煉鋼爐渣還原處理方法
【專利摘要】一種煉鋼爐渣還原處理方法，具備：熱態(tài)煉鋼爐渣流入工序，該工序使熱態(tài)煉鋼爐渣從爐渣供給容器一邊通過所述爐渣供給容器調(diào)整流入量一邊向收容于電爐內(nèi)的鐵液上的熔融渣層連續(xù)或間歇地流入；還原材料供給工序，該工序向所述熔融渣層供給還原材料；通電加熱工序，該工序?qū)⑺鲨F液和所述熔融渣層通電加熱；和還原處理工序，該工序一邊將所述熔融渣層的熔融渣、或所述鐵液間歇地排出，一邊在非氧化性氣氛中繼續(xù)所述熱態(tài)煉鋼爐渣的還原處理。
【專利說明】煉鋼爐渣還原處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煉鋼爐渣還原處理方法，該方法將在煉鋼工序中產(chǎn)生的爐渣(煉鋼爐渣)進(jìn)行還原、回收有價值成分，并且對煉鋼爐渣的性狀進(jìn)行改性以使其適合于各種用途。本申請基于2012年6月27日在日本提出的專利申請2012-144473號、2012年6月27日在日本提出的專利申請2012-144557號、和2012年10月25日在日本提出的專利申請2012-235692號要求優(yōu)先權(quán)，將其內(nèi)容援引于本申請中。
【背景技術(shù)】
[0002]在煉鋼工序中，產(chǎn)生大量的煉鋼爐渣。煉鋼爐渣包含F(xiàn)e、Mn等金屬成分、和P等，由于包含大量CaO所引起的膨脹和崩壞性，向路基材料、骨料等的利用被限制。但是，近年來，資源的再循環(huán)在積極地推進(jìn)，到目前為止公開了許多從煉鋼爐渣回收有價值物質(zhì)的方法。
[0003]專利文獻(xiàn)I中公開了一種鋼鐵爐渣的處理方法，該方法對收納于熔爐的鋼鐵熔液，添加在鋼鐵熔煉時產(chǎn)生的鋼鐵爐渣，而且施加熱和還原材料，一邊對鋼鐵爐渣進(jìn)行改性，一邊使Fe、Mn和P向熔液轉(zhuǎn)移來取得改性爐渣，然后使熔液中的Mn和P向爐渣中轉(zhuǎn)移。但是，該處理方法直到得到所需的成分組成的爐渣為止，需要連續(xù)進(jìn)行數(shù)次的批量處理，因此工作效率差。
[0004]專利文獻(xiàn)2中公開了一種方法，該方法向碳含有率低于1.5重量％的鋼鐵浴供給氧化鐵含有率超過5重量％的鋼鐵爐渣，然后導(dǎo)入碳或碳載體，將鋼鐵浴碳化，得到碳含有率超過2.0重量％的鋼鐵浴后,進(jìn)行還原處理。
[0005]但是，專利文獻(xiàn)2的方法通過在裝入熔融渣時將鐵液中的C濃度(碳濃度)設(shè)為低于1.5 重量％，抑制大量的氣體產(chǎn)生，在實(shí)施熔融還原時使C濃度上升至超過2.0重量％來進(jìn)行所期望的還原。因此，由于反復(fù)進(jìn)行脫碳升溫和加碳還原，因此成為批量處理，工作
效率差。
[0006]再者，在實(shí)施還原處理時，由于使C濃度上升至超過2.0重量％，因此可認(rèn)為專利文獻(xiàn)2的方法主要通過爐渣-金屬間的反應(yīng)來促進(jìn)還原反應(yīng)。
[0007]另外，在專利文獻(xiàn)2的方法中，除了將碳材料作為還原材料使用以外，也將其作為熱源使用，因此排氣量增加。其結(jié)果，可設(shè)想到熱效率降低、粉塵發(fā)生量增加。
[0008]非專利文獻(xiàn)I中公開了將煉鋼爐渣粉、碳材料粉和爐渣改性材料粉從中空電極裝入電爐內(nèi)，進(jìn)行了還原試驗(yàn)的結(jié)果。但是，非專利文獻(xiàn)I的還原試驗(yàn)是將固化并粉碎了的冷態(tài)的煉鋼爐渣作為處理對象物，因此能源單耗大。
[0009]另外，專利文獻(xiàn)3中公開了在開放型直流電爐中，將在有色金屬精煉中產(chǎn)生了的熔融渣用碳質(zhì)還原材料進(jìn)行還原，分離為金屬相和爐渣相，從而回收有價值金屬的技術(shù)。但是，專利文獻(xiàn)3的方法同樣是將冷態(tài)爐渣作為處理對象物，因此能源單耗大。
[0010]這樣，從爐渣回收有價值成分的方法都存在工作效率差、或能源消耗率大的難點(diǎn)。
[0011]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)1:日本國特開昭52-033897號公報[0013]專利文獻(xiàn)2:日本國特表2003-520899號公報
[0014]專利文獻(xiàn)3:澳大利亞專利AU-B-20553/95號說明書
[0015]非專利文獻(xiàn)I !Scandinavian Journal of MetalIurgy2003 ；32:p.7-14

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]如上所述，將熱態(tài)煉鋼爐渣通過批量處理進(jìn)行再循環(huán)的現(xiàn)有方法，存在工作效率差的難點(diǎn)，另外，將冷態(tài)煉鋼爐渣熔融并作為資源進(jìn)行再循環(huán)的現(xiàn)有方法，存在能源單耗高的難點(diǎn)。
[0017]因此，本發(fā)明的目的是作為工作效率良好、并且能源單耗低的方法，進(jìn)行煉鋼爐渣的還原處理，(i)將煉鋼爐渣改性為能夠用于水泥原料、土方工程材料、陶瓷制品等各種用途的材料。
[0018]另外，本發(fā)明的目的是，同時地(ii)將Fe、Mn和P等有價值元素還原回收至鐵液中，然后，(i1-l)Fe和Mn向煉鐵工藝中再循環(huán)，(ii_2)P對鐵液實(shí)施氧化處理而作為氧化物回收，作為磷酸肥料、磷酸原料利用。
[0019]本發(fā)明的主旨如下。
[0020](I)本發(fā)明的第一方式為一種煉鋼爐渣還原處理方法，該方法具備:熱態(tài)煉鋼爐渣流入工序，該工序使熱態(tài)煉鋼爐渣從爐渣供給容器一邊通過上述爐渣供給容器調(diào)整流入量一邊向收容于電爐內(nèi)的鐵液上的熔融渣層連續(xù)或間歇地流入；還原材料供給工序，該工序向上述熔融渣層供給還 原材料；通電加熱工序，該工序?qū)⑸鲜鲨F液和上述熔融渣層通電加熱；和還原處理工序，該工序一邊將上述熔融渣層的熔融渣、或上述鐵液間歇地排出，一邊在非氧化性氣氛中繼續(xù)上述熱態(tài)煉鋼爐渣的還原處理。
[0021](2)根據(jù)上述⑴所述的煉鋼爐渣還原處理方法，在上述熱態(tài)煉鋼爐渣流入工序中，可以基于向上述電爐供給的電能調(diào)整上述熱態(tài)煉鋼爐渣向上述熔融渣層的流入量。
[0022](3)根據(jù)上述(I)或(2)所述的煉鋼爐渣還原處理方法，在上述還原處理工序中，可以將從上述電爐排出的排氣經(jīng)由上述爐渣供給容器排出。
[0023](4)上述(I)~(3)的任一項所述的煉鋼爐渣還原處理方法，還可以具備爐渣改性材料供給工序，該工序向上述熔融渣層連續(xù)或間歇地供給爐渣改性材料。
[0024](5)上述(I)~(4)的任一項所述的煉鋼爐渣還原處理方法，還可以具備懸浮工序，該工序向上述熔融渣層中添加與上述熔融渣的還原反應(yīng)所需要的化學(xué)計量量的1.1倍以上且1.6倍以下的碳材料并使其懸浮。
[0025](6)上述(I)~(5)的任一項所述的煉鋼爐渣還原處理方法，上述鐵液中的C濃度可以為3質(zhì)量％以下。
[0026]根據(jù)上述方式，能夠?qū)掍摖t渣以低成本改性為能夠用于水泥原料、土方工程材料、陶瓷制品等各種用途的材料，并且能夠?qū)e、Mn和P等有價值元素還原回收至鐵液中。并且，F(xiàn)e和Mn能夠向煉鋼工藝中再循環(huán)，P能夠作為磷酸肥料、磷酸原料利用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是表示用于實(shí)施本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的煉鋼爐渣還原處理方法的電爐和爐渣供給容器的一例的模式圖。[0028]圖2是表示用于實(shí)施本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的煉鋼爐渣還原處理方法的電爐和爐渣供給容器的另一例的模式圖。
[0029]圖3是表示用于實(shí)施本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的煉鋼爐渣還原處理方法的電爐和爐渣供給容器的另一例的模式圖。
[0030]圖4是表示使用了中空電極的情況下的熔融渣層內(nèi)的反應(yīng)方式的圖。
[0031]圖5是表示鐵液的C濃度與熔融渣的合計Fe (Total Fe)的關(guān)系的圖。
[0032]圖6是比較地示出電爐有開口部的情況和沒有開口部的情況下的熔融渣的合計Fe (Total Fe)的隨時間的推移的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]如果考慮作為本發(fā)明目的的工作效率良好、并且能源單耗低的方法，使用熱態(tài)煉鋼爐渣(以下有時簡稱為煉鋼爐渣)，從降低能源單耗的觀點(diǎn)來看是有效的。但是，使熱態(tài)煉鋼爐渣向收容于電爐內(nèi)的鐵液上流入時，熱態(tài)煉鋼爐渣與鐵液急劇反應(yīng)引起暴沸的現(xiàn)象(爐洛起泡)，如果該現(xiàn)象變得 激烈則有時爐洛從電爐溢出(overflow)。
[0034]如上所述，在專利文獻(xiàn)2的方法中，尋求暴沸現(xiàn)象的解決對策為“通過降低鐵液的C濃度來緩和反應(yīng)速度”，但采用該方法時工作效率差。
[0035]即，即使在本發(fā)明中，作為應(yīng)解決的課題，也具有同樣的課題，在通過爐渣-金屬間的反應(yīng)來促進(jìn)還原反應(yīng)的還原爐(轉(zhuǎn)爐等)中，鐵液中的C將爐渣中的FeO還原。因此，為了使還原力提高，需要反復(fù)進(jìn)行脫碳和加碳，其結(jié)果，工作效率變差。
[0036]因此，本發(fā)明人進(jìn)行了認(rèn)真研討后，通過實(shí)驗(yàn)新發(fā)現(xiàn)了在電爐中，還原反應(yīng)與爐渣-金屬間的反應(yīng)相比，爐渣中的FeO與C的反應(yīng)是支配性的。因此，判明了雖然存在一些還原力的降低，但即使是1.5質(zhì)量％左右的低的C濃度，也能夠不加碳地進(jìn)行爐渣的還原處理，能夠使工作效率良好。
[0037]因此，通過使用電爐，能夠抑制在熱態(tài)煉鋼爐渣的流入時突發(fā)性地引起的爐渣起泡，可成為防止?fàn)t渣溢出的對策之一。
[0038]但是，也可能存在鐵液中的C濃度高的情況，因此研究了即使鐵液中的C濃度高，工作效率也良好、并且能源單耗也低的方法。
[0039]其結(jié)果，作為使熱態(tài)下具有流動性的熱態(tài)煉鋼爐渣直接向電爐內(nèi)一邊防止溢出一邊供給的具體方法，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了在抑制熔融渣的暴沸現(xiàn)象、避免溢出的方面優(yōu)選以下兩
占-
^ \\\.[0040](a)將熱態(tài)下具有流動性的熱態(tài)煉鋼爐渣暫時收容于可調(diào)整向電爐的流入量的裝置中后，調(diào)整向電爐的流入量而使其流入，使得熱態(tài)煉鋼爐渣在電爐內(nèi)不溢出；以及
[0041](b)預(yù)先在鐵液上形成熔融渣層、優(yōu)選形成惰性的熔融渣層(還原渣層)，來作為緩沖帶，向其上流入熱態(tài)煉鋼爐渣。
[0042]另外，發(fā)現(xiàn)了以下兩點(diǎn)也上述的(a)、(b)的方法并用是更合適的:
[0043](c)預(yù)先向熱態(tài)煉鋼爐渣供給碳材料使其過量地懸??；以及
[0044](d)將鐵液的C濃度減低至3質(zhì)量％以下(但是，是不需要強(qiáng)還原的情況)。
[0045]本發(fā)明立足于下述技術(shù)思想:如果對煉鋼爐渣在為熱態(tài)且具有流動性的期間進(jìn)行還原處理，則能夠?qū)⒛茉磫魏囊种茷檩^低。[0046]具體而言，本發(fā)明人想到了使在煉鋼工序中產(chǎn)生的煉鋼爐渣在為熱態(tài)且具有流動性的期間流入電爐進(jìn)行還原，回收有價值成分，并且將爐渣改性，能夠?qū)掍摖t渣以低能源單耗進(jìn)行資源化。
[0047]以下，對本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的煉鋼爐渣處理方法，參照附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0048]作為本實(shí)施方式涉及的煉鋼爐渣處理方法處理的對象的煉鋼爐渣，只要是在煉鋼工序中產(chǎn)生的爐渣即可，不限定于特定的成分組成的爐渣。
[0049]本實(shí)施方式涉及的煉鋼爐渣處理方法，使熱態(tài)下具有流動性的熱態(tài)煉鋼爐渣從后述的爐渣供給容器向收容于電爐內(nèi)的鐵液上的熔融渣層，即對煉鋼爐渣實(shí)施還原處理而生成了的鐵液上的熔融渣的層(以下有時簡稱為「熔融渣層」。)連續(xù)或間歇地流入，繼續(xù)地進(jìn)行還原處理。
[0050]預(yù)先使電爐內(nèi)存在例如100~150噸的鐵液。鐵液的C濃度影響將熔融渣中的氧化鐵還原的還原能力，因此優(yōu)選根據(jù)作為目標(biāo)的熔融渣的還原水平進(jìn)行設(shè)定。
[0051]鐵液的C濃度通常為L 5~4.5質(zhì)量％。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了鐵液的C濃度(質(zhì)量％)與還原處理后的熔融洛的合計Fe(Total Fe)(質(zhì)量％ )相關(guān)。具體而言,通過在試驗(yàn)爐中，使鐵液中的C濃度(質(zhì)量％)的濃度變更了的條件下，測定還原處理后的熔融渣中的合計Fe (Total Fe)(質(zhì)量％ )的關(guān)系而發(fā)現(xiàn)的。
[0052]圖5表示其結(jié)果?？芍绻F液的C濃度超過3質(zhì)量％，則熔融渣中的氧化鐵的還原被促進(jìn)，熔融渣的合計Fe (Total Fe)減少至2質(zhì)量％以下。再者，該試驗(yàn)中，還原處理前的煉鋼爐渣的合計Fe (Total Fe)為18.6質(zhì)量％。
[0053]鐵液的成分組成沒有特別限定，將一例示于表1中。但是，Mn和P的含量([Mn]、[P])有隨著熔融渣的還原的進(jìn)行而增加的傾向。
[0054]表1(質(zhì)量 ％)
[0055]
【權(quán)利要求】
1.一種煉鋼爐渣還原處理方法，其特征在于，具備: 熱態(tài)煉鋼爐渣流入工序，該工序使熱態(tài)煉鋼爐渣從爐渣供給容器一邊通過所述爐渣供給容器調(diào)整流入量一邊向收容于電爐內(nèi)的鐵液上的熔融渣層連續(xù)或間歇地流入； 還原材料供給工序，該工序向所述熔融渣層供給還原材料； 通電加熱工序，該工序?qū)⑺鲨F液和所述熔融渣層通電加熱；和 還原處理工序，該工序一邊將所述熔融渣層的熔融渣、或所述鐵液間歇地排出，一邊在非氧化性氣氛中繼續(xù)所述熱態(tài)煉鋼爐渣的還原處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉鋼爐渣還原處理方法，其特征在于，在所述熱態(tài)煉鋼爐渣流入工序中，基于向所述電爐供給的電能調(diào)整所述熱態(tài)煉鋼爐渣向所述熔融渣層的流入量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉鋼爐渣還原處理方法，其特征在于，在所述還原處理工序中，將從所述電爐排出的排氣經(jīng)由所述爐渣供給容器排出。
4.根據(jù) 權(quán)利要求1所述的煉鋼爐渣還原處理方法，其特征在于，還具備爐渣改性材料供給工序，該工序向所述熔融渣層連續(xù)或間歇地供給爐渣改性材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉鋼爐渣還原處理方法，其特征在于，還具備懸浮工序，該工序向所述熔融渣層中添加與所述熔融渣的還原反應(yīng)所需要的化學(xué)計量量的1.1倍以上且1.6倍以下的碳材料并使其懸浮。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉鋼爐渣還原處理方法，其特征在于，所述鐵液中的C濃度為3質(zhì)量％以下。
【文檔編號】F27D15/00GK104039987SQ201380003819
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月27日
【發(fā)明者】原田俊哉, 新井貴士, 平田浩 申請人:新日鐵住金株式會社