宝钢罐式热闷法在钢渣处理中的应用

宝钢罐式热闷法在钢渣处理中的应用罐式热闷法是近10年才发展的钢渣处理新技术。该技术利用钢渣自身余热和矿相组成变化产生的热应力、 化学应力和相变应力, 可使钢渣破碎快速并稳定化, 同时使其中金属与渣能有效地分离, 且具有节能、 高效、 低成本和安全等特点, 因此, 在钢渣处理领域的应用越来越受到关注。电炉冶炼过程中熔化期和氧化期排出的钢渣碱度较低, 性质稳定, 现有的排渣工艺产生的大渣块在 自然冷却陈化过程难以自行破裂, 传统的落锤或爆破粗破碎处理方法效率较低且不安全, 所回收的金属 品位也较低, 需进一步开发新的有效处理工艺。 本研究根据多年从事钢渣罐式热闷处理工艺开发和生产管理的经验, 调整原工艺的排水和进水方式, 试验筛选合适的工艺操作参数, 采用蒸汽热闷和沸水浸泡相结合的工况, 在钢罐中处理低碱度电炉钢渣取得良好效果。根据试验结果设计的年处理能力15万t电炉钢渣的生产线也于1994年8月建成投产。1、工艺流程和装置1.1 工艺流程图1 由电炉冶炼车间排出的熔融态钢渣被置于3m3的渣盘中, 用平车送到翻渣场自然冷却8h左右, 待炉渣 固化后用桥式起重机翻出并装入自卸卡车运到钢渣处理厂直接倾入钢罐。 待钢罐装满关闭罐盖水封密闭匀热后进行喷水热闷处理, 通过调节水渣比、喷水强度、 排气量并控制排水, 使钢罐内维持足够的饱和蒸汽和较高水浸温度, 从而达到满意的处理效果。 热闷完毕开盖, 用挖掘机挖出破碎钢渣送分选加工工序。1.2 装置特征装置主体为有效容积90m3的钢罐。 罐底坡度为10%, 底侧设排水口和进水口, 并配有阀门控制排水; 罐侧设排汽管, 配重力式锥形阀调节排汽量; 罐盖上配有安全排汽阀和水力旋转喷水器供上部喷水; 罐盖与罐体通过水封槽密闭。2、试验部分2.1 电炉钢渣用上钢五厂电炉车间的电炉氧化渣, 固态, 块度12m3, 钢渣表面温度200, 化学成分见表1。钢渣的视密度为3.29kg/m3, 堆密度为1880kg/m3。 2.2 试验工况及周期 系统的试验分二次进行。 第一次在转炉渣罐式热闷处理生产线上, 试验周期18天, 试验16罐, 共处理钢渣1820t; 第二次在新建成的电炉钢渣罐式热闷生产线上, 生产270罐, 处理钢渣两万余吨。 试验工况参数见表2。 2.3 工艺要求和设计指标见表33、试验结果与分析3.1 入罐渣温和热闷时间对破碎率的影响试验采用红外测温仪测温, 所测入罐渣温均为钢渣的表面温度。试验结果表明（表4）， 入罐渣温越高, 热闷时间越长, 破碎效果越好。 考虑到生产作业安排和投资的合理性, 工艺上要求每罐处理周期700时, 渣芯内往往夹有熔融态渣, 在运输和生产过程中将带来不安全的隐患, 因此入罐渣应控制在250700。 3.2 水渣比对破碎率的影响由图2可知, 当水渣比0.25时, 破碎率可达到设计指标; 当水渣比为0.45左右时, 其破碎效果最佳。入罐渣温对选择合适的水渣比有一定的影响, 试验表明, 入罐渣温较高时, 可取较高的水渣比, 反之水渣比就应取较低值。 另外, 当水渣比大于0.55后破碎效果无明显变化。为节约用水和减少废水排放量, 大生产中水渣比不宜超过0.55, 适宜的取值范围是0.250.55。3.3 喷水方式对破碎率的影响 分别采用连续喷水和间断喷水方式从罐盖上部喷水或从罐底喷水处理电炉钢渣, 其试验结果表明 (表5), 下部喷水的破碎效果明显优于上部喷水的效果。 这是因为水的沸煮和汽化膨胀是热闷法处理电炉渣的重要破碎动力之一。下部喷水可克服上部喷水引起钢渣中上层的钢渣散热太快, 无法处于稳定的蒸煮工况致使破碎率较低之缺点, 有效地提高了全罐的破碎率。 而连续喷水方式或间断喷水方式处理电炉钢渣的破碎效果差异不大。 3.4 电炉冶炼钢种对钢渣破碎率的影响 电炉冶炼的钢种较多, 不同钢种所排放的钢渣的化学成分差异较大, 热闷处理的破碎效果也相差较大 （见表6）。 由表6可见, 冶炼碳结钢、合结钢等所排钢渣的热闷处理效果较好。 这是因为该类钢渣的碱度为23, 其矿物组成以镁蔷薇辉石、 RO相、硅酸二钙为主, 含少量硅酸三钙和氧化钙, 在热闷处理时除热应力和水气化膨胀应力外, 还有相变应力和化学应力的作用。 冶炼工具钢、 不锈钢等所排钢渣的碱度均在2以下, 其矿物组成以铁酸盐为主, 常含有镍、铬、铝、钨等元素的化合物, 结构致密稳定, 热闷破碎效果较差, 虽然延长时间可提高其破碎率, 但大生产不宜采用。3.5 罐式热闷法所回收之金属的品质 有效分离和回收钢渣中所含金属是钢渣处理的主要目的之一, 也是衡量钢渣处理工艺优劣的重要标准。由于钢渣与金属本身的理化性能截然不同, 因此在热闷处理时其所受应力的作用及效果相差较大, 渣与金属分离较完全, 给后道工序(磁选)及获得高品质渣钢创造条件。 经罐式热闷法处理电炉钢渣并经带式 电磁除铁器回收金属的品质见表7。 4、结论（1） 采用罐式热闷法处理电炉钢渣、控制排水和调整喷水作业工况, 钢渣破碎率可以达到70%以上, 且炉渣与所含金属分离较完全, 回收金属的品位也较高。 因此, 该工艺用于处理电炉钢渣在技术上是可行的。（2）入罐渣温、热闷时间和水渣比是影响电炉钢渣破碎率的主要因素。在工业化生产中, 入罐渣温控制在250700、热闷时间控制在1822h、水渣比取0.250.55为宜。 不同的进水方式对钢渣的破碎率也有影响, 下部喷水优于上部进水的破碎效果。（3）冶炼不锈钢、工具钢等钢种所排的电炉钢渣不宜采用罐式热闷法处理。 （4）采用罐式热闷法处理电炉钢渣尚有部分大于250mm的大块渣, 小于250mm的