包钢转炉渣微波碳热还原脱磷研究

发布时间：2020-11-07 19:06

　　 近年来，随着我国钢铁工业的快速发展，钢产量逐步增大，钢渣产量也在急剧增多。炼钢过程中产生的转炉钢渣是一种大型的固体废弃物，处理难度要比高炉渣大很多。大量钢渣若不被综合处理利用，土地资源大量被占用的同时，也对水体、大气、土壤造成严重污染，甚至危害到人们的身体健康。旧渣未被处理，新渣继续产生，这个问题已经严重制约了我国乃至全世界钢铁企业的可持续发展，因此钢铁工业固废利用的重点转向了钢渣循环利用处理方向。本论文主要采用微波处理技术对包钢转炉钢渣进行碳热还原，研究了气化脱磷的热力学和动力学以及不同处理条件下对脱磷的影响。本论文从以下三个部分研究： 第一部分结合热力学计算软件Factsage6.2，对反应5C+Ca3(PO4)2=3CaO+1/2P4+5CO进行了是否添加SiO2条件下的热力学脱磷反应计算，得出焙烧过程中，在不同压力条件下反应进行的最低开始反应温度和吉布斯自由能，并确定了该反应属于吸热反应，探明了气化脱磷的热力学条件。研究结果表明在微波场加热的方式下，温度设定在1100~1350℃，真空度控制在0.01atm以下，可顺利实现气化脱磷，且为固-固相反应。 第二部分在热力学计算基础上，在不同碳当量、保温时间、粒度、温度，真空度的处理条件下对钢渣气化脱磷进行研究。结果表明气化脱磷率，随着温度的升高而增大，一炼钢钢渣压块，真空度为0.01atm条件下，1100℃时气化脱磷率达31%，1350℃时气化脱磷率会升至35.68%；随着碳当量的倍数增加，气化脱磷率先升高，后降低，气化脱磷率存在一峰值，表明存在一最适宜的碳当量倍数；一炼钢钢渣压块，真空度为0.01atm条件下，碳当量为2~3倍时，气化脱磷率较高，约为34%；物料粒度越细，真空度越低，适当延长保温时间，均有利于反应正向进行，提高气化脱磷率。粒度0.075mm以下，3Ceq，温度1300℃，保温30min，分压为0.01atm时包钢转炉一炼钢钢渣的气化脱磷率最高达34.31%。并对包钢转炉二炼钢钢渣采取常压、不压块（其余条件均与一炼钢钢渣相同）进行了对比试验。 第三部分在热力学计算的基础上，进行了反应的气化脱磷动力学实验；通过对动力学实验数据分析得出钢渣的气化脱磷反应为二级反应，且其反应活化能为55.516KJ/mol，界面化学反应是气化脱磷的限制性环节。 本论文研究结果可为包钢转炉渣实现内部循环利用，实现企业零排放提供理论指导。
【学位单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：X757
【部分图文】：

图1.1 滚筒法处理工艺流程图⑤浅盘热泼工艺：1500℃高温液渣倒入浅盘，定量间歇注水，使其急剧迅速冷却温至700℃左右，翻盘进渣车再次喷水，使其冷却至 200℃，最后入池降温冷却，此过大部分的钢渣被粉化，回收达标渣料，返回炼钢生产中。其工艺特点是普遍适用高温态渣的处理，机械化自动化程度高，污染小，工作条件好，渣钢粉化率高，易于分离选，但是开始要求钢渣的温度很高，对设备维护量大，投资相对较大，运营成本高。艺流程如图 1.2 所示。

内蒙古科技大学硕士学位论文-4-图1.1 滚筒法处理工艺流程图⑤浅盘热泼工艺：1500℃高温液渣倒入浅盘，定量间歇注水，使其急剧迅速冷却降温至700℃左右，翻盘进渣车再次喷水，使其冷却至 200℃，最后入池降温冷却，此过程大部分的钢渣被粉化，回收达标渣料，返回炼钢生产中。其工艺特点是普遍适用高温液态渣的处理，机械化自动化程度高，污染小，工作条件好，渣钢粉化率高，易于分离磁选，但是开始要求钢渣的温度很高，对设备维护量大，投资相对较大，运营成本高。工艺流程如图 1.2 所示。图 1.2钢渣浅盘热泼工艺流程图⑥钢渣余热自解热闷工艺：将高温液态钢渣倒入渣坑缓冷至 600℃左右，转入闷罐中盖上装置盖

易于磁选分离，钢渣处理过后游离的氧化钙氧化镁含量极低，无废水无噪声，粉尘含量很低，设备自动化的程度很高，整体运行平稳安全。但是厂房占地儿广，对运营的设备检修困难，投入大。工艺流程图如图1.3。图1.3 余热自解热闷工艺流程图包钢在 2007 年利用先进工艺技术，新建了一条热泼、余热自解热焖钢渣处理生产线，极大的提高了钢渣以及尾渣的处理利用价值。投入 6 千多万元，利用先进的工艺与优质设备，建成了年产 80 万吨的冶金废渣微粉处理的生产线，为企业的节能减排，二次资源循环利用做出了巨大贡献。对于转炉渣，包钢采取以下三种方法处理利用：一是制造生产钢渣转，日产 1000 m2的地面砖，二是引资建冶金渣微粉处理基地，三是将其处理做部分路基的回填用料。基本实现了钢渣的零排放。2）转炉钢渣的综合利用现状目前国内外对转炉钢渣综合利用方面采取了多种方式并取得了巨大的经济价值。国外
【参考文献】

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本文编号：2874357