从铁水预处理脱硫渣中原位提取大鳞片石墨的方法与流程

1.本发明涉及资源综合利用技术领域，具体涉及铁水预处理脱硫渣中石墨的分离、回收技术，特别是一种从铁水预处理脱硫渣中原位提取大鳞片石墨的方法。


背景技术：

2.随着人们对洁净钢、低硫钢和超低硫钢需求量的增大，越来越多的钢铁企业开始重视铁水预处理工艺来对铁水进行预脱硫处理。目前，国内铁水预处理脱硫工艺主要是喷吹法和kr搅拌法两种方式，其中kr搅拌法具有脱硫效率高、脱硫剂和耐火材料的消耗量低、铁水温降小以及成本较低等优点，得到了大部分钢铁企业的认可。
3.炼钢脱硫渣是指铁水在进入转炉前进行预脱硫处理中产生的废渣。相较于转炉渣和高炉渣，目前国内对kr脱硫渣的循环利用缺乏重视，一般将其磁选后进行金属回收，而尾渣则作为烧结原料或与其他钢渣一同处理，资源化利用的水平不高，同时国内对于脱硫渣相关理化性质方面的研究也相对较少，也影响了脱硫渣有针对性的资源化利用。
4.kr脱硫渣的主要成分为cao、sio2、fe、caf2、al2o3、mgo、cas等；基于矿石成分的原因，部分冶金企业的kr脱硫渣中还含有部分tio2和v2o5等，cao质量分数甚至超过50％，cao/sio2质量比约3.5，cas质量分数为1.0％-2.5％,同时还有渣中带入的部分金属颗粒。脱硫渣矿物组成主要包括钙铝硅酸盐相、硅酸钙相、尖晶石化合物相、金属铁相及cas相，高温(1673～2073k)脱硫渣的主要物相为ca3sio5、cas及液相，在冷却过程中，由于ca3sio5稳定，易分解形成c2s和cao，c2s易发生晶型转变，导致kr脱硫渣体积发生膨胀，致使kr脱硫渣在冷却过程中发生粉化。
5.铁水在高炉出铁、铁水转运及kr预处理过程中，由于铁水温度热履历的变化及相关的物理动能条件导致铁水中的碳元素过饱和而析出比例不一的集结鳞片石墨，这种石墨经提纯后具有和天然石墨相同的性能，甚至在某些特定领域具有比天然石墨更好的使用性能。石墨的价值体现在石墨鳞片的大小，鳞片越大、摩擦系数越低，其可浮性、润滑性、可塑性等性能更优越，价值也就越高。在鳞片石墨生产上，大鳞片石墨只能在原矿中提取，现代的工业技术无法生产合成大鳞片石墨，鳞片一旦被破坏就无法恢复。
6.通过脱硫渣中大鳞片石墨析出条件及脱硫渣的组分及性质进行分析，对脱硫工艺进行优化，保护性分离、原位提取脱硫渣中的大鳞片石墨，拓展大鳞片石墨新兴来源，具有显著的经济价值及战略意义。
7.但是在现有技术中，由于铁水中的碳饱和析出形成大小不一的鳞片石墨，在kr预处理过程中搅拌头的搅拌加速了石墨的析出与上浮，混杂在脱硫渣中，通过扒渣进入渣盆。由于脱硫渣的物理性质及搅拌、扒渣带入的金属，脱硫渣极易结团，严重影响了渣中鳞片石墨的回收量和回收效率。


技术实现要素：

8.本发明就是为了克服上述现有技术存在的缺点，提供一种从铁水预处理脱硫渣中
原位提取大鳞片石墨的方法。本发明根据脱硫渣的组成及特性研究，在kr预处理后期加入小颗粒石灰石进行脱硫渣改质，倒入渣场进行喷淋降温及小颗粒石灰石分解反应后，再进入水池冲洗，鳞片石墨上浮后再进入浮选工序进行鳞片石墨的回收。避免了现有技术中传统破碎、磁选等工艺对鳞片的破坏，实现大鳞片石墨的原位提取及回收，提高了渣中鳞片石墨的回收量和回收效率，经济效益非常显著。
9.本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
10.一种从铁水预处理脱硫渣中原位提取大鳞片石墨的方法，按照正常的kr预处理工艺，根据铁水初始硫含量及脱硫目标要求进行脱硫剂加入量计算及配加、按照确定的搅拌时间利用搅拌头进行搅拌，包括以下步骤，
11.1)搅拌结束前，按吨铁0.5～0.7kg往铁水包加入小颗粒石灰；
12.2)提升搅拌头至搅拌头下端面与铁水液面平齐，继续进行搅拌，使小颗粒石灰石均匀混杂在铁渣中；
13.3)搅拌结束后，根据脱硫工艺要求进行正常扒渣操作，扒渣完毕，渣罐车开出，运渣罐至渣场；
14.4)倾倒渣罐将脱硫渣平铺地面，用水进行喷淋；
15.5)喷淋后的脱硫渣用叉车装入水池，用铲斗持续搅拌、破碎大块的渣块。
16.所述步骤1)加入方式可以采用料仓自动加料或者人工手工加料，料仓自动加料需提前称量好备用、手动扔投也应提前准备好。
17.所述步骤1)石小颗粒石灰石粒度要求为5～10mm。
18.所述步骤2)所述搅拌头转速控制在100～110r/min，搅拌时间控制在3～4min。
19.所述步骤3)扒渣完毕通过行车吊运渣罐至渣场。
20.所述步骤4)预处理后期加入的小颗粒的石灰石在较高的温度下经过搅拌头搅拌后均匀混杂在铁渣中，温度适宜石灰石的煅烧分解，扒渣后在渣罐内继续分解，分解成cao及c02，石灰石持续的分解、c02持续排出，有效抑制铁渣结坨，渣场喷淋后分解的cao遇水粉化，进一步抑制铁渣的板结。
21.所述步骤5)石灰石分解后得到的cao遇水粉化，为脱硫渣中析出的石墨在水池中上浮创造良好条件，大小不一的鳞片石墨漂浮在水中，然后进行分级浮选，保护石墨鳞片原始尺寸，实现原位大鳞片石墨的及时回收。
22.本发明的有益效果是：
23.1.本发明提高在kr预处理后期加入小颗粒石灰石进行脱硫渣改质，倒入渣场进行喷淋降温及小颗粒石灰石分解反应后，再进入水池冲洗，鳞片石墨上浮后再进入浮选工序进行鳞片石墨的回收，避免了传统破碎、磁选等工艺对鳞片的破坏，实现大鳞片石墨的原位提取及回收，提高了渣中鳞片石墨的回收量和回收效率，经济效益非常显著。
24.2.本发明结合脱硫渣温度与小颗粒石灰石的分解温度，利用小颗粒石灰石的分解产物cao及c02，有效抑制了脱硫渣的板结，避免了后期脱硫渣破碎等对脱硫渣中析出的大鳞片石墨的破坏，同时也解决了结块脱硫渣中大鳞片石墨无法提取利用的问题，提高了脱硫渣中大鳞片石墨的回收量和回收效率，提高了从铁水预处理脱硫渣中原位提取大鳞片石墨的效率。
25.3.本发明通过倾倒渣罐将脱硫渣平铺地面，用水进行喷淋。
26.此时脱硫渣温度较高，有利于促进石灰石分解，颗粒度小、反应界面大、反应快。预处理后期加入的小颗粒的石灰石经过搅拌头搅拌后均匀混杂在铁渣中，温度适宜石灰石的煅烧分解。扒渣后在渣罐内继续分解，分解成cao及c02，由于持续的分解，c02持续的排出，有效抑制了铁渣的结坨，渣场喷淋后分解的cao遇水粉化，进一步抑制了铁渣的板结。
27.4.本发明通过喷淋后的脱硫渣装入水池，铲斗持续搅拌、破碎大块的渣块。由于前期小颗粒石灰石的分解，分解的c02持续排出，分解的cao遇水粉化，为脱硫渣中析出的石墨在水池中上浮创造了良好条件，大小不一的鳞片石墨漂浮在水中，然后进行分级浮选，最大程度上保护了石墨鳞片原始尺寸，实现了原位大鳞片石墨的及时回收。
附图说明
28.图1为本发明中实施例的工艺流程示意图。
具体实施方式
29.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
30.实施例1
31.结合图1，一种从铁水预处理脱硫渣中原位提取大鳞片石墨的方法，按照正常的kr预处理工艺流程，根据铁水初始硫含量及脱硫目标要求进行脱硫剂加入量计算及配加、搅拌头正常转速进行搅拌处理、搅拌时间的确定，包括以下步骤：
32.1、搅拌结束前，按吨铁0.5～0.7kg往铁水包加入小颗粒石灰，石小颗粒石灰石粒度要求为5～10mm；
33.加入方式可以采用料仓自动加料或者人工手工加料，料仓自动加料需提前称量好备用、手动扔投也应提前准备好。
34.2、提升搅拌头至搅拌头下端面与铁水液面平齐，继续进行搅拌，使小颗粒石灰石均匀混杂在铁渣中。此时铁渣温度较高、流动性相对较好，小颗粒石灰石均匀混杂在铁渣中。
35.所述搅拌头转速控制在(100～110r/min)，搅拌时间控制在3～4min；
36.3、搅拌结束后，根据脱硫工艺要求进行正常扒渣操作。扒渣完毕，渣罐车开出，通过行车吊等运渣罐至渣场。
37.4、倾倒渣罐将脱硫渣平铺地面，用水进行喷淋。
38.此时脱硫渣温度较高，有利于促进石灰石分解，温度在1000～1300℃时分解最快，颗粒度越小、反应界面越大、反应越快。预处理后期加入的小颗粒的石灰石经过搅拌头搅拌后均匀混杂在铁渣中，温度适宜石灰石的煅烧分解。扒渣后在渣罐内继续分解，分解成cao及c02，由于持续的分解，c02持续的排出，有效抑制了铁渣的结坨，渣场喷淋后分解的cao遇水粉化，进一步抑制了铁渣的板结。
39.5、喷淋后的脱硫渣用叉车装入水池，用铲斗持续搅拌、破碎大块的渣块。
40.由于前期小颗粒石灰石的分解，分解的c02持续排出，分解的cao遇水粉化，为脱硫渣中析出的石墨在水池中上浮创造了良好条件，大小不一的鳞片石墨漂浮在水中，然后进
行分级浮选，最大程度上保护了石墨鳞片原始尺寸，实现了原位大鳞片石墨的及时回收。
41.本案例结合脱硫渣温度与小颗粒石灰石的分解温度，利用小颗粒石灰石的分解产物cao及c02，有效抑制了脱硫渣的板结，避免了后期脱硫渣破碎等对脱硫渣中析出的大鳞片石墨的破坏，同时也解决了结块脱硫渣中大鳞片石墨无法提取利用的问题，提高了脱硫渣中大鳞片石墨的回收量和回收效率，尤其实现了从铁水预处理脱硫渣中原位提取大鳞片石墨。
42.实施例2
43.铁水预处理搅拌结束前，按吨铁0.5kg往铁水包加入5mm小颗粒石灰石，提升搅拌头至搅拌头下端面与铁水液面平齐，控制搅拌头转速100r/min进行继续搅拌，搅拌时间3min。
44.扒渣操作。扒渣完毕后将渣罐车开出，用行车吊运渣罐至渣场。倾倒渣罐将脱硫渣平铺地面进行喷淋。喷淋后的脱硫渣用叉车装入水池，用铲斗持续搅拌、破碎大块的渣块。分级浮选对鳞片石墨进行进一步分离、烘干、回收，得到大鳞片石墨，其中80目以上的大鳞片石墨比例为35％。其余参照实施例1，在此不再赘述。
45.实施例3
46.铁水预处理搅拌结束前，按吨铁0.6kg往铁水包加入8mm小颗粒石灰石，提升搅拌头至搅拌头下端面与铁水液面平齐，控制搅拌头转速105r/min进行继续搅拌，搅拌时间3.5min。
47.扒渣操作。扒渣完毕后将渣罐车开出，用行车吊运渣罐至渣场。倾倒渣罐将脱硫渣平铺地面进行喷淋。喷淋后的脱硫渣用叉车装入水池，用铲斗持续搅拌、破碎大块的渣块。分级浮选对鳞片石墨进行进一步分离、烘干、回收，得到大鳞片石墨，其中80目以上的大鳞片石墨比例为38％。其余参照实施例1，在此不再赘述。
48.实施例4
49.铁水预处理搅拌结束前，按吨铁0.7kg往铁水包加入10mm小颗粒石灰石，提升搅拌头至搅拌头下端面与铁水液面平齐，控制搅拌头转速110r/min进行继续搅拌，搅拌时间4min。
50.扒渣操作。扒渣完毕后将渣罐车开出，用行车吊运渣罐至渣场。倾倒渣罐将脱硫渣平铺地面进行喷淋。喷淋后的脱硫渣用叉车装入水池，用铲斗持续搅拌、破碎大块的渣块。分级浮选对鳞片石墨进行进一步分离、烘干、回收，得到大鳞片石墨，其中80目以上的大鳞片石墨比例为40％。其余参照实施例1，在此不再赘述。
51.以上所述为本发明的优选实施方式，具体实施例的说明仅用于更好的理解本发明的思想。对于本技术领域的普通技术人员来说，依照本发明原理还可以做出若干改进或者同等替换，这些改进或同等替换也视为落在本发明的保护范围。