一种熔融钢渣超重力脱磷的方法与流程

1.本发明涉及大宗钢渣循环利用技术领域，特别是涉及一种熔融钢渣超重力脱磷的方法。


背景技术：

2.随着钢铁工业的发展，钢渣的产生量大幅增加，但由于钢渣的稳定性及活性差，规模化利用非常困难。
3.钢渣的源头减量是处理大宗钢渣问题的关键，而钢渣的热态循环利用则是钢渣源头减量的核心问题。有研究企业提出了采用murc、留渣 双渣等工艺来降低钢渣的产生量，由于钢渣中含有较高的磷含量(2％-5％)，钢渣循环利用不仅会造成磷在渣中的循环富集，还会造成钢水中磷含量升高进而影响钢材质量，因此磷的存在极大的制约了钢渣的循环利用。钢渣中的磷主要与硅酸盐结合形成复杂的固溶相，如与硅酸二钙等结合形成2cao
·
sio
2-3cao
·
p2o5(c2s-c3p)固溶体，紧密嵌布于钢渣中，难以实现高效脱除。
4.冶金科技工作者针对钢渣脱磷开展了大量的研究工作，主要包括浮选法、磁选法、还原气化脱磷法等工艺。由于含磷矿物颗粒非常细小且弥散分布于钢渣中，采用常规的选矿方法脱磷效果十分有限，脱磷后钢渣仍难以实现循环利用，而且分离的含磷矿物中磷含量很低，难以实现经济利用。还原气化脱磷方法能有效脱除钢渣中的磷，但还原气化释放出的磷极易溶解进钢水中，造成钢材质量降低。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种熔融钢渣超重力脱磷的方法，以解决上述现有技术存在的问题，使得熔融钢渣中磷实现高效脱除，实现钢渣的热态循环利用。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.本发明提供一种熔融钢渣超重力脱磷的方法，包括以下步骤：
8.(1)将熔融钢渣的碱度(cao/sio2)调至2.00-3.00；
9.(2)将调解碱度后的熔融钢渣在1350-1450℃条件下保温，然后采用超重力分离将得到的固溶相与熔融钢渣分离。
10.进一步地，所述超重力分离的重力系数为400-1200g。
11.进一步地，所述超重力分离的时间为3-20min。
12.进一步地，所述保温的时间为20-40min。
13.所述熔融钢渣在温度1350-1450℃的降温过程，可将磷选择性固溶进硅酸二钙中，实现c2s-c3p固溶相的充分析出长大。
14.进一步地，利用石英调节熔融钢渣的碱度。
15.进一步地，所述钢渣包括转炉炼钢生产的转炉钢渣和电弧炉炼钢生产的电炉钢渣。
16.所述超重力分离过程维持温度在1350-1450℃范围内。
17.本发明还提供一种实施上述方法的设备，所述设备包括超重力高温反应器、用于向所述超重力高温反应器中加渣的进渣单元、所述超重力高温反应器的出渣单元、用于控制所述超重力高温反应器温度的加热保温单元、用于驱动超重力高温反应器离心旋转的驱动单元。
18.进一步地，所述进渣单元包括钢渣渣包、进渣槽；所述钢渣渣包通过所述进渣槽与所述超重力高温反应器连接。
19.进一步地，所述出渣单元包括出渣槽、脱磷渣渣包；所述超重力高温反应器与所述出渣槽之间通过出渣口连通；所述出渣槽与所述脱磷渣渣包通过管路连接。
20.进一步地，所述加热保温单元包括用于对所述超重力高温反应器加热的电阻丝、用于对所述超重力高温反应器测温的热电偶、用于对所述超重力高温反应器保温的保温系统；所述电阻丝和所述热电偶由电源及控温系统控制。
21.进一步地，所述驱动单元包括传动轮、电动机；所述超重力高温反应器底部设置有所述传动轮，所述传动轮由所述电动机驱动。
22.本发明公开了以下技术效果：
23.本发明开发了一种熔融钢渣超重力脱磷的方法，可充分利用熔融钢渣物理热，将磷选择性充分固溶进硅酸二钙中，并实现熔融钢渣中c2s-c3p固溶相的高效分离，脱磷后热态钢渣可循环利用，实现钢渣的“渣”和“热”双利用。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，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他的附图。
25.图1为本发明用于熔融钢渣超重力脱磷的设备结构示意图；其中，1-石英、2-熔融钢渣、3-钢渣渣包、4-进渣槽、5-电源及控温系统、6-电动机、7-传动轮、8-热电偶、9-脱磷渣渣包、10-出渣槽、11-出渣口、12-c2s-c3p固溶相、13-脱磷渣、14-保温系统、15-电阻丝、16-超重力高温反应器；
26.图2为实施例1分离的c2s-c3p固溶相与脱磷渣的宏观形貌和sem图；
27.图3为实施例1分离的c2s-c3p固溶相与脱磷渣的xrd图；
28.图4为实施例2分离的c2s-c3p固溶相与脱磷渣的宏观形貌和sem图；
29.图5为实施例2分离的c2s-c3p固溶相与脱磷渣的xrd图。
具体实施方式
30.现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
31.应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括
3.10％)加热至1600℃至完全熔融，向熔融的钢渣中加入60.75kg石英(sio2)，将熔融钢渣碱度(cao/sio2)调至2.00；
47.步骤2、将熔融的钢渣加入超重力高温反应器内，控制反应器内部温度为1350℃，保温20min，将磷选择性固溶进硅酸二钙中，实现c2s-c3p固溶相的充分析出长大；
48.步骤3、开启离心旋转，控制反应器内部重力系数为1200g、分离时间为3min，利用超重力驱动熔融钢渣中c2s-c3p固溶相的相际转移与分离；
49.步骤4、将c2s-c3p固溶相拦截在反应器内部，脱磷渣由反应器出渣口流出，经出渣槽流入脱磷渣渣包循环利用。
50.将拦截在反应器内部的c2s-c3p固溶相和流入脱磷渣渣包的脱磷渣分别取样分析，分离得到的c2s-c3p固溶相和脱磷渣的宏观形貌、sem及xrd图分别如图4和图5所示。
51.由图4和图5可以看出，熔融钢渣中c2s-c3p固溶相实现了高效分离，分离的c2s-c3p固溶相为枝晶发达的等轴晶，其中没有任何夹渣；分离的脱磷渣纯度也很高，其中没有夹杂任何c2s-c3p颗粒。
52.本实施例将莱钢钢渣中的磷充分固溶进硅酸二钙中，并实现了熔融钢渣中c2s-c3p固溶相的高效分离，熔融钢渣的脱磷率高达96.14％，脱磷后热态钢渣可返回冶金工序循环利用。
53.实施例3
54.与实施例2的不同之处仅在于，熔融钢渣的碱度为2.50。
55.结果：熔融钢渣的脱磷率高达96.86％。
56.实施例4
57.与实施例2的不同之处仅在于，熔融钢渣的脱磷温度为1400℃。
58.结果：熔融钢渣的脱磷率高达95.83％。
59.实施例5
60.与实施例2的不同之处仅在于，熔融钢渣的脱磷时间为10min。
61.结果：熔融钢渣的脱磷率高达96.45％。
62.实施例6
63.与实施例2的不同之处仅在于，熔融钢渣脱磷的重力系数为800g。
64.结果：熔融钢渣的脱磷率高达96.28％。
65.对比例1
66.与实施例2的不同之处仅在于，熔融钢渣的碱度为1.50。
67.结果：熔融钢渣的脱磷率为68.14％。
68.对比例2
69.与实施例2的不同之处仅在于，熔融钢渣的脱磷温度为1300℃。
70.结果：熔融钢渣的脱磷率为63.65％。
71.对比例3
72.与实施例2的不同之处仅在于，熔融钢渣的超重力分离时间为1.5min。
73.结果：熔融钢渣的脱磷率为85.39％。
74.对比例4
75.与实施例2的不同之处仅在于，熔融钢渣脱磷的重力系数为200g。
76.结果：熔融钢渣的脱磷率为54.77％。
77.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。