含锌转炉渣综合回收利用系统

LIU1018

含锌转炉渣综合回收利用系统

    现在，钢铁企业的运作效果基本上要取决于企业履行环保硬性要求这一重要方面，因为企业要负起社会责任，必须投入巨额资金解决污染物排放问题。在世界钢材市场激烈竞争的形势下，企业为完成环保责任，在进行设备与技术的改进中，必须全面考虑问题，采用综合措施，即在提高产量的同时，必须降低物质资源、动力资源并在可接受的投资回报率下，使利润增长。
    企业生产技术问题的解决只能依靠冶炼过程中原料利用率的提高，依靠资源与能源领域里各种技术的进步以及“零废物”或最少废物工艺的开发。这样不仅可节省贵重与稀缺原料，而且还能节省废物处理上的开支及获取额外经济收益。
    钢铁企业在用氧气转炉炼钢中捕集大量含铁粉尘（达20～25kg/t钢），需加以回收利用，从中提取铁、氧化钙及氧化镁等有价值的物质，与此同时满足环保要求。
    在转炉炼钢生产阶段，一些钢铁企业用先进的技术已成功解决钢厂废物回收利用中的诸多问题。奥地利的奥钢联公司与俄罗斯的新利佩茨克钢铁股份有限公司在这一领域走在世界的前端，可谓典范。这两家公司的做法是设置专业化车间，配置各种产品所需设备进行废物处理及再加工；在备料车间进行炼钢炉渣的再加工；在“石墨厂”工段处理含石墨废料；用煤气罐收集转炉所排烟气；用废钢铁作冶炼用的废钢炉料。
    转炉渣合理回收利用方法问题的解决，将使原料资源再加工工艺变成循环流程，可实现“零废物”生产工艺，将保证炉渣中锌化合物的富集，便于随后进行锌化合物的提取。
    俄罗斯及世界其他钢铁企业的经验表明，回收利用转炉渣最有效的途径是以转炉渣为基础，建立铁酸钙造渣剂生产车间。这样可以建立转炉炼钢的合理炉渣制度，节省氧气与石灰及从炉料中取消萤石。
    用干法捕集含锌粉尘最合理的备料及回收利用工艺是由奥钢联公司开发并用于实际转炉炼钢领域。而俄罗斯国立利佩茨克科技大学（ЛГТУ）及利佩茨克钢铁设计研究院则开发出能源及资源保护型氧气转炉炉渣备料及循环利用新工艺。
   
                               表1    转炉渣两种回收利用方法的分析对比
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                      奥钢联方法                         ЛГТУ及利佩茨克钢铁设计研究院方法
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    ◆粉尘加工：压块装置，配有粉尘加热机组和压力   ◆粉尘加工：双辊螺旋杆式混合机，圆筒造块
      机以及运输设施；                                                           机及压力烧结机（АMД）及运输设施；
    ◆压制的团块：化学成分与炉渣成分相当，含0.2%   ◆铁酸钙材料（ФКМ）化学成分：TFe-30%～35%，
      ～0.5%S；                                                                      CaO-35%～40%，SiO2-3%～5%，MgO-3%～8%，S-<0.1%；
    ◆炉渣压制及预热装置产量为7.2t/h；                        ◆АMД烧结机产量（由ЛГТУ及利佩茨克钢铁设计研
                                                                                               究院研发）——25t/h；   
    ◆炉渣压块产品单位用量为每吨钢水5～10kg；      ◆ФКМ单位用量，每吨钢20～30kg；
    ◆钢水产出量提升效果为0.2%～0.3%；                  ◆ФКМ使用效果：钢水产出量增加0.5%～1.0%；
    ◆节省较贵重材料（冷却剂），获得含锌精矿。     ◆氧气用量每吨钢减少3～5m3，吹炼时间缩短0.5～1min，
                                                     获得含锌精矿。
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    两种转炉渣回收利用工艺的对比，见表1。分析表明，ЛГТУ与利佩茨克钢铁设计研究院推出的方法会受到俄罗斯及世界采用湿法除尘的大多数转炉炼钢厂家的青睐。其主要工艺优点是：
    ●压力烧结机（АMД）产量较高；
    ●系统中无靠气体燃料燃烧来干燥炉渣的转筒；
    ●吨钢铁酸钙材料（ФКМ）单位用量高得多，因而在用氧气转炉炼钢中能节省更多的物质资源；
    ●ФКМ的物理化学性能具备多样性而且可以控制，其力学性能与压块相比较高，能在露天仓库进行长期存放。
    世界绝大多数钢铁企业均可采用此项新工艺（因为干法除尘是新方法，目前只有少数钢铁企业采用），而且即便是采用干法除尘的厂家也可以采用这种转炉渣综合利用系统。
    转炉渣备料系统包括以下几部分：辐流沉淀池、Y68-25型盘式真空过滤器、CMK-125型螺旋杆式混合机——用于将二次过湿炉渣（W=27%～28%）与石灰（粒度为0～5mm）混合成一体。炉渣与石灰的混合物（W=8%～10%）供小型АMД生产ФКМ用。
    含锌精矿是通过转炉渣不止一次的进出（转炉）周转及下一炉中的新锌份使ФКМ中锌含量渐加来获得的。当炉渣中锌含量超过15%时，将此精矿运往有色冶金厂家，用作生产金属锌的原料。这种生产属收集型系统，在林茨市奥钢联一家钢厂投产后，运行正常。在富集锌的转炉渣中，锌化合物中锌含量达15%～20%时，其他各种化合物的含量：ZnO—60.2%，2Zn?SO2—19.4%，ZnO?Fe2O3—20.4%。
    表2所列为ФКМ各工业批次成分及其冷却效果。由于以下因素：每炉钢石灰用量下降20%～25%；转炉渣量减少；无渣期及吹炼期缩短，致使热损失减少；火花喷射现象减弱，ФКМ冷却效果对转炉炼钢炉温热工制度的影响会降低。
   
                                 表2   ФКМ化学成分及冷却效果值
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    批次号  材料   TFe                    成分，%                  
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                          FeO    CaO   MgO    SiO2  残留C   CaO/SiO2    ФКМ冷却效果，kJ/kg
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     1    ФКМ  28.12 21.34   44.4   5.0   3.17   5.26      14.0             3160
     2    ФКМ  29.0    9.0   38.0  11.0    5.2    1.9      7.31             3945
     3    ФКМ  31.0    9.5   38.0   9.6    6.0    2.7      6.33             6952
     4    ФКМ  26.5  23.42  47.52   5.1   4.76   1.71      9.98             3563
     5    石灰     0.8   1.03   90.0   1.0    1.5   烧损5.0     -              2982
     6    石灰     1.6   2.06   87.0   2.0    2.0   10.0        -              3075
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    1～4号批次ФКМ材料的物理性能：真密度—3.3～4.3g/cm3，假密度—2.5～3.3g/cm3；总气孔率—21%～37%；熔点—1280～1300℃；软化温度区间：tn=850℃，tk=1030℃，Δt=180℃；机械强度：>5.0mm—80%～85%，<0.5mm—2%～5%；500km以上距离运输后粒级：>40—5%～8%，40～10—15%～75%，10～5—10%～15%，5～0—5%～10%。
    铁酸钙材料的应用效果在50 t与250 t平炉、100 t电炉及160 t、300 t与350 t氧气转炉上经反复验证得到完全肯定。利佩茨克钢铁股份有限公司转炉炼钢第一分厂采用铁酸钙材料取得以下优良业绩：节省石灰15%～25%，增加成品产出量0.3%～0.8%，吨钢降低吹炼用氧量3～5m3，减少粉尘排放10%～15%，炉料中完全不再使用萤石。
    由于吹炼初期造渣过程得到强化及熔炼进程顺利，因而出现大喷的炉次明显减少，炉衬与喷枪寿命延长，炉口与水套金属凝结事故基本克服。
    综上所述，可以作出以下结论：ЛГТУ及利佩茨克钢铁设计研究院推出的转炉渣备料及回收利用方法能在俄罗斯钢铁企业现有条件下实现无废物炼钢，大大节省了物质资源与能源，在提升成品钢产出率的同时，还可生产有色冶金行业所需的含锌精矿。