一种转炉渣气化脱磷与热态循环利用的方法技术

本发明专利技术提供一种转炉渣气化脱磷与热态循环利用的方法，属于钢铁冶金领域。在转炉冶炼过程中全程底吹氢气化脱磷，降低冶炼过程中渣中磷含量，促进转炉冶炼过程脱磷；转炉出钢结束后留渣并继续底吹氢气化脱磷，同时可采用顶枪吹氢搅拌并气化脱磷，或采用顶枪吹氢溅渣护炉，降低炉渣中磷含量；然后直接加入废钢、兑铁水冶炼，炉渣热态循环利用。本发明专利技术利用底吹氢气在转炉冶炼过程中气化脱磷、结合出钢后底吹氢气进行炉渣气化脱磷处理、顶枪吹氢搅拌炉渣气化脱磷及顶吹氢气溅渣护炉过程中气化脱磷，实现炉渣中磷的高效去除，从而实现炉渣的热态循环利用，节能减排，节约成本。节约成本。节约成本。

【技术实现步骤摘要】
一种转炉渣气化脱磷与热态循环利用的方法


[0001]本专利技术涉及钢铁冶金
，尤其涉及一种转炉渣气化脱磷与热态循环利用的方法。

技术介绍

[0002]脱磷是转炉冶炼过程的重要任务，钢水中的磷主要通过渣钢反应生成磷的氧化物而进入炉渣富集。但随着炉渣中磷含量富集，炉渣的脱磷能力逐步下降，甚至发生回磷现象，直接影响冶炼过程的脱磷效果。同时转炉冶炼结束后，炉渣因磷含量较高而不得不被废弃，在造成大量冶金固废排放的同时，也带来炉渣潜热和有价组元的大量浪费。
[0003]转炉渣气化脱磷是近年来提出的一种较为先进的炉渣处理工艺。该工艺充分利用溅渣护炉阶段良好的动力学条件，在溅渣过程中向溶池加入适量还原剂，通过化学反应气化脱除炉渣中磷等有害元素，实现转炉渣循环再利用，不仅回收炉渣潜热和减少固废产生，而且降低造渣料消耗和节约成本。
[0004]现有的转炉渣气化脱磷工艺主要采用硅、焦炭粉等固态还原剂，且在转炉冶炼结束后的溅渣护炉阶段进行。一方面，固态还原剂成本较高，且碳质还原剂还会一定程度地增加碳排放；另一方面，溅渣护炉阶段气化脱磷受限于冶炼过程炉渣的脱磷能力，难以从整体上提升脱磷效果。
[0005]因此，有必要研究一种转炉渣气化脱磷与热态循环利用的方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种转炉渣气化脱磷与热态循环利用的方法，且在转炉冶炼结束后顶吹氢气搅拌或溅渣护炉的新思路，实现转炉冶炼全流程持续气化脱磷，显著降低转炉冶炼过程炉渣中P2O5含量并提升转炉脱磷效率，实现循环利用转炉渣潜热，显著降低转炉炼钢过程炉渣排放，实现显著的节能减排效果。
[0007]一方面，本专利技术提供一种转炉渣气化脱磷与热态循环利用的方法，所述方法在转炉炼钢过程中全程底吹氢气化脱磷，通过合理选择底吹元件的种类、布置位置和数量，避免氢气直接与转炉顶枪氧气流的对撞和直接反应，促进氢气与炉渣的充分接触，氢气将炉渣中磷还原并气化，磷气化后进入炉气排出转炉，降低转炉渣中磷含量，促进转炉冶炼过程脱磷；转炉出钢结束后留渣，或在炉渣渣量较大时排少量渣，并继续底吹氢气化脱磷；同时可采用顶枪吹氢搅拌并气化脱磷，或采用顶枪吹氢溅渣护炉，在溅渣过程中进一步降低炉渣中磷含量；炉渣气化脱磷后，不排渣或少排渣，直接加入废钢、兑铁水冶炼，炉渣热态循环利用。
[0008]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述底吹元件种类包括但不限于弥散型或直通孔型透气砖，所述底吹元件用于在转炉熔池中生成弥散且尺寸较小的氢气泡，氢气泡通过渣层时双方接触时间长，反应充分。
[0009]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述底吹元件的布置位置具体为：底吹元件安装在转炉0.5D
‑
0.9D同心圆之间，用于避免吹入氢气直接与氧枪吹入氧气流股直接接触，保障氢气在渣层中的均匀分布和与炉渣的充分接触，其中，D为熔池直径。
[0010]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述底吹元件数量n≥转炉容量(t)/30(t)，n为正整数。
[0011]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，转炉炼钢开始后，吹入氢气用于还原炉渣中磷的氧化物，底吹氢气强度控制为0.05
‑
1.0Nm3/(min
·
t钢)，最高强度以不造成转炉炉口溢渣和较强喷溅为限。
[0012]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，转炉炼钢结束出钢后，不倒除炉渣，或倒除一部分炉渣，继续底吹氢气进行气化脱磷，底吹氢气强度控制为0.05
‑
0.5Nm3/(min
·
t
转炉容积
)；是否倒除炉渣，根据炉渣的渣量确定；如炉渣量较大，溅渣护炉后留用渣大于实际需要量，在出钢后先倒掉多余渣量。
[0013]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，转炉炼钢结束出钢后，采用顶枪吹入氢气搅拌炉渣进行气化脱磷，枪位控制为渣层上方2.5
‑
5.0米，顶吹氢气强度控制为1.0
‑
5.0Nm3/(min
·
t
转炉容量
)，通过顶吹氢气搅拌炉渣，促进炉渣与氢气的反应、促进气化脱磷，顶吹时间0.5
‑
5分钟。
[0014]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，转炉炼钢结束出钢后，向炉渣中加入调渣剂，采用氢气溅渣护炉，底吹氢气强度控制为0.05
‑
0.5Nm3/(min
·
t
渣
)，顶枪吹氢强度为3.5
‑
5.0Nm3/(min
·
t
转炉容量
)，枪位控制为2.5
‑
4.5米，溅渣护炉的同时实施气化脱磷，处理时间为1
‑
3分钟。
[0015]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，转炉溅渣护炉后不倒渣，加入废钢，兑入铁水，进行下一炉炼钢，充分利用上一炉炉渣中的碱性物质、FeO和热能，并在冶炼初期快速成渣。
[0016]与现有技术相比，本专利技术可以获得包括以下技术效果：
[0017]1、本专利技术实现转炉冶炼全流程气化脱磷，显著降低炉渣中磷氧化物含量并提升转炉脱磷效率，实现转炉渣的热态循环利用；
[0018]2、本专利技术采用清洁还原剂氢气，节约成本的同时降低碳排放，顺应氢冶金技术在钢铁行业的发展。
[0019]当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0021]图1是本专利技术一个实施例提供的转炉底吹元件布置方式图；
[0022]图2是本专利技术一个实施例提供的转炉吹炼过程底吹氢气气化脱磷图；
[0023]图3是本专利技术一个实施例提供的吹炼结束后底吹氢气、顶吹氢气搅拌炉渣气化脱磷图；
[0024]图4是本专利技术一个实施例提供的吹炼结束后底吹氢气、顶吹氢气溅渣护炉气化脱磷图。
[0025]其中，图中：
[0026]1‑
底吹元件；2
‑
0.5D同心圆；3
‑
0.9D同心圆；4
‑
顶枪；5
‑
转炉炉体；6
‑
含有H2、O2、P2、H2O等的上浮气泡；7
‑
炉渣；8
‑
氧气流股；9
‑
钢液；10
‑
氢气泡；11
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转炉渣气化脱磷与热态循环利用的方法，其特征在于，所述方法在转炉炼钢过程中全程底吹氢气化脱磷，通过合理选择底吹元件的种类、布置位置和数量，避免氢气直接与转炉顶枪氧气流的对撞和直接反应，促进氢气与炉渣的充分接触，氢气将炉渣中磷还原并气化，磷气化后进入炉气排出转炉，降低转炉渣中磷含量，促进转炉冶炼过程脱磷；转炉出钢结束后留渣，或在炉渣渣量较大时排少量渣，并继续底吹氢气化脱磷；同时可采用顶枪吹氢搅拌并气化脱磷，或采用顶枪吹氢溅渣护炉，在溅渣过程中进一步降低炉渣中磷含量；然后，不排渣或少排渣，直接加入废钢、兑铁水冶炼，炉渣热态循环利用。2.根据权利要求1所述的转炉渣气化脱磷与热态循环利用的方法，其特征在于，所述底吹元件种类包括但不限于弥散型或直通孔型透气砖，所述底吹元件用于在转炉熔池中生成弥散且尺寸较小的氢气泡，氢气泡通过渣层时双方接触时间长，反应充分。3.根据权利要求1所述的转炉渣气化脱磷与热态循环利用的方法，其特征在于，所述底吹元件的布置位置具体为：底吹元件安装在转炉0.5D
‑
0.9D同心圆之间，用于避免吹入氢气直接与氧枪吹入氧气流股直接接触，保障氢气在渣层中的均匀分布和与炉渣的充分接触，其中，D为熔池直径。4.根据权利要求1所述的转炉渣气化脱磷与热态循环利用的方法，其特征在于，所述底吹元件数量n≥转炉容量(t)/30(t)，n为正整数。5.根据权利要求1所述的转炉渣气化脱磷与热态循环利用的方法，其特征在于，转炉炼钢开始后，吹入氢气用于还原炉渣中磷的氧化物，底吹氢气强度控制为0.05
‑
1.0Nm3/(min
·
t
钢
)，最高强度以不造成转炉炉口溢渣和较强喷溅为限。6.根据权利要求1所述的转炉渣气化脱磷与热态循环利用的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建华，何杨，彭宏博，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：