的供給量以使得所述規定的還原材料量被供給。
【文檔編號】C21C5/52GK103930574SQ201380003825
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年6月27日 優先權日:2012年6月27日
【發明者】原田俊哉, 新井貴士, 福村公基 申請人:新日鐵住金株式會社