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CN111118238B - 利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法 - Google Patents

利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法 Download PDF

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CN111118238B CN202010042578.9A CN202010042578A CN111118238B CN 111118238 B CN111118238 B CN 111118238B CN 202010042578 A CN202010042578 A CN 202010042578A CN 111118238 B CN111118238 B CN 111118238B
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吴保华
梁春海
王利军
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Handan Iron and Steel Group Co Ltd
HBIS Co Ltd Handan Branch
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Abstract

本发明涉及一种利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法，包括a.冲水粒化：高炉瓦斯灰提锌回转窑热渣从窑头落下后冲水熄火、粒化，然后沉入渣池底部；b．脱水晾干：将渣池底部冷却的粒化窑渣运出，经脱水后自然晾干，得到粒化回转窑渣；c．物料干混：将粒化回转窑渣、矿粉、脱硫石膏按质量比（400~650）：（16~26）：（2~6）称量，并混合均匀；d．物料湿混：向粒化回转窑渣、矿粉、脱硫石膏混匀料中加入水，搅拌均匀；e．压制成型，养护晾干：脱模后经自然养护，得到回转窑渣压制产品，即为炼钢炉料。本发明可实现高炉瓦斯灰提锌窑渣的循环利用，避免了球磨‑磁选工艺能耗高、产生二次污染的问题，提高了回收效率，同时降低转炉炼钢成本。

Description

利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法
技术领域
本发明涉及一种利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法，属于冶金固废资源循环利用技术领域。
背景技术
高炉瓦斯灰是炼铁过程排出的粉尘，通常每炼1吨生铁产生10-150kg的炉尘，产生量较大；同时，高炉瓦斯灰中含有较大比例的Fe、C和少量的Zn、Pb等资源，若不能有效利用，既造成环境污染，又造成资源浪费。对此，部分企业采用回转窑挥发富集工艺来提取灰中的Zn、Pb等金属进行再利用，但所产生的大量窑渣无法很好利用，因为国内钢企高炉瓦斯灰含锌量普遍偏低，利用回转窑提锌的收得率低、利润有限，而产生窑渣的量较大、铁品位较低、粒径波动大，不能直接回烧结、高炉或转炉利用；所以，多数企业对窑渣进行磨矿磁选铁精粉再利用，但是，因窑渣经历了高温下突然水浸，形成了特殊的物相结构，对常规干法磨矿和湿法磨矿都带来了困难，会增加较大投资和运营成本，且剩余尾渣的处理十分困难，所以大部分利用回转窑提取高炉瓦斯灰中锌的企业，选择将窑渣直接外排、堆放、填埋等处理，存在资源浪费和污染环境等问题。因此，研究能使高炉瓦斯灰提锌窑渣得到经济有效利用的方法，具有十分重要的现实意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法，可实现高炉瓦斯灰提锌窑渣的循环利用，避免了球磨-磁选工艺能耗高、产生二次污染的问题，提高了回收效率，同时降低转炉炼钢成本。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法，包括如下步骤：
a. 冲水粒化：高炉瓦斯灰提锌回转窑热渣从窑头落下后冲水熄火、粒化，然后沉入渣池底部；
b．脱水晾干：将渣池底部冷却的粒化窑渣运出，经脱水后自然晾干，得到粒化回转窑渣；
c．物料干混：将粒化回转窑渣、矿粉、脱硫石膏按质量比（400~650）：（16~26）：（2~6）称量，并混合均匀；
d．物料湿混：向粒化回转窑渣、矿粉、脱硫石膏混匀料中加入水，搅拌均匀；
e．压制成型，养护晾干：脱模后经自然养护，得到回转窑渣压制产品，即为炼钢炉料。
上述的利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法，步骤b所述粒化回转窑渣，其粒度在1.25mm~5mm之间，主要成分为TFe：40%~55%；MFe：15%~20%；R4：0.7~1.2；K：0.1%~0.3%；Na：0.3%~0.6%；Zn：0.8%~1.2%；残碳3%~8%；含水＜6%。
上述的利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法，步骤c所述矿粉为S95级及以上等级高炉矿渣微粉，其质量符合GB/T 18046-2008相关要求；所述脱硫石膏粉为电厂钙式湿法脱硫产生的副产品，经压滤、自然晾干或加热烘干后得到的粉料，粒度＜150μm，其化学组成按重量百分比含CaO：30%~35%；SiO2：2%~4%；MgO：3%~9%；SO3：42%~48%；Al2O3：0.5%~2%；TFe：0.3%~0.6%；H2O：3%~7%。
上述的利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法，步骤d中向粒化回转窑渣、矿粉、脱硫石膏混匀料中加入水，水的质量占上述混匀料总质量的4%~8%。
上述的利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法，步骤a中所述冲渣过程，控制水的温度为60℃以下，水压1.2~1.8kg/cm2，水量为渣量的8~10倍。
上述的利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法，步骤e所述压制成型过程所用设备可以是制砖、制块、制球等压力成型设备；所述自然养护的时间为5~7天，所述压制产品的水分含量应小于4%且抗压强度＞3MPa。
本发明制得的产品含水率≤4%，抗压强度平均达到3MPa以上，再利用过程粉化率低；铁品位46%以上，且MFe含量高达15%，有利于铁收得率提升；S含量低，不会造成炼钢成本增加。回转窑渣压制产品的加入量为吨钢8~30kg，铁水收得率平均提升0.26%。
本发明的有益效果为：
1）本发明以高炉瓦斯灰提锌窑渣为原料，以固废再生品为胶凝材料冷压成型，替代部分铁矿和废钢加入转炉，同时残碳可以为转炉补充一定热量，CaO、MgO等还能起到一定造渣作用；既实现了废弃资源的有效利用、保护了环境，还有效降低炼钢成本，具有良好的社会效益和经济效益；
2）采用高炉瓦斯灰提锌窑渣压制产品与废钢一同加入转炉回收利用的形式，相比窑渣球磨-磁选铁精粉再回烧结或转炉利用的传统方法，工艺流程得到简化，且避免了磁选后尾泥的利用问题；
3）压制成型的工艺、设备等可选范围广，方便不同用户结合自身实际选择操作更加简便，能耗、成本更低的工艺、设备；
4）该方法制得的回转窑渣压制产品中回转窑渣掺量90%以上，且转炉吨钢加入回转窑渣压制产品8~30kg，可实现回转窑渣的批量化利用；
5）采用高炉矿渣微粉和脱硫石膏作为复合胶凝材料，两者皆为固废再生品，成本更低，且利用脱硫石膏对硅酸盐系胶凝材料活性的激发，可使胶凝体强度较快提高，保障生产能力更强；
6）冶炼高温下，矿粉中的活性SiO2和A12O3可与碳酸钙、氢氧化钙等高温下脱水生成的CaO反应生成熔点较高的无水硅酸钙和无水铝酸钙，提高了压制产品的高温热稳定性；
7）回转窑渣压制产品通过废钢斗加入转炉，不易发生堵料问题；且回转窑渣压制产品先于废钢落入转炉底，起到缓冲作用，可有效减轻废钢对炉底内衬的直接冲击。
说明书附图
图1为本发明利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法工艺流程图。
具体实施方式
本发明利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法，包括如下步骤：
a．冲水粒化：高炉瓦斯灰提锌回转窑热渣从窑头落下后用冲渣水管冲水熄火、粒化，然后沉入渣池底部；冲渣过程，控制水的温度为60℃以下，水压1.2~1.8kg/cm2，水量为渣量的8~10倍；
b．脱水晾干：用链条刮板输送机将渣池底部冷却的粒化窑渣带出，经脱水后自然晾干，得到粒化回转窑渣；粒化回转窑渣粒度在1.25mm~5mm之间，主要成分为TFe：40%~55%；MFe：15%~20%；R4：0.7~1.2；K：0.1%~0.3%；Na：0.3%~0.6%；Zn：0.8%~1.2%；残碳3%~8%；含水＜6%；
c．物料干混：将粒化回转窑渣、矿粉、脱硫石膏按质量比（400~650）：（16~26）：（2~6）称量，利用强制混合搅拌机混合均匀；矿粉为质量符合GB/T 18046-2008相关要求的S95级及以上等级高炉矿渣微粉；脱硫石膏为电厂钙式湿法脱硫产生的副产品，经压滤、自然晾干或加热烘干后得到的粉料，粒度＜150μm，其化学组成按重量百分比含CaO：30%~35%；SiO2：2%~4%；MgO：3%~9%；SO3：42%~48%；Al2O3：0.5%~2%；TFe：0.3%~0.6%；H2O：3%~7%；
d．物料湿混：向粒化回转窑渣、矿粉、脱硫石膏混匀料中加入水，利用强制混合搅拌机进行充分搅拌；水的质量占上述混匀料总质量的4%~8%；
e．压制成型，养护晾干：压制设备可以是制砖、制块、制球等压力成型设备；脱模后经自然养护5~7天，至成品水分含量小于4%且抗压强度＞3MPa即得到回转窑渣压块成品，即为炼钢炉料。
将步骤e所得压制产品添加到废钢斗中，加入量为吨钢8~30kg，并在转炉兑铁水前和废钢一起加入转炉冶炼。
下面结合若干具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1：
利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法，包括如下步骤：
a．高炉瓦斯灰提锌回转窑热渣从窑头落下后用冲渣水管冲水熄火、粒化，然后沉入渣池底部；冲渣过程，水的温度为55℃，水压1.5kg/cm2，水量为渣量的10倍；
b．用链条刮板输送机将渣池底部冷却的粒化窑渣带出，经脱水后自然晾干，得到粒化回转窑渣；粒化回转窑渣粒度在1.25mm~5mm之间，主要成分为TFe：52%；MFe：16%；R4：0.8；K：0.19%；Na：0.31%；Zn：0.93%；残碳3%；含水4%；
c．将粒化回转窑渣、矿粉、脱硫石膏按质量比400：16：2称量，并用强制混合搅拌机混合均匀；其中，所述矿粉为质量符合GB/T 18046-2008相关要求的S95级高炉矿渣微粉；所述脱硫石膏为电厂钙式湿法脱硫产生的副产品，经压滤、自然晾干或加热烘干后得到的粉料，粒度＜150μm，其化学组成按重量百分比含CaO：31%；SiO2：2%；MgO：6%；SO3：45%；Al2O3：0.9%；TFe：0.6%；H2O：4%；
d．向粒化回转窑渣、矿粉、脱硫石膏混匀料中加入混匀料总质量4%的水，并用强制混合搅拌机进行充分搅拌；
e．用QTJ4-20型静压砖机，在6MPa压力下压制成390*190*190mm压块；脱模后经自然养护5~7天，至成品水分含量小于4%且抗压强度＞3MPa即得到回转窑渣压块成品，即为炼钢炉料。
将步骤e所得压制产品1.0吨添加到废钢斗中，加入120吨转炉，折合吨钢8kg本产品。
实施例2：
利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法，包括如下步骤：
a．高炉瓦斯灰提锌回转窑热渣从窑头落下后用冲渣水管冲水熄火、粒化，然后沉入渣池底部；冲渣过程，水的温度为55℃，水压1.5kg/cm2，水量为渣量的10倍；
b．用链条刮板输送机将渣池底部冷却的粒化窑渣带出，经脱水后自然晾干，得到粒化回转窑渣；粒化回转窑渣粒度在1.25mm~5mm之间，主要成分为TFe：52%；MFe：16%；R4：0.8；K：0.19%；Na：0.31%；Zn：0.93%；残碳3%；含水4%；
c．将粒化回转窑渣、矿粉、脱硫石膏按质量比450：18：6称量，并用强制混合搅拌机混合均匀；矿粉为质量符合GB/T 18046-2008相关要求的S95级高炉矿渣微粉；脱硫石膏为电厂钙式湿法脱硫产生的副产品，经压滤、自然晾干或加热烘干后得到的粉料，粒度＜150μm，其化学组成按重量百分比含CaO：31%；SiO2：2%；MgO：6%；SO3：45%；Al2O3：0.9%；TFe：0.6%；H2O：4%；
d．向粒化回转窑渣、矿粉、脱硫石膏混匀料中加入混匀料总质量8%的水，并用强制混合搅拌机进行充分搅拌；
e．用QTJ4-20型静压砖机，在6MPa压力下压制成390*190*190mm压块；脱模后经自然养护5~7天，至成品水分含量小于4%且抗压强度＞3MPa即得到回转窑渣压块成品，即为炼钢炉料。
将步骤e所得压制产品1.5吨添加到废钢斗中，加入120吨转炉，折合吨钢12.5kg本产品。
实施例3：
利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法，包括如下步骤：
a．高炉瓦斯灰提锌回转窑热渣从窑头落下后用冲渣水管冲水熄火、粒化，然后沉入渣池底部；冲渣过程，水的温度为55℃，水压1.2kg/cm2，水量为渣量的8倍；
b．用链条刮板输送机将渣池底部冷却的粒化窑渣带出，经脱水后自然晾干，得到粒化回转窑渣；粒化回转窑渣粒度在2.5mm~5mm之间，主要成分为TFe：50%；MFe：15%；R4：0.9；K：0.21%；Na：0.35%；Zn：0.94%；残碳4%；含水5%；
c．将粒化回转窑渣、矿粉、脱硫石膏按质量比500：26：4.3称量，并用强制混合搅拌机混合均匀；矿粉为质量符合GB/T 18046-2008相关要求的S95级高炉矿渣微粉；脱硫石膏为电厂钙式湿法脱硫产生的副产品，经压滤、自然晾干或加热烘干后得到的粉料，粒度＜150μm，其化学组成按重量百分比含CaO：31%；SiO2：2%；MgO：6%；SO3：45%；Al2O3：0.9%；TFe：0.6%；H2O：4%；
d．向粒化回转窑渣、矿粉、脱硫石膏混匀料中加入混匀料总质量6%的水，并用强制混合搅拌机进行充分搅拌；
e．用QTJ4-20型静压砖机，在6MPa压力下压制成390*190*190mm压块；脱模后经自然养护5~7天，至成品水分含量小于4%且抗压强度＞3MPa即得到回转窑渣压块成品，即为炼钢炉料。
将步骤e所得压制产品2.0吨添加到废钢斗中，加入120吨转炉，折合吨钢16.7kg本产品。
实施例4：
利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法，包括如下步骤：
a．高炉瓦斯灰提锌回转窑热渣从窑头落下后用冲渣水管冲水熄火、粒化，然后沉入渣池底部；冲渣过程，水的温度为55℃，水压1.2kg/cm2，水量为渣量的8倍；
b．用链条刮板输送机将渣池底部冷却的粒化窑渣带出，经脱水后自然晾干，得到粒化回转窑渣；粒化回转窑渣粒度在2.5mm~5mm之间，主要成分为TFe：50%；MFe：15%；R4：0.9；K：0.21%；Na：0.35%；Zn：0.94%；残碳4%；含水5%；
c．将粒化回转窑渣、矿粉、脱硫石膏按质量比550：24：4称量，并用强制混合搅拌机混合均匀；矿粉为质量符合GB/T 18046-2008相关要求的S95级高炉矿渣微粉；脱硫石膏为电厂钙式湿法脱硫产生的副产品，经压滤、自然晾干或加热烘干后得到的粉料，粒度＜150μm，其化学组成按重量百分比含CaO：31%；SiO2：2%；MgO：6%；SO3：45%；Al2O3：0.9%；TFe：0.6%；H2O：4%；
d．向粒化回转窑渣、矿粉、脱硫石膏混匀料中加入混匀料总质量6%的水，并用强制混合搅拌机进行充分搅拌；
e．用QTJ4-20型静压砖机，在6MPa压力下压制成390*190*190mm压块；脱模后经自然养护5~7天，至成品水分含量小于4%且抗压强度＞3MPa即得到回转窑渣压块成品，即为炼钢炉料。
将步骤e所得压制产品2.5吨添加到废钢斗中，加入120吨转炉，折合吨钢20.8kg本产品。
实施例5：
利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法，包括如下步骤：
a．高炉瓦斯灰提锌回转窑热渣从窑头落下后用冲渣水管冲水熄火、粒化，然后沉入渣池底部；冲渣过程，水的温度为50℃，水压1.8kg/cm2，水量为渣量的10倍；
b．用链条刮板输送机将渣池底部冷却的粒化窑渣带出，经脱水后自然晾干，得到粒化回转窑渣；粒化回转窑渣粒度在1.25mm~2.5mm之间，主要成分为TFe：48%；MFe：15%；R4：1.0；K：0.27%；Na：0.44%；Zn：1.12%；残碳5%；含水5%；
c．将粒化回转窑渣、矿粉、脱硫石膏按质量比600：22：3.6称量，并用强制混合搅拌机混合均匀；矿粉为质量符合GB/T 18046-2008相关要求的S95级高炉矿渣微粉；脱硫石膏为电厂钙式湿法脱硫产生的副产品，经压滤、自然晾干或加热烘干后得到的粉料，粒度＜150μm，其化学组成按重量百分比含CaO：31%；SiO2：2%；MgO：6%；SO3：45%；Al2O3：0.9%；TFe：0.6%；H2O：4%；
d．向粒化回转窑渣、矿粉、脱硫石膏混匀料中加入混匀料总质量6%的水，并用强制混合搅拌机进行充分搅拌；
e．用QTJ4-20型静压砖机，在6MPa压力下压制成390*190*190mm压块；脱模后经自然养护5~7天，至成品水分含量小于4%且抗压强度＞3MPa即得到回转窑渣压块成品，即为炼钢炉料。
将步骤e所得压制产品3.0吨添加到废钢斗中，加入120吨转炉，折合吨钢25kg本产品。
实施例6：
利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法，包括如下步骤：
a．高炉瓦斯灰提锌回转窑热渣从窑头落下后用冲渣水管冲水熄火、粒化，然后沉入渣池底部；冲渣过程，水的温度为50℃，水压1.8kg/cm2，水量为渣量的10倍；
b．用链条刮板输送机将渣池底部冷却的粒化窑渣带出，经脱水后自然晾干，得到粒化回转窑渣；粒化回转窑渣粒度在1.25mm~2.5mm之间，主要成分为TFe：48%；MFe：15%；R4：1.0；K：0.27%；Na：0.44%；Zn：1.12%；残碳5%；含水5%；
c．将粒化回转窑渣、矿粉、脱硫石膏按质量比650：20：3.3称量，并用强制混合搅拌机混合均匀；矿粉为质量符合GB/T 18046-2008相关要求的S95级高炉矿渣微粉；；脱硫石膏为电厂钙式湿法脱硫产生的副产品，经压滤、自然晾干或加热烘干后得到的粉料，粒度＜150μm，其化学组成按重量百分比含CaO：31%；SiO2：2%；MgO：6%；SO3：45%；Al2O3：0.9%；TFe：0.6%；H2O：4%；
d．向粒化回转窑渣、矿粉、脱硫石膏混匀料中加入混匀料总质量6%的水，并用强制混合搅拌机进行充分搅拌；
e．用QTJ4-20型静压砖机，在6MPa压力下压制成390*190*190mm压块；脱模后经自然养护5~7天，至成品水分含量小于4%且抗压强度＞3MPa即得到回转窑渣压块成品，即为炼钢炉料。
将步骤e所得压制产品3.5吨添加到废钢斗中，加入120吨转炉，折合吨钢29.2kg本产品。
本发明实施例获得的高炉瓦斯灰提锌回转窑渣压块的主要指标如下：
尺寸：390*190*190mm
重量：30~45 kg/块
含水率：≤4%
抗压强度：最低达到3MPa，详见下表1。
表1 回转窑渣压块的抗压强度（MPa）
Figure DEST_PATH_IMAGE002
回转窑渣压块的主要成分见下表2：
表2 回转窑渣压块主要成分（wt%）
Figure DEST_PATH_IMAGE004
回转窑渣压块在转炉利用对铁水收得率提升效果见下表3：
表3 压块加入量对铁水收得率影响
Figure DEST_PATH_IMAGE006
。

Claims (5)

1.利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法，其特征在于：包括如下步骤：
a. 冲水粒化：高炉瓦斯灰提锌回转窑热渣从窑头落下后冲水熄火、粒化，然后沉入渣池底部；
b．脱水晾干：将渣池底部冷却的粒化窑渣运出，经脱水后自然晾干，得到粒化回转窑渣；所述粒化回转窑渣，其粒度在1.25mm~5mm之间，主要成分为TFe：40%~55%；MFe：15%~20%；R4：0.7~1.2；K：0.1%~0.3%；Na：0.3%~0.6%；Zn：0.8%~1.2%；残碳3%~8%；含水＜6%；
c．物料干混：将粒化回转窑渣、矿粉、脱硫石膏按质量比（400~650）：（16~26）：（2~6）称量，并混合均匀；
d．物料湿混：向粒化回转窑渣、矿粉、脱硫石膏混匀料中加入水，搅拌均匀；
e．压制成型，养护晾干：脱模后经自然养护，得到回转窑渣压制产品，即为炼钢炉料；转炉吨钢加入回转窑渣压制产品8～30kg。
2.如权利要求1所述的利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法，其特征在于：步骤c所述矿粉为S95级及以上等级高炉矿渣微粉，其质量符合GB/T 18046-2008相关要求；所述脱硫石膏粉为电厂钙式湿法脱硫产生的副产品，经压滤、自然晾干或加热烘干后得到的粉料，粒度＜150μm，其化学组成按重量百分比含CaO：30%~35%；SiO2：2%~4%；MgO：3%~9%；SO3：42%~48%；Al2O3：0.5%~2%；TFe：0.3%~0.6%；H2O：3%~7%。
3.如权利要求1所述的利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法，其特征在于：步骤d中向粒化回转窑渣、矿粉、脱硫石膏混匀料中加入水，水的质量占上述混匀料总质量的4%~8%。
4.如权利要求1所述的利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法，其特征在于：步骤a中冲水粒化，控制水的温度为60℃以下，水压1.2~1.8kg/cm2，水量为渣量的8~10倍。
5.如权利要求1-4任意一项所述的利用高炉瓦斯灰提锌窑渣制备炼钢炉料的方法，其特征在于：步骤e所述压制成型过程所用设备是制块、制球压力成型设备；所述自然养护的时间为5~7天，所述压制产品的水分含量应小于4%且抗压强度＞3MPa。
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