济钢转炉钢渣热闷技术的开发应用
1 前 言
转炉钢渣是转炉冶炼过程中的产物， 是一种固体废弃物， 占钢产量的10%左右。转炉炼钢过程中，因造渣形成的熔融转炉渣具有一定的黏性而夹裹部分金属铁， 长期堆存渣场会占用场地， 不能有效回收金属铁而造成资源的浪费。闷渣法就是利用钢渣余热， 在有盖容器内加入冷水后使其成为蒸汽， 而使钢渣自由CaO得到消解， 通过膨胀冷缩达到渣铁分离的目的。处理后的钢渣， 性能稳定， 消除了游离态CaO对钢渣性能的影响， 可作为钢渣微粉、钢渣砌块砖等的原料。
2 闷渣工艺设计
济钢第一炼钢厂目前有4座转炉， 渣的处理方法是将钢渣冷却后倒到地上， 喷水冷却， 存在扬尘大、 污染严重、 钢渣粉碎难等问题， 为了解决这些问题特设计开发了闷渣技术。济钢第一炼钢厂日产转炉渣和钢包渣合计约1 800 t， 为了满足全量闷渣的需要， 确定了如下基本参数： 单个闷渣坑有效装渣深度4 m， 装渣量～190 t， 装料时间～3 h； 闷渣时间～10 h； 出渣时间～2 h。设计7个闷渣坑， 作业方式为循环使用。
2.1 工艺流程
转炉出渣后， 用吊车吊至闷渣坑倾翻倒渣， 当闷渣坑内渣满足要求时 （上部自由空间500 mm以上）， 盖上闷渣坑盖， 喷水闷渣处理。闷渣处理后，钢渣冷却至50 ℃， 吊起闷渣坑盖， 用挖掘机将渣抓至汽车运走。为减少倒渣时闷渣坑内粉状烟尘从坑中飘出， 造成环境的污染， 在闷渣坑侧面设喷雾降尘装置。闷渣工艺流程为： 转炉倒渣/钢包渣→渣盆 （开喷雾抑尘装置） →缓冷→装坑→喷水→盖盖→喷水→揭盖→出渣。
2.2 闷渣设计
倒渣前将闷渣坑喷雾降尘装置的阀门打开， 倒渣完闭将喷雾降尘装置阀门关闭。盖上闷渣盖， 接通喷水水管喷水冷却。由于高温钢渣遇低温水产生大量蒸汽， 如不能及时排出， 就有可能在密闭的闷渣坑内形成高温、 高压， 有发生爆炸的危险。因此， 在闷渣前检查蒸汽管路， 保证蒸汽排出管路畅通； 其次在闷渣盖上设闷渣盖锁紧装置， 将闷渣盖与闷渣坑固定， 防止发生爆炸时闷渣盖掀起， 钢渣四溅， 发生钢渣伤人事故； 最后在闷渣盖上设防爆阀， 当闷渣坑内压力达到一定时 （0.01 MPa）， 防爆装置自动打开， 释放闷渣坑的压力。每个闷渣坑有3 根DN200钢管， 由地面敷设至厂房外， 沿厂房柱子爬升7～8 m高度排放， 每根钢管设一手动蝶阀， 根据情况调节闷渣坑内蒸汽压力。
3 调试和应用
3.1 闷渣周期确定
钢渣量按1 800 t， 用7个闷渣坑， 实测的每坑装渣量约190 t， 如果按24 h作业， 则据此计算的闷渣周期为17.7 h。考虑到装完坑后需要干燥1～2 h， 因此， 闷渣时间控制在16 h以内。
3.2 闷渣情况
闷渣的控制时间主要考虑： 闷渣水压力及流量、 打水间隔时间、 水的均匀分布等参数。调试开始时采用了如下配水制度：闷渣坑喷雾抑尘系统， 每套水量8 m3 /h， 水压 0.6～0.7 MPa， 水质清， 水温≤33 ℃， 根据装料时间。控制喷水量。闷渣过程喷水， 压力0.3～0.4 MPa， 流量15～ 30 m3 /h， 喷水、 闷渣时间按如下间隔： 1 h、 1 h； 1 h、 1 h； 2 h、 1 h； 1 h、 2 h； 1 h、 1 h。必要时进行第6次闷渣。总喷水量为钢渣量的40%～60%。闷渣分4个阶段： 急冷， 喷水量占总水量的40％， 温度降至150 ℃ （停止急冷后， 温度回升到200 ℃）； 汽蒸， 喷水量占总水量的30％， 温度由200 ℃降至100 ℃ （停止汽蒸后， 温度回升到150 ℃）； 热闷， 喷水量占总水量的20％， 温度由150 ℃降至75 ℃； 降温， 喷水量占总水量的10％， 温度由120 ℃降至55 ℃。最后回升温度≤70℃时停喷并准备出渣。采用此喷水制度时， 闷渣效果不好， 渣闷不透，冷却不均匀， 局部中间夹有红渣； 大块渣较多。
3.3 闷渣参数的优化
为了改进闷渣效果， 采取了如下措施： 对装在盖上的水管加喷头 （喷嘴型号1/2PZ95120QZ51）， 调整喷水点的分布， 增加了3排喷嘴， 一方面提高了水的分布均匀性， 另一方面增大了闷渣水流量， 最大可以到70 m3 /h。
调整后的闷渣喷水制度： 闷渣过程供水总管压力保证在0.3～0.4 MPa； 闷渣加盖前喷水时间≤30 min， 水流量50～80 m3 /h； 加盖闷渣前期1～2 h把蒸汽放散阀开至最大， 在蒸汽压力不超过1.8 kPa的情况下， 把水流量尽量开大， 以使渣快速急冷湿透； 加盖闷渣2 h后将进水流量提高至50～70 m3 /h， 并通过调节蒸汽放散阀使蒸汽压力保持在1.0 kPa左右；闷渣揭盖前30 min左右时将蒸汽放散阀开至最大，并将进水流量开至最大， 以冲刷进水管路和喷头，并使坑内压力、 温度快速降低； 当压力＜0.2 kPa、 温度＜50℃时， 停止喷水， 等待开盖装车。通过跟踪试验， 优化后的闷渣参数能保证钢渣完全粉碎， 不再有红渣。不但减少了环境污染， 而且为后道工序的磁选创造了有利条件， 减少了一级破碎筛选， 提高了金属铁的选出率。
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