一种液态钢渣的脱磷工艺及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种液态钢渣的脱磷工艺，属于冶炼钢渣固废资源化再利用技术领域，包括如下步骤：S1、对液态钢渣进行运输；S2、一次反应；S3、二次反应；S4、三次反应；S5、脱磷、脱铁锰的液态钢渣重复利用；S6、气化磷排出。本发明专利技术工艺方法能够实现钢渣在高温熔融态、液态下进行脱磷，使得钢渣的脱磷连续、稳定，其工艺简单，可自动化操作，能够密闭无污染的清洁生产。

【技术实现步骤摘要】
一种液态钢渣的脱磷工艺及装置
本专利技术属于冶炼钢渣固废资源化再利用
，尤其涉及一种液态钢渣的脱磷工艺及装置。
技术介绍
随着我国钢铁连年高产，钢渣已成为最大宗的工业固体废弃物，其堆存量巨大，亟待需要形成系统性的综合解决方案，使其“减量化、资源化、无害化”，最终“高效转化、循环利用。”实际上，炼钢过程中为了去除钢水中硫磷、减少钢水喷溅、保护炉衬、减少钢水终点氧的含量，要在炼钢炉内加入生石灰、白云石造渣，炼好钢，先要炼好渣。炼钢必然副产钢渣，但钢渣综合利用率只有20％，大量钢渣被废弃，占用土地，污染环境。钢渣循环利用最高效、便捷的途径，就是作为烧结原料、炼铁熔剂、炼钢的返回原料，在钢铁厂内部循环使用。钢铁厂内部循环使用的益处在于，缩短流程、降低渣料消耗，节省渣料加热、熔化的能耗。使炼钢过程中减少生石灰、白云石的加入量，增加废钢比，大幅减少运输费用，使钢渣利用的效益最大化。但是，若将钢渣用于烧结原料和高炉熔剂，在矿粉烧结和高炉冶炼过程不能脱除原料和熔剂中的磷，这些磷全部转化到铁水内，会使磷富集于铁水中。磷富集的铁水在炼钢过程中，为了去除磷，势必增加冶炼中生石灰的消耗，继而在炼钢环节产出更多的渣。由于烧结、炼铁环节没有脱除磷的能力，铁水的磷富集限制了钢渣在钢铁厂内的循环利用。研究、开发钢渣的脱磷工艺及装置是解决钢渣工厂内部循环利用的当务之急，是钢渣资源化的途径之一。钢渣脱磷，国内外进行了很多研究、实验，给钢渣脱磷化学反应奠定了坚实的化学热力学和动力学基础，实验时钢渣中磷的去除率可达90％多，具备了较好的脱磷效果。但目前仅停留在实验室阶段，没有进行到工业化阶段。专家、学者对钢渣脱磷的研究，实验，主要是烧结过程脱磷、浸出浮选脱磷、硅热还原和碳热还原法脱磷。在矿粉烧结时加入钢渣、软锰矿、CaCl2脱磷，原料中的磷最终与Cl反应生产气体PCl3排出，达到脱磷的目的。但排出PCl3气体沸点低、有毒，有刺激性和强腐蚀性，会造成环境污染。浮选法是利用磷主要以固溶体2CaO·Si2·3Ca·P2O的形式固熔于2CaO·SiO2中，2CaO·SiO2粒子在渣内密度较小，容易上浮，液态钢渣缓慢冷却时会析出2CaO·SiO2，形核变大其密度比余下的渣液小，上浮与渣液分离，磷固熔在2CaO·SiO2中和2CaO·SiO2一起结晶上浮与渣液分离。但冷却缓慢，分离不完全，磷脱除率低。中国专利申请号201510318286.2，专利技术名称为：一种钢渣除磷循环利用方法，该专利技术对钢渣进行破碎、磁选和磨细，得到钢渣磁选粉。磁选粉用柠檬酸-NaOH-HCl缓冲液浸出处理，得到含磷滤液和低磷钢渣，将所述的低磷钢渣进行干燥，返回烧结、炼铁或炼钢循环利用，对钢渣磁选粉中磷元素浸出率可高达92％。但该专利技术只对部分钢渣即磁选粉进行了磷去除，磁选粉恰恰是含固溶体2CaO·Si2·3Ca·P2O低的。另外要对钢渣进行破碎，磁选和粉磨、干燥处理，耗能高，流程长。另一专利申请号201811183045.1，专利技术名称为：一种生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法，该专利技术的方法是向熔融钢渣中加入200目以下的生物质灰，在1723-1823K保温60-90min,然后冷却速度3-5K/min，缓慢降至室温，再破碎研磨浸出，浸出温度298-323K，浸出时间60-150min。碳热还原和硅热还原：碳(硅)热还原一种形式是用冷态固体钢渣进行破碎、磨细，加入碳或硅还原材料混匀，利用微波加热或感应炉加热，高温碳热还原钢渣脱磷。微波加热或感应加热利用的钢渣都是冷态固体钢渣，冷态块状粉状钢渣需升温到1400—1800℃，所以能耗高，工序相对复杂，生产效率低，成本高。另一种形式是利用熔融态钢渣。在转炉溅渣护炉过程中加入还原剂(碳粉或Si),溅渣的高压氮气将还原剂(碳粉或Si粉)吹入液态钢渣，进行固(还原剂)—气(氮气)—液(熔渣)之间反应，使得液态渣中的磷通过反应进入气相脱除。在转炉内脱除液态钢渣中的磷，不增加设备，节约了能耗。但出钢完毕溅渣护炉需要降温，增加液态渣粘度，炉渣温度要降到接近熔点1350—1400℃，此时传热粘度限制脱磷；溅渣时间一般2-4min，脱磷反应不充分。气化的磷很容易溶于铁液中，溅渣时转炉内存有铁水，渣层薄，气化脱磷率低，残存在炉内铁水的磷比例大。冷态固体钢渣脱磷需要将还原剂以及钢渣破碎、磨细、混匀，碳热或硅热还原还需要升温到1400-1700℃高温，能耗高；采用浮选、浸出需要大量浸出液，流程长，反应缓慢，浸出废液难于处理。用于大规模钢渣脱磷不经济。热态液体钢渣脱磷不需要磨细、不需外加热量，溅渣时具有良好的动力学条件，但反应时间短，主要依靠气化脱磷，而大部分磷被铁水吸收留在炉内。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种液态钢渣的脱磷工艺及装置，以充分利用了炼钢高温液态钢渣，在其流动过程中即脱除了液态钢渣内的磷元素，处理后的液态钢渣回炉作为炼钢的返回渣料，实现了钢渣的有效回收。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种液态钢渣的脱磷工艺，包括如下步骤：S1、用渣罐对液态钢渣进行运输，然后再利用吊装设备将渣罐内的液态钢渣倒入到脱磷装置内；S2、利用空压机将预热后的燃料经由送料罐注入到脱磷装置内，同时将矿物粉末也经由送料罐注入到脱磷装置内，此时控制燃料燃烧对脱磷装置内的液态钢渣进行加热，与此同时矿物粉末与液态钢渣进行一次反应；S3、经过一次反应处理后的液态钢渣，在高位差的作用下流入到脱磷装置内下部的碳还原床上，与碳还原床中的碳进行二次反应；S4、在上述反应处理期间，脱磷装置的炉体底部底吹入气体与液态钢渣进行三次反应；S5、经过三次反应处理后的液态钢渣在脱磷装置内继续下沉，其中的铁、锰通过脱磷装置底部的放铁口排出，脱磷、脱铁锰的液态钢渣通过脱磷装置底部的排渣口排出进行重复利用；S6、在上述反应处理过程中，反应时所产生的气化磷经脱磷装置顶部的排烟口排出，再经富集回收后制成磷肥再利用。进一步的，步骤S2中所述的燃料为燃气、燃油、燃煤或焦炭中的至少一种。进一步的，步骤S2中所述的矿物粉末为粘土、沙、高岭土、粉煤灰、煤粉、赤泥、炉顶灰中的至少一种。进一步的，步骤S4中所述的气体为一氧化碳、二氧化碳、氮气、氩气或高炉煤气。一种液态钢渣的脱磷装置，包括炉体，所述的炉体内壁上设有水冷壁和耐火材料，所述的耐火材料设于水冷壁的内壁上；所述的炉体顶部从左至右依次设有渣液入口、顶燃和排烟口；炉体的左右两侧壁上对称的设有两个侧燃；所述的耐火材料内部所围空腔为渣池,所述渣池的中央设有碳还原床，所述碳还原床的正下方设有底吹；所述的炉体底部还设有放铁口和排渣口。进一步的，所述的渣液入口、顶燃、排烟口、侧燃、放铁口、排渣口和底吹的外部端口均设于炉体的外部，内部端口均设于炉体的渣池内。进一步的，所述的渣液入口、顶燃、排烟口、侧燃的内部端口均设于渣池内碳还原床的上方；放铁口、排渣口和底吹的内部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液态钢渣的脱磷工艺，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、用渣罐对液态钢渣进行运输，然后再利用吊装设备将渣罐内的液态钢渣倒入到脱磷装置内；/nS2、利用空压机将预热后的燃料经由送料罐注入到脱磷装置内，同时将矿物粉末也经由送料罐注入到脱磷装置内，此时控制燃料燃烧对脱磷装置内的液态钢渣进行加热，与此同时矿物粉末与液态钢渣进行一次反应；/nS3、经过一次反应处理后的液态钢渣，在高位差的作用下流入到脱磷装置内下部的碳还原床上，与碳还原床中的碳进行二次反应；/nS4、在上述反应处理期间，脱磷装置的炉体底部底吹入气体与液态钢渣进行三次反应；/nS5、经过三次反应处理后的液态钢渣在脱磷装置内继续下沉，其中的铁、锰通过脱磷装置底部的放铁口排出，脱磷、脱铁锰的液态钢渣通过脱磷装置底部的排渣口排出进行重复利用；/nS6、在上述反应处理过程中，反应时所产生的气化磷经脱磷装置顶部的排烟口排出，再经富集回收后制成磷肥再利用。/n

【技术特征摘要】
1.一种液态钢渣的脱磷工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、用渣罐对液态钢渣进行运输，然后再利用吊装设备将渣罐内的液态钢渣倒入到脱磷装置内；
S2、利用空压机将预热后的燃料经由送料罐注入到脱磷装置内，同时将矿物粉末也经由送料罐注入到脱磷装置内，此时控制燃料燃烧对脱磷装置内的液态钢渣进行加热，与此同时矿物粉末与液态钢渣进行一次反应；
S3、经过一次反应处理后的液态钢渣，在高位差的作用下流入到脱磷装置内下部的碳还原床上，与碳还原床中的碳进行二次反应；
S4、在上述反应处理期间，脱磷装置的炉体底部底吹入气体与液态钢渣进行三次反应；
S5、经过三次反应处理后的液态钢渣在脱磷装置内继续下沉，其中的铁、锰通过脱磷装置底部的放铁口排出，脱磷、脱铁锰的液态钢渣通过脱磷装置底部的排渣口排出进行重复利用；
S6、在上述反应处理过程中，反应时所产生的气化磷经脱磷装置顶部的排烟口排出，再经富集回收后制成磷肥再利用。


2.根据权利要求1所述的一种液态钢渣的脱磷工艺，其特征在于，步骤S2中所述的燃料为燃气、燃油、燃煤或焦炭中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的一种液态钢渣的脱磷工艺，其特征在于，步骤S2中所述的矿物粉末为粘土、沙、高岭土、粉煤灰、煤粉、赤泥、炉顶灰中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的一种液态钢渣的脱磷工艺，其特征在于，步骤S4中所述的气体为一氧化碳、二氧化碳、氮气、氩气或高炉煤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志远，郁国忠，
申请(专利权)人：上海驰春节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31