济钢转炉钢渣热闷技术的开发应用
1 前 言
转炉钢渣是转炉冶炼过程中的产物, 是一种固体废弃物, 占钢产量的10%左右。转炉炼钢过程中,因造渣形成的熔融转炉渣具有一定的黏性而夹裹部分金属铁, 长期堆存渣场会占用场地, 不能有效回收金属铁而造成资源的浪费。闷渣法就是利用钢渣余热, 在有盖容器内加入冷水后使其成为蒸汽, 而使钢渣自由CaO得到消解, 通过膨胀冷缩达到渣铁分离的目的。处理后的钢渣, 性能稳定, 消除了游离态CaO对钢渣性能的影响, 可作为钢渣微粉、钢渣砌块砖等的原料。
2 闷渣工艺设计
济钢第一炼钢厂目前有4座转炉, 渣的处理方法是将钢渣冷却后倒到地上, 喷水冷却, 存在扬尘大、 污染严重、 钢渣粉碎难等问题, 为了解决这些问题特设计开发了闷渣技术。济钢第一炼钢厂日产转炉渣和钢包渣合计约1 800 t, 为了满足全量闷渣的需要, 确定了如下基本参数: 单个闷渣坑有效装渣深度4 m, 装渣量~190 t, 装料时间~3 h; 闷渣时间~10 h; 出渣时间~2 h。设计7个闷渣坑, 作业方式为循环使用。
2.1 工艺流程
转炉出渣后, 用吊车吊至闷渣坑倾翻倒渣, 当闷渣坑内渣满足要求时 (上部自由空间500 mm以上), 盖上闷渣坑盖, 喷水闷渣处理。闷渣处理后,钢渣冷却至50 ℃, 吊起闷渣坑盖, 用挖掘机将渣抓至汽车运走。为减少倒渣时闷渣坑内粉状烟尘从坑中飘出, 造成环境的污染, 在闷渣坑侧面设喷雾降尘装置。闷渣工艺流程为: 转炉倒渣/钢包渣→渣盆 (开喷雾抑尘装置) →缓冷→装坑→喷水→盖盖→喷水→揭盖→出渣。
2.2 闷渣设计
倒渣前将闷渣坑喷雾降尘装置的阀门打开, 倒渣完闭将喷雾降尘装置阀门关闭。盖上闷渣盖, 接通喷水水管喷水冷却。由于高温钢渣遇低温水产生大量蒸汽, 如不能及时排出, 就有可能在密闭的闷渣坑内形成高温、 高压, 有发生爆炸的危险。因此, 在闷渣前检查蒸汽管路, 保证蒸汽排出管路畅通; 其次在闷渣盖上设闷渣盖锁紧装置, 将闷渣盖与闷渣坑固定, 防止发生爆炸时闷渣盖掀起, 钢渣四溅, 发生钢渣伤人事故; 最后在闷渣盖上设防爆阀, 当闷渣坑内压力达到一定时 (0.01 MPa), 防爆装置自动打开, 释放闷渣坑的压力。每个闷渣坑有3 根DN200钢管, 由地面敷设至厂房外, 沿厂房柱子爬升7~8 m高度排放, 每根钢管设一手动蝶阀, 根据情况调节闷渣坑内蒸汽压力。
3 调试和应用
3.1 闷渣周期确定
钢渣量按1 800 t, 用7个闷渣坑, 实测的每坑装渣量约190 t, 如果按24 h作业, 则据此计算的闷渣周期为17.7 h。考虑到装完坑后需要干燥1~2 h, 因此, 闷渣时间控制在16 h以内。
3.2 闷渣情况
闷渣的控制时间主要考虑: 闷渣水压力及流量、 打水间隔时间、 水的均匀分布等参数。调试开始时采用了如下配水制度:闷渣坑喷雾抑尘系统, 每套水量8 m3 /h, 水压 0.6~0.7 MPa, 水质清, 水温≤33 ℃, 根据装料时间。控制喷水量。闷渣过程喷水, 压力0.3~0.4 MPa, 流量15~ 30 m3 /h, 喷水、 闷渣时间按如下间隔: 1 h、 1 h; 1 h、 1 h; 2 h、 1 h; 1 h、 2 h; 1 h、 1 h。必要时进行第6次闷渣。总喷水量为钢渣量的40%~60%。闷渣分4个阶段: 急冷, 喷水量占总水量的40%, 温度降至150 ℃ (停止急冷后, 温度回升到200 ℃); 汽蒸, 喷水量占总水量的30%, 温度由200 ℃降至100 ℃ (停止汽蒸后, 温度回升到150 ℃); 热闷, 喷水量占总水量的20%, 温度由150 ℃降至75 ℃; 降温, 喷水量占总水量的10%, 温度由120 ℃降至55 ℃。最后回升温度≤70℃时停喷并准备出渣。采用此喷水制度时, 闷渣效果不好, 渣闷不透,冷却不均匀, 局部中间夹有红渣; 大块渣较多。
3.3 闷渣参数的优化
为了改进闷渣效果, 采取了如下措施: 对装在盖上的水管加喷头 (喷嘴型号1/2PZ95120QZ51), 调整喷水点的分布, 增加了3排喷嘴, 一方面提高了水的分布均匀性, 另一方面增大了闷渣水流量, 最大可以到70 m3 /h。
调整后的闷渣喷水制度: 闷渣过程供水总管压力保证在0.3~0.4 MPa; 闷渣加盖前喷水时间≤30 min, 水流量50~80 m3 /h; 加盖闷渣前期1~2 h把蒸汽放散阀开至最大, 在蒸汽压力不超过1.8 kPa的情况下, 把水流量尽量开大, 以使渣快速急冷湿透; 加盖闷渣2 h后将进水流量提高至50~70 m3 /h, 并通过调节蒸汽放散阀使蒸汽压力保持在1.0 kPa左右;闷渣揭盖前30 min左右时将蒸汽放散阀开至最大,并将进水流量开至最大, 以冲刷进水管路和喷头,并使坑内压力、 温度快速降低; 当压力<0.2 kPa、 温度<50℃时, 停止喷水, 等待开盖装车。通过跟踪试验, 优化后的闷渣参数能保证钢渣完全粉碎, 不再有红渣。不但减少了环境污染, 而且为后道工序的磁选创造了有利条件, 减少了一级破碎筛选, 提高了金属铁的选出率。
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