一種利用煤氣還原轉爐渣及爐渣循環利用的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于轉爐煉鋼過程固體廢棄物資源高效利用的技術領域，特別是涉及一種利用煤氣還原熱態高磷含量轉爐渣并進行爐渣循環利用的方法。
【背景技術】
[0002]為滿足鋼鐵企業對潔凈鋼生產低成本、高效化、穩定性的要求，冶金工作者對鋼鐵生產流程進行了系統、詳細的解析。根據各冶煉階段的不同冶金特性，將傳統轉爐‘一站式’的煉鋼方式分解為鐵水預處理脫硫、轉爐低溫前期高效脫磷、中間排渣、轉爐冶煉后期少渣脫碳升溫、終點出鋼、濺渣護爐等若干工藝步驟。旨在滿足鋼鐵企業對潔凈鋼生產低成本、高效化、穩定性的要求。
[0003]轉爐冶煉工藝的細化，特別是轉爐“雙渣法”、“雙聯法”冶煉工藝，使轉爐冶煉過程碳素的利用化程度降低。主要體現在，轉爐冶煉前期為了滿足脫磷的熱力學需要，轉爐熔池溫度控制采取了抑制升溫的手段，使前期吹煉過程的碳的氧化速度降低，但導致了該過程CO的生成量降低，在高環保要求的當今條件下，爐口微負壓的冶煉工藝使大量的空氣吸入轉爐煙氣，從而降低了轉爐煤氣的回收利用程度，進而導致了轉爐冶煉過程碳素流能量的浪費。
[0004]轉爐煤氣的回收利用是轉爐冶煉的重要技術指標，為了彌補CO的損失，現行的工藝改進更多的是集中在降低回收煤氣的初始品位與改變風機轉速降低空氣吸入量以提高CO品位的措施，從可參考的資料顯示上述措施都沒能很好解決煤氣回收量降低的問題，而且煤氣的熱值也受到影響。
[0005]鋼鐵生產流程是高消耗的流程，也是高產出的流程。消耗的不僅是高鐵含量的含鐵物料，更有一些煉鋼輔助原料，例如石灰、白云石等;產出的不僅是合格的鋼，更有相當比例的固體廢棄物，例如轉爐渣;資源問題一直是限制鋼鐵企業發展的一個大問題。傳統轉爐資源化利用的方法主要為用作水泥原料、路基原料與海基原料，這些措施基本能解決固體廢棄物利用的問題，但對鋼鐵行業資源高消耗的問題仍無能為力。
[0006]轉爐冶煉過程是高溫過程，也是“負能”過程，最直接的體現就是低溫的鐵水與常溫下的煉鋼原輔料經過冶煉過程的氧化放熱變成高溫的鋼水與熔融態的高溫爐渣，并產出轉爐煤氣。此過程，占化學反應釋放能量相當比例的能量轉換為轉爐爐渣的顯熱，這部分顯熱的利用在目前大部分的研究中并沒有得到足夠高的重視。
【發明內容】
[0007]鑒于上述問題，本發明旨在提出一種能夠實現低品位煤氣高效利用、轉爐渣返回重復利用、轉爐渣余熱回收利用的高效、節能、環保的方法，以解決現有技術中煤氣利用效率低、轉爐渣利用率差以及轉爐渣余熱回收量低的問題。
[0008]本發明的利用煤氣還原轉爐渣及爐渣循環利用的方法，其包括以下步驟:
[0009]將轉爐冶煉過程分為轉爐煉鋼與轉爐渣熱處理兩個流程，所述轉爐煉鋼流程中，鐵水中的雜質元素經氧化反應以氧化物的形式進入轉爐渣，形成高磷含量的熱態轉爐渣；
[0010]將所述轉爐渣倒入處理渣灌單元，進入所述轉爐渣熱處理流程，盛有轉爐渣的處理渣灌單元轉移到轉爐渣處理站，在所述轉爐渣處理站內所述轉爐渣發生以煤氣為還原介質的熱態還原，其中，
[0011 ] FeO的還原比例>80%、Ρ2θ5的還原比例>80%，熱態還原處理過程同時進行所述轉爐渣的余熱回收與氣態磷回收工作，處理完結后的轉爐渣作為預熔渣與含鐵冷卻料返回轉爐重新應用。
[0012]進一步地，所述轉爐渣為單渣法冶煉工藝的終點渣、雙渣法與雙聯法冶煉工藝的脫磷渣與脫碳渣;其中脫磷渣的物理成分重量百分比為:爐渣堿度R = Ca0/Si02 = 1.0-3.0，Ca0 = 20.0-40% , S12 = 10.0-30.0 % ,Fe0 = 8.0-30.0% ,Mg0 = 5.0-10.0% ,P2O5 = 1.5-15.0%；脫碳渣與終點渣的物理成分重量百分比為:爐渣堿度R = Ca0/Si02 = 2.5-4.5,CaO= 30.0-50% ,S12 = 10.0-30.0 % ,Fe0 = 8.0-30.0 % ,Mg0 = 5.0-10.0 % ,P2O5= 1.0-15.0% ；
[0013]進一步地，所述處理渣灌為帶有底吹供氣裝置的轉爐渣盛裝灌與渣灌車，所述底吹供氣裝置包括渣灌底部的供氣元件、底吹供氣管路及供氣控制系統，轉爐渣處理站前與轉爐渣處理站后所供氣源為惰性氣體，轉爐渣處理站中所供氣源為作為還原氣體的煤氣。
[0014]進一步地，所述煤氣為鋼鐵生產過程中產生的轉爐煤氣、高爐煤氣及焦爐煤氣，所述煤氣中CO含量范圍為5%_80% ;
[0015]進一步地，所述轉爐渣處理站為空腔式轉爐渣還原處理容器，所述的空腔式轉爐渣還原處理容器可密封、能承受1.0-5.0MPa的中等壓力、可通入可調節氣量為0.0-3.0Nm3/t.min的還原煤氣、可通過機械手臂進行爐渣攪拌、可進行煤氣含量檢測并解毒處理、可抽真空、可進行余熱及氣態磷回收。
[0016]進一步地，所述解毒處理為向所述轉爐渣處理站通入空氣將其內部的煤氣處理至安全范圍。
[0017]進一步地，所述處理渣灌與所述轉爐渣處理站通過所述底吹供氣裝置進行連接，還原煤氣通過所述底吹供氣裝置由所述轉爐渣處理站供氣系統吹入熱態轉爐渣內。
[0018]進一步地，所述轉爐渣處理站內熱態渣的處理方式為處理站密封—充入還原煤氣進行爐渣還原—處理站抽風—充入還原煤氣進行爐渣還原—處理站抽風，至循環結束;所述轉爐渣處理站密封罐的壓力范圍為0.2-5.0MPa所述爐渣還原時間為O-1Omin ；所述“充入還原煤氣進行爐渣還原—處理站抽風”循環次數根據每一次處理時間的不同其循環頻次為1-1 O次。
[0019]進一步地，所述充入還原煤氣進行爐渣還原的同時伴有機械手臂對轉爐渣的攪拌及過程余熱回收，所述的余熱回收裝置為余熱鍋爐，其處理為低溫循環水經過高溫的熱處理站變成高溫蒸汽，高溫蒸汽經余熱鍋爐處理將轉爐渣處理流程的熱量轉變為可以回收利用的電能進行二次利用。
[0020]進一步地，所述轉爐渣處理站內氣態磷回收工作在處理站的抽風過程中進行，其回收方式為高溫氣體經過冷卻段使氣態磷冷卻析出并沉降至回收槽。
[0021]本發明實現轉爐渣磷負荷的降低并可以返回轉爐煉鋼流程實現重復利用，不僅可以節省轉爐煉鋼流程的造渣物料消耗，處理站的余熱回收還可以實現轉爐工序能量的高效利用，特別是可以解決低品位煤氣難以回收利用的碳素浪費問題，而且預熔轉爐渣的利用可以使轉爐煉鋼流程程的成渣速度與渣化程度得到優化。
[0022]本發明的其他特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
【附圖說明】
[0023]圖1為煤氣還原熱態轉爐渣還原處理流程；
[0024]圖2為轉爐渣處理站內爐渣還原處理流程；
[0025]圖3為處理渣灌單元示意圖；
[0026]圖4為轉爐渣處理站示意圖。
[0027]其中，1-渣罐，2-渣車，3-底吹供氣裝置，4-氣體通道，5-密封蓋，6_余熱水管，7_可升降伸縮手臂，8-攪拌頭，9-渣罐底座，10-轉爐渣處理站
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖來具體描述本發明的優選實施例，其中，附圖構成本申請一部分，并與本發明的實施例一起用于闡釋本發明的原理。
[0029]如圖3和圖4所示，本發明轉爐煉鋼流程中，低溫、含大量雜質元素的鐵水經過氧化冶煉變成高溫、潔凈的鋼水，此過程中，鐵水中的雜質元素經氧化反應以氧化物的形式進入