專利名稱：：冷卻在鐵水預處理過程中產生的爐渣的方法
技術領域：
：本發明涉及一種冷卻爐渣的方法，更具體地講，涉及一種以低成本快速冷卻在鐵水的預處理過程中產生的爐渣(在下文中，簡稱為"鐵水預處理爐渣")的方法。鐵水預處理爐渣的冷卻速率通常非常低。根據本發明的術語"預處理"是指生鐵水的脫硫處理等。
背景技術：
：在鋼鐵工業中，根據處理和設備的種類，以及根據熔煉生成的鋼的種類，生產出各種類型的具有不同的組分和特性的爐渣作為副產品。例如，在生產生鐵的過程中使用的高爐生產出高爐爐渣作為副產品。此外，鐵水預處理設備、轉爐和電爐分別生產出鐵水預處理爐渣、轉爐爐渣和電爐爐渣作為副產品。通常，爐渣的溫度為100(TC或更高。因此，通常在運送爐渣以將爐渣中含有的金屬(基體金屬)進行還原和再循環之前，在爐子附近的地點冷卻爐渣。為了減少處理面積和冷卻時限，通常利用水冷來進行這種冷卻。另外，在高爐附近的指定地點將鐵水預處理爐渣與鐵水分離并堆積鐵水預處理爐渣，然后水冷鐵水預處理爐渣。
發明內容技術問題然而，傳統的水冷方法的問題在于由于與其它種類的爐渣相比，將鐵水預處理爐渣一直冷卻到其中心所必需的時限相當長，所以在水冷過程期間必須消耗過多量的水。雖然可以將爐渣分散到大的面積中而不堆積爐渣來提高冷卻速率，但是該過程需要相當大的面積。因此，本發明謹記現有技術中出現的以上問題，因而本發明的一個目的在于提供一種以與用其它煉鋼爐渣實現的冷卻速率相等或更高的冷卻速率，將鐵水預處理爐渣徹底冷卻到其中心的方法。本發明的另一目的在于提供一種以經濟的方式來在鐵水的預處理中冷卻爐;查的方法。技術方案為了實現以上目的，本發明提供了一種在鐵水的預處理中冷卻爐渣的方法，該方法包括在對鐵水預處理爐渣進行水冷之前，在堆積的鐵水預處理爐渣上覆蓋熔融相的爐渣，其中，熔融相的爐渣含有基于總重量的10wt。/。或更少的游離CaO及活性氧。在該方法中，活性氧必須以鐵水中含有的氣態氧和/或鐵的氧化物(例如FeO或Fe203)的形式存在，覆蓋在鐵水預處理爐渣上的熔融爐渣優選地為轉爐爐渣。覆蓋的熔融爐渣的厚度優選地在50mm-300mm的范圍內，而與堆積的鐵水預處理爐渣的高度無關。有益效果根據按上述方式設計的在鐵水的預處理中冷卻爐渣的方法，與傳統的方法相比，能夠以加快了50%或更高的冷卻速率將鐵水預處理爐渣冷卻到環境溫度。此外，由于根據本發明的該方法可以利用在冶煉鋼水的過程期間伴隨產生的轉爐爐渣，所以該方法是經濟的。具體實施方式冷卻鐵水預處理爐渣的方法源自下面的公認事實。第一個事實是，鐵水預處理爐渣中含有的碳組分阻礙鐵水預處理爐渣的冷卻。更具體地講，在冷卻的過程中，鐵水預處理爐渣中含有的碳組分沉淀在鐵水預處理爐渣的表面上。由于沉淀的碳與水的潤濕性差，所以沉淀的碳阻礙了水滲入到鐵水預處理爐渣中。第二個事實是，在鐵水的預處理中使用的生石灰中含有的大量的未與諸如硫的組分發生反應并由此而殘留在爐渣中的生石灰(大約15%或更多)，阻礙了鐵水預處理爐渣的冷卻。更具體地講，殘留的生石灰(CaO)與大氣的水分反應(CaO+H20+Ca(OH)2)而膨脹(大約兩倍)，因而導致爐渣斷裂/成粉末。爐渣粉末不僅在它們之間具有小的間隙，而且當水噴灑在爐渣粉末上時凝聚(形成漿)，因而防止水滲入到鐵水預處理爐渣中。同時，生石灰的水合作用按放熱反應進行，在放熱過程中產生的反應熱使噴灑在爐渣上的一些冷卻水蒸發。冷卻水的蒸發增大了所需的冷卻水量。出于這個原因，冷卻水沒有滲入到堆積的鐵水預處理爐渣中，而是沿著爐渣的表面向下流，從而使鐵水預處理爐渣的冷卻速率減慢。此外，額外地增大了所需的冷卻水量。因此，為了從鐵水預處理爐渣的表面去除阻礙冷卻水的滲入的由碳和游離CaO的水合作用生成的精細粉末，根據本發明的方法在鐵水預處理爐渣上覆蓋熔融爐渣(具體地講，轉爐爐渣)(在下文中，覆蓋在鐵水預處理爐渣上的爐渣被簡稱為"覆層爐渣，，)和必需的活性氧，基于熔融爐渣的總重量，熔融爐渣包含10wt。/。或更少的游離CaO。在該方法中，如果覆層爐渣含有量大于10wt。/。的游離CaO，或者覆層爐渣處于固相而不是熔融相，則促進鐵水預處理爐渣的冷卻的效果可以忽略不計。即，如果覆層爐渣不是處于熔融相，則認為沒有從鐵水預處理爐渣的表面有效地去除因生石灰的水合作用而成粉末的爐渣，而且，如果覆層爐渣含有量大于10wt。/。的游離CaO，則認為覆層爐渣的阻礙鐵水預處理爐渣成粉末的功能下降或損失了該功能。此外，覆蓋在鐵水預處理爐渣上的爐渣形成將在下面描述的多孔結構，因而使得冷卻水能夠容易地滲入到鐵水預處理爐渣中。即，覆層爐渣中含有的活性氧(大部分活性氧可能以鐵的氧化物的形式存在)與沉淀在鐵水預處理爐渣的表面上的碳反應，因而去除了碳(碳是以CO的形式去除的)。然后，通過活性氧與碳的反應生成的氣體(例如CO)穿過覆層爐渣層向上逸出，因而將覆層爐渣層形成為多孔結構。在這一點上，多孔結構不必具有在覆層爐渣層內部形成的單獨的空隙，而是必須具有連接在覆層爐渣層的內部和表面之間的通道(在下文中稱作"可滲透通道")。因此，噴灑在覆層爐渣層上的冷卻水可以經過可滲透通道容易地從覆層爐渣層滲入到鐵水預處理爐渣中。問題在于為了實現多孔結構，必須在覆層爐渣中含有多少氧。然而，由于在覆層爐渣中含有的氧的量可能根據具體操作而不同，所以不容易將所需的氧量量化。在多數情況下，當覆層爐渣含有量為lwt。/。或更多的氧時，則認為將充分地獲得本發明預期的效果。根據本發明，最適于滿足覆層爐渣的條件的爐渣是在轉爐的操作過程中伴隨生成的轉爐爐渣。基于爐渣的重量，轉爐爐渣含有量為lwt。/。或更多的氧，游離CaO以5wt。/。或更少的量存在。覆蓋在鐵水預處理爐渣上的覆層爐渣的厚度必須在50mm-300mm的范圍內。如杲覆層爐渣的厚度小于以上范圍，則除去氧的影響可以忽略，因此不可能實現多孔的表面。同時，如果覆層爐渣的厚度大于以上范圍，則氣泡不能到逸出到外部，而是陷在覆層爐渣層中，因此不可能實現多孔的覆層爐渣層。這里，覆蓋有爐渣的鐵水預處理爐渣所堆積的高度沒有起著重要的作用。不管鐵水預處理爐渣堆積的高度是否高，根據本發明用覆層爐渣在鐵水預處理爐渣的表面上對鐵水預處理爐淦進行處理，冷卻水可以快速地滲入到鐵水預處理爐渣中。鐵水預處理爐渣不能滲入到鐵水預處理爐渣的原因是通過碳與游離CaO在鐵水預處理爐渣表面上的反應產生的精細粉末阻礙水滲入到鐵水預處理爐渣中。因此，當除去諸如表面上的精細粉末的阻擋層時，冷卻水經過可滲透通道可以容易地滲入鐵水預處理爐渣。為了確定用于覆層爐渣的條件，對在高爐操作中得到的鐵水進行脫硫，從鐵水去除爐渣，然后堆積爐渣。隨后，用覆層爐渣均勻地覆蓋堆積的鐵水預處理爐渣，對鐵水預處理爐渣重復地進行噴灑工序和冷卻工序。在該確定過程中檢查到的主要點(principalpoint)用來觀察1)覆層爐渣中含有的游離CaO的量、2)活性氧的存在和3)覆層爐渣的相向鐵水預處理爐渣施加的影響。下面的表1示出了在用具有上面三個不同條件的覆層爐渣將鐵水預處理爐渣覆蓋為250mm的厚度之后，將鐵水預處理爐渣冷卻到100。C的溫度所需要的時限的代表性結果。這里，在對比例中使用的覆層爐渣是脫磷后的爐渣和澆鑄爐渣，而在示例中使用的覆層爐渣是轉爐爐渣。示例l示出了在不使用覆層爐渣的情況下通過直接噴水來冷卻鐵水預處理爐渣而獲得的結果。表1覆層爐渣的條件,令卻時間CaO的含量02(2lwt%)的存在熔融(>1300°C)(S10(TC)示10-5wt%001-12hr例25-10wt%0012-16hr6<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從表l明白的是，當不使用覆層爐渣時，冷卻鐵水預處理爐渣所需的時限是30hr或更長。當將熔融相的覆層爐渣覆蓋在鐵水預處理爐渣上時，冷卻鐵水預處理爐渣所需的時間在相當大的程度上被縮短了。在對比示例5和對比示例6中看出，為了通過對鐵水預處理爐渣的表面層的改性來縮短鐵水預處理爐渣的冷卻時間，在覆層爐渣中必須存在活性氧，而且覆層爐渣必須為液相。當覆層爐渣中存在量為10wt。/。或更少的游離CaO時，有效地冷卻了鐵水預處理爐渣(冷卻時間縮短了大約50%);當覆層爐渣中存在量為5wt。/。或更少的游離CaO時，甚至更有效地冷卻了鐵水預處理爐渣。當存在量大于10wt%的游離CaO時，雖然稍微縮短了冷卻時間，但是仍然需要20小時或更長的相當長的冷卻時間。此外，為了觀察覆蓋在鐵水預處理爐渣上的覆層爐渣的厚度和堆積的鐵水預處理爐渣的高度對水冷卻鐵水預處理爐渣施加的影響，進行了如下的實驗。具體地講，將具有表1中的對比示例1的條件的爐渣覆蓋在鐵水預處理爐渣上，即，將含有5-10wt。/。的游離CaO和lwt。/。或更多的氧的轉爐爐渣覆蓋在鐵水預處理爐渣上，然后用水噴灑爐渣。此時，測量將鐵水預處理爐渣冷卻到100。C所需的時限。之后，在改變轉爐爐渣的覆層厚度和鐵水預處理爐渣的堆積高度的同時，測量冷卻時間。下面的表2給出了示例性結果。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>示2300mm200-300mm13-16hr例3腦0mm100-200mmll-15hr41000mm200-300mm14-17hr對1300mm30陽50mm18-22hr比2300mm300-500mm20-30hr示31000mm30畫50mm19-24hr例41000mm300-500mm22-34hr從表2明白的是，與覆層爐渣覆蓋的厚度對冷卻速率的影響相比，鐵水預處理爐渣的高度對冷卻速率的影響是可以忽略不計的。將示例1和示例3進行對比可以看出這個結果。具體地講，即使當鐵水預處理爐渣的堆積高度從300mm升高到1000mm時，如果覆層爐渣的覆層厚度保持在100-300mm的范圍內，則在鐵水預處理爐渣的冷卻時間方面也只有大約1小時之差。確信的是，這1小時之差自然是因為要冷卻的鐵水預處理爐渣的量與鐵水預處理爐渣的堆積高度的增大成比例地增大。根據上面的結果，要指出的是，由于根據本發明的鐵水預處理爐渣的表面改性，使得冷卻水以相當快的速率滲入鐵水預處理爐渣。同時，當覆層爐渣的覆蓋厚度過度地減小(小于50mm)或過度地增大(大于300mm)時，冷卻效率大大降低，而與堆積的鐵水預處理爐渣的高度無關。這個結果表明，當覆層爐渣的覆層厚度為50mm-300mm時，優選地，當覆層爐渣的覆層厚度為100mm-300mm時，有效地生成了可滲透通道。產業上的可利用性本發明可以應用于煉鋼廠。具體地講，由于本發明可以以比傳統方法的冷卻速率高的冷卻速率來冷卻在鐵水的預處理期間產生的爐渣，所以本發明有助于降低煉鋼過程的成本。權利要求1、一種冷卻在鐵水的預處理期間產生的爐渣的方法，所述方法包括如下步驟堆積鐵水預處理爐渣；用煉鋼過程中伴隨產生的爐渣覆蓋堆積的鐵水預處理爐渣；用水來冷卻鐵水預處理爐渣；其中，覆層爐渣為含有10wt％或更少的游離CaO的熔融相，覆層爐渣含有活性氧，活性氧利用與鐵水預處理爐渣表面上存在的碳的反應而生成的氣泡至少在覆層爐渣中形成多孔結構，從而使水滲入到鐵水預處理爐渣中。2、根據權利要求1所述的方法，其中，覆層爐渣含有大約lwt。/。或更多的活性氧。3、根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，將覆層爐渣以50mm-300mm的厚度覆蓋在鐵水預處理爐渣上。4、根據權利要求1所述的方法，其中，覆層爐渣為在轉爐操作中伴隨產生的轉爐爐渣。5、一種冷卻在鐵水預處理期間產生的爐渣的方法，所述方法包括如下步驟堆積鐵水預處理爐渣；用在轉爐操作中伴隨產生的熔融相的爐渣以50mm-300mm的厚度覆蓋堆積的鐵水預處理爐渣；在覆蓋有轉爐爐渣的鐵水預處理爐渣上噴灑冷卻水。6、根據權利要求5所述的方法，其中，基于轉爐爐渣的總重量，轉爐爐渣含有10wt。/。或更少的游離CaO。7、沖艮據權利要求5或權利要求6所述的方法，其中，基于總重量，轉爐爐渣含有lwt。/。或更多的活性氧。全文摘要本發明涉及一種冷卻在鐵水的預處理期間產生的爐渣的方法，一般執行鐵水預處理來去除鐵水中含有的硫等。該方法包括在鐵水的預處理中冷卻爐渣，在鐵水的預處理中冷卻爐渣的步驟包括在對鐵水預處理爐渣進行水冷之前，在堆積的鐵水預處理爐渣上覆蓋熔融相的爐渣，其中，熔融相的爐渣含有10wt％或更少的游離CaO和必需的活性氧。由于該冷卻方法，所以與傳統的方法相比，能夠以加快了50％或更高的冷卻速率將鐵水預處理爐渣冷卻到環境溫度。因此，該方法是經濟的。文檔編號C21B3/08GK101466850SQ200780022014公開日2009年6月24日申請日期2007年6月15日優先權日2006年6月15日發明者吳炯錫,徐廷汎,金泰鎬申請人:Posco公司