CN1185357C - 钢渣的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种处理钢渣或还可以是铁载体如电炉渣、转炉渣、钢厂粉尘、轧屑或二次冶金渣的方法，该法用铬矿石或含铬的和/或含镍的粉尘将液态钢渣或铁载体的碱度调节到1.2-1.6，其间浴温保持在1600℃以上，特别是1650℃-1800℃之间，而且提供或形成含碳Fe-浴。除了得到对环境无害的渣外，还可得到一种高值的铁铬合金，从而改进该方法的经济性。

Description

钢渣的处理方法
本发明涉及一种处理包括或不包括铁载体的钢渣例如电炉钢渣、转炉钢渣、制钢厂粉尘、轧屑或二次冶金残渣的方法。
前言提及的这类方法如在WO 99/14381描述过。在这个已知的方法中，钢渣与铁载体一道，特别是与矿粉一道经铁浴还原，以使用这种方式形成对环境无害的渣。为此，亦添加SiO2或Al2O3，调节渣的碱度，而且添加铁载体，例如首先采用矿粉，对利用这种用常规方法难以处理和难以还原的原料是很有作用的，从而改善该方法的经济性。由于渣的热导较小，热容约为铁的1.5-2倍，可达到的热传导或其后燃烧度对这类方法的经济性具有重要意义。无论如何为使钢渣达到对环境无害的渣的处理需要考虑较高的能耗。
本发明的目的在于改进前言中所提及的方法，同时钢渣经处理还能获得有价值的原料，它尽管能耗增高但确保该方法的经济性。为了达到这个目的，本发明方法的实质在于，用铬矿石或含铬的和/或含镍的粉尘将包括或不包括铁载体的熔融钢渣的碱度调节到1.2-1.6，而且浴温保持在高于1600℃，特别是在1650℃-1800℃之间，并提供或组成含碳的Fe-浴，渣和生成的铁铬合金分开流出。通过采用铬矿石或含铬的和/或含镍粉尘，确实在原则上存在渣中氧化铬含量过高的危险，即用这种方式处理的钢渣仍然面临着对环境有害的严重问题。然而通过在1600℃以上的浴温下处理，意外地使渣中最终铬含量远低于500ppm，同时这种铬矿中的铬几乎定量地转移到为还原而用的铁浴中。通过生成碳化铬，铁浴中铬的活度大大下降，为此应提供或形成相应的含碳铁浴。铁浴的碳含量应在这种情况下照例保持在3％(重量)以上，以便保证实现预期的碳化铬的生成，这样还原后的氧化铬绝不会出现重新渣化。提供的这种含碳铁浴的最终铬浓度可达60％(重量)的铬，这样可得到一种所谓铁-铬-碳化物形式的高质的金属块，其中碳含量可达9％(重量)。虽然所要求的温度水平高，金属块的高价值仍保证了这种操作方式的经济性，而且以这种方式形成的中间合金可用在高级合金钢厂，它可弥补变为对环境无害的渣所需的总能耗费用和生产费用。
本发明方法的实质是温度水平高于1600℃，这个温度只能由相应的后燃烧保证。其次，必须保证相应快速传质。这种条件可通过下列有利的方式保持，即通过热风导管将粒度小于4mm，优选0.5-2mm的铬矿石或含铬的和/或含镍的粉尘鼓入浴中。通过用相应速度的射流鼓入这种粒度的铬矿石可以形成高湍流，从而使该浴受到剧烈的搅动作用。由于该粒度给出的较大表面和各相之间，特别是气相之间大的剪力使铬矿石，熔渣和金属熔体产生相应的高传能和传质。所要求的温度水平可以简单的方式，即采用温度在1200℃-1600℃之间的热风来保证。
为了保证相应的后燃烧，宜将热风的氧含量富集到25-40％(重量)的氧，而且渣通过继续的还原过程的早期***，有利的是通过钢渣与铬矿石在同一个合适的混合容器中的混合实现。在这种混合容器中可调节相应的碱度和混渣温度，其中渣混合物的典型出炉温度约为1750℃，流入后续还原设备中。渣在这种高的入口温度下流入还原转化炉甚至可不在热空气流中采取氧富集措施。
这种情况下，过程宜这样进行，熔融钢渣和铬矿石在渣包中混合，特别宜采用石墨电极进行电加热，使铁浴的温度升至1700℃以上，优选1750℃以上，这时使铁浴掺碳并顶吹热风。为了减小初始还原速度，在这种情况下应使铁浴低掺碳或用热风精炼，同时保证高的浴温。从Fe-浴的初始C-含量例如为0.8-1.5％(重量)，而定量分离Cr所需的C-含量要在其后通过浴的掺碳调节。
为使被处理的渣达到特别高的对环境无害性，碱度宜调到1.4-1.55。
浴的相当可靠的混合可以特别简单的方式达到，即带有铬矿石或含铬的和/或含镍的粉尘的热风以500m/sec以上，特别是以700m/sec的射流速度向浴吹射。
作为本发明方法范围内的钢渣优选采用特种钢钢渣，亦可考虑采用LD渣、OBM渣、电炉钢渣以及二次冶金渣作原料。铬矿石可至少部分以高负载铬和镍的粉尘取代，在各种情况下都应使磷的带入最少。
总的说来，按照本发明的方法，浴中碳含量可达9％(重量)，其优点在于，可基本排除铬在渣中的再渣化，而且在1650℃的温度下观察到的渣中残留氧化铬含量在360ppm以下。
本发明将用下面的一个实施例子进一步阐明，钢渣的成分如下：
           钢渣
    组分     份额(％)
    CaO     52
    SiO2     31
    Al2O3     3
    FeO     4.5
    Cr2O3     9
        CaO/SiO2＝1.67
铬矿石的成分如下：
      铬矿石(Transwaal)
    组分     份额(％)
    Cr2O3     44.4
    FeO     25.05
    SiO2     8.2
    MgO     5.3
    Al2O3     16.62
添加的铬矿石量应使其达到约1.5的目标碱度。铬矿石通常呈酸性，这样可通过添加铬矿石调节相应的碱度。
铬矿石经热气喷管顶吹熔融物，其间作为确定速度的步骤是查明矿石推进的速度。还原本身只进行粉秒而且仅决定于溶解动力学，即铬矿石的粒度。所采用的铬矿石粒度为0.5-2mm，其间为达到约1.5(CaO/SiO2)目标碱度，1重量份钢渣用0.442重量份铬矿石喷吹，所得混合渣由69.35％(重量)钢渣和30.65％(重量)铬矿石组成，其成分如下：
          混合渣
    组分     份额(％)
    CaO     36
    SiO2     24
    Al2O3     7.2
    FeO     10.8
    Cr2O3     19.85
    MgO     1.63
        CaO/SiO2＝1.5
这种混合渣连续送入含碳的铁浴并还原，由此得到下列成分的渣。
    组分     份额(％)
    CaO     52.3
    SiO2     34.8
    Al2O3     10.5
    MgO     2.4
1吨混合渣可得0.688吨的这种目标渣。同时形成一种高值金属块，其成分如下：
    Fe     35％
    Cr     55％
    C     8％
这种铁-铬-碳化物其后可直接送到特种钢厂作为中间合合使用。
为了保持所要求的渣处理温度在1600℃以上，曾发现在热风射流中添加煤粉和煤是有利的。能量衡算可以这种方式通过添加非常便宜的供热煤，但亦可通过添加重油或天然气从经济上加以改善。

Claims (13)

1.一种处理包括或不包括铁载体的钢渣的方法，其特征在于，将包括或不包括铁载体的熔融钢渣用铬矿石或含铬的和/或含镍的粉尘将其碱度调到1.2-1.6，其间浴温保持在1600℃以上，并提供或形成含碳的铁浴，钢渣和形成的铬铁合金分别从炉中流出。
2.权利要求1的方法，其特征在于，所述铁载体为电炉渣、转炉渣、钢厂粉尘、轧屑或二次冶金渣。
3.权利要求1的方法，其特征在于，将所述浴温保持在1650℃-1800℃之间。
4.权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于，该铬矿石或含铬的和/或含镍的粉尘以粒度为4mm以下经热风喷管顶吹该浴。
5.权利要求4的方法，其特征在于，该铬矿石或含铬的和/或含镍的粉尘以粒度为0.5-2mm经热风喷管顶吹该浴。
6.权利要求4的方法，其特征在于，采用的热风温度在1200℃-1600℃。
7.权利要求4的方法，其特征在于，热风的氧含量富集到25-40％重量的氧。
8.权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于，其碱度调节到1.4-1.55。
9.权利要求4的方法，其特征在于，带有铬矿或含铬的和/或含镍的粉尘的热风以500m/sec以上的速度喷向该浴。
10.权利要求9的方法，其特征在于，带有铬矿或含铬的和/或含镍的粉尘的热风以700m/sec的速度喷向该浴。
11.权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于，该铁浴的碳含量保持在3％重量以上。
12.权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于，熔融钢渣与铬矿石在渣包中混合，采用石墨电极电加热使铁浴温度升至1700℃以上，由此进行铁浴掺碳并顶吹热风。
13.权利要求12的方法，其特征在于，使铁浴温度升至1750℃以上。
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