濟鋼轉爐鋼渣熱悶技術的開發應用
1 前 言
轉爐鋼渣是轉爐冶煉過程中的產物， 是一種固體廢棄物， 占鋼產量的10%左右。轉爐煉鋼過程中，因造渣形成的熔融轉爐渣具有一定的黏性而夾裹部分金屬鐵， 長期堆存渣場會占用場地， 不能有效回收金屬鐵而造成資源的浪費。悶渣法就是利用鋼渣余熱， 在有蓋容器內加入冷水后使其成為蒸汽， 而使鋼渣自由CaO得到消解， 通過膨脹冷縮達到渣鐵分離的目的。處理后的鋼渣， 性能穩定， 消除了游離態CaO對鋼渣性能的影響， 可作為鋼渣微粉、鋼渣砌塊磚等的原料。
2 悶渣工藝設計
濟鋼第一煉鋼廠目前有4座轉爐， 渣的處理方法是將鋼渣冷卻后倒到地上， 噴水冷卻， 存在揚塵大、 污染嚴重、 鋼渣粉碎難等問題， 為了解決這些問題特設計開發了悶渣技術。濟鋼第一煉鋼廠日產轉爐渣和鋼包渣合計約1 800 t， 為了滿足全量悶渣的需要， 確定了如下基本參數： 單個悶渣坑有效裝渣深度4 m， 裝渣量～190 t， 裝料時間～3 h； 悶渣時間～10 h； 出渣時間～2 h。設計7個悶渣坑， 作業方式為循環使用。
2.1 工藝流程
轉爐出渣后， 用吊車吊至悶渣坑傾翻倒渣， 當悶渣坑內渣滿足要求時 （上部自由空間500 mm以上）， 蓋上悶渣坑蓋， 噴水悶渣處理。悶渣處理后，鋼渣冷卻至50 ℃， 吊起悶渣坑蓋， 用挖掘機將渣抓至汽車運走。為減少倒渣時悶渣坑內粉狀煙塵從坑中飄出， 造成環境的污染， 在悶渣坑側面設噴霧降塵裝置。悶渣工藝流程為： 轉爐倒渣/鋼包渣→渣盆 （開噴霧抑塵裝置） →緩冷→裝坑→噴水→蓋蓋→噴水→揭蓋→出渣。
2.2 悶渣設計
倒渣前將悶渣坑噴霧降塵裝置的閥門打開， 倒渣完閉將噴霧降塵裝置閥門關閉。蓋上悶渣蓋， 接通噴水水管噴水冷卻。由于高溫鋼渣遇低溫水產生大量蒸汽， 如不能及時排出， 就有可能在密閉的悶渣坑內形成高溫、 高壓， 有發生爆炸的危險。因此， 在悶渣前檢查蒸汽管路， 保證蒸汽排出管路暢通； 其次在悶渣蓋上設悶渣蓋鎖緊裝置， 將悶渣蓋與悶渣坑固定， 防止發生爆炸時悶渣蓋掀起， 鋼渣四濺， 發生鋼渣傷人事故； 最后在悶渣蓋上設防爆閥， 當悶渣坑內壓力達到一定時 （0.01 MPa）， 防爆裝置自動打開， 釋放悶渣坑的壓力。每個悶渣坑有3 根DN200鋼管， 由地面敷設至廠房外， 沿廠房柱子爬升7～8 m高度排放， 每根鋼管設一手動蝶閥， 根據情況調節悶渣坑內蒸汽壓力。
3 調試和應用
3.1 悶渣周期確定
鋼渣量按1 800 t， 用7個悶渣坑， 實測的每坑裝渣量約190 t， 如果按24 h作業， 則據此計算的悶渣周期為17.7 h。考慮到裝完坑后需要干燥1～2 h， 因此， 悶渣時間控制在16 h以內。
3.2 悶渣情況
悶渣的控制時間主要考慮： 悶渣水壓力及流量、 打水間隔時間、 水的均勻分布等參數。調試開始時采用了如下配水制度：悶渣坑噴霧抑塵系統， 每套水量8 m3 /h， 水壓 0.6～0.7 MPa， 水質清， 水溫≤33 ℃， 根據裝料時間。控制噴水量。悶渣過程噴水， 壓力0.3～0.4 MPa， 流量15～ 30 m3 /h， 噴水、 悶渣時間按如下間隔： 1 h、 1 h； 1 h、 1 h； 2 h、 1 h； 1 h、 2 h； 1 h、 1 h。必要時進行第6次悶渣。總噴水量為鋼渣量的40%～60%。悶渣分4個階段： 急冷， 噴水量占總水量的40％， 溫度降至150 ℃ （停止急冷后， 溫度回升到200 ℃）； 汽蒸， 噴水量占總水量的30％， 溫度由200 ℃降至100 ℃ （停止汽蒸后， 溫度回升到150 ℃）； 熱悶， 噴水量占總水量的20％， 溫度由150 ℃降至75 ℃； 降溫， 噴水量占總水量的10％， 溫度由120 ℃降至55 ℃。最后回升溫度≤70℃時停噴并準備出渣。采用此噴水制度時， 悶渣效果不好， 渣悶不透，冷卻不均勻， 局部中間夾有紅渣； 大塊渣較多。
3.3 悶渣參數的優化
為了改進悶渣效果， 采取了如下措施： 對裝在蓋上的水管加噴頭 （噴嘴型號1/2PZ95120QZ51）， 調整噴水點的分布， 增加了3排噴嘴， 一方面提高了水的分布均勻性， 另一方面增大了悶渣水流量， 最大可以到70 m3 /h。
調整后的悶渣噴水制度： 悶渣過程供水總管壓力保證在0.3～0.4 MPa； 悶渣加蓋前噴水時間≤30 min， 水流量50～80 m3 /h； 加蓋悶渣前期1～2 h把蒸汽放散閥開至最大， 在蒸汽壓力不超過1.8 kPa的情況下， 把水流量盡量開大， 以使渣快速急冷濕透； 加蓋悶渣2 h后將進水流量提高至50～70 m3 /h， 并通過調節蒸汽放散閥使蒸汽壓力保持在1.0 kPa左右；悶渣揭蓋前30 min左右時將蒸汽放散閥開至最大，并將進水流量開至最大， 以沖刷進水管路和噴頭，并使坑內壓力、 溫度快速降低； 當壓力＜0.2 kPa、 溫度＜50℃時， 停止噴水， 等待開蓋裝車。通過跟蹤試驗， 優化后的悶渣參數能保證鋼渣完全粉碎， 不再有紅渣。不但減少了環境污染， 而且為后道工序的磁選創造了有利條件， 減少了一級破碎篩選， 提高了金屬鐵的選出率。
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