威钢6号高炉炉渣处理系统工艺设计

郑 明,邱斌良

(1.中冶赛迪工程技术股份有限公司,重庆401122; 2.四川川威钢铁股份有限公司,四川威远642450)

威钢6号高炉炉渣处理系统工艺设计

郑 明1,邱斌良2

(1.中冶赛迪工程技术股份有限公司,重庆401122; 2.四川川威钢铁股份有限公司,四川威远642450)

对威钢6号高炉炉渣处理系统工艺设计进行了介绍和总结。生产实践证明:高钛渣采用水冲渣,转鼓过滤工艺是可行的,该工艺运行安全可靠,水渣质量好,环境友好。

高炉;高钛渣;水冲渣;转鼓过滤

1 引言

威钢6号高炉炉容1 750m3,设有2个铁口,1个渣口,2个出铁场。采用钒钛磁铁矿冶炼,渣中TiO2最高可达22%左右。对高钛渣的处理,一般采用放干渣的形式,但干渣处理成本高,环境污染严重。鉴于此,威钢6号高炉炉渣处理采用水冲渣方式,转鼓过滤。该工艺,不仅可以得到质量好的水渣,更重要的是为高钛渣采用水冲渣+转鼓过滤工艺提供了成功经验。同时能够解决冲渣时产生的大量含硫蒸汽对环境和周围钢结构的严重腐蚀污染,环保条件得到了很大的改善。本文将对该水渣工艺的设计作较全面的介绍和总结。

2 系统组成

高炉设有2个铁口,1个渣口,2个矩形出铁场。2个铁口的下渣和渣口的上渣共用一套水渣处理设施,并设有2个事故干渣坑。在生产正常情况下,可以100%冲制水渣,事故干渣坑仅作为一种备用手段。

水渣处理设施主要由熔渣粒化、水渣过滤、蒸汽排放、水渣输送系统、粒化水循环系统、事故水、补充水、转鼓压缩空气吹扫、转鼓清洗水吹扫、沉淀池等组成。

3 工艺流程

水渣系统工艺流程为:经主铁沟与铁水分离后的熔渣及渣口的上渣,进入水渣槽后被冲制箱喷出的高速水流水淬粒化,粒化后的渣水混合物落入水渣槽,经水渣槽出口装置和水渣沟进入转鼓过滤器进行渣水分离,脱水后的水渣落至胶带机后经转运胶带机和转运站运至水渣装车槽,直接装车外运;过滤后的水进入沉淀池,经两级沉淀后流入集水池,再通过粒化泵站送至冲制点,循环使用;冲制水渣时产生的蒸汽通过水渣排汽筒集中高空排放。工艺流程简图如图1所示。

图1 威钢6号高炉水渣工艺流程简图

4 主要工艺技术特点

4.1 水渣粒化设施

对于钒钛矿冶炼,由于渣中TiO2含量高,造成熔渣粘度大,渣中带铁较多,冲制水渣过程中,更易出现爆炸的现象。为此,本工程采用冲制箱+水渣槽深水粒化方式进行冲制水渣。

水渣冲制箱是熔渣粒化的主要设备之一。冲制箱的设计主要与冲渣水量、水温、水压有关。在冲渣水量、水温一定的条件下,通过建模分析计算,来确定经济、安全的冲渣工艺参数,保证得到质量合格的水渣。

水渣槽是保证钒钛矿冶炼冲渣不发生爆炸的另一关键设备。熔渣被冲制箱喷出的高压水水淬后,渣水混合物落到水渣槽下部,水渣槽下部存留有深度约2m的的水,可以对其进行二次水淬、冷却。由于水渣槽内存有大量渣水,落入水中的熔渣铁的热量能够迅速的通过此部分积水释放,避免蒸汽大量聚集而产生爆炸。

通过以上措施,可以得到粒度均匀,玻璃化率可达95%以上的质量优异的水渣。而且,能够最大程度的解决钒钛矿冶炼冲渣易爆炸的安全问题。

4.2 渣水分离设施

渣水分离采用嘉恒转鼓过滤器。转鼓过滤器是渣和水的分离设备,也是水渣系统的核心设备。其筒体为V字型筛斗结构,筛斗由内筛网、外筛网、侧筛网组成,过滤网采用不锈钢筛网。转鼓过滤器由驱动装置、传动轴、轴承座、齿圈、托圈、筒体、托辊、挡辊等组成。其筒体规格为:ϕ7 000mm×3 300mm,采用变频调速,其调速范围0.5rpm～3rpm,可以根据渣流量大小,调节转鼓过滤器转速。

转鼓过滤器润滑点采用电动干油泵集中润滑,操作方便,运行可靠。为防止滤网堵塞,还设有高压清洗水吹扫装置和压缩空气吹扫装置。

4.3 蒸汽排放设施

水渣排汽筒设置在水渣槽上部,蒸汽通过排汽筒集中高空排放。传统水渣排汽筒一般采用涂有防酸防腐涂层的钢结构烟囱,但受到酸性蒸汽及冷凝回水的冲刷、腐蚀,钢结构烟囱容易出现穿孔,造成漏水,进而腐蚀其它钢结构,且修补钢结构排汽筒是高空作业,难度较大。鉴于此,本工程排汽筒材料采用新型聚酯材料“TM-197耐化学型不饱和聚酯树脂”。采用此种材料的排汽筒,可以有效的抵抗酸性水渣蒸汽和冷凝水的腐蚀。并且,排汽筒敷设高度可以超过炉顶放散阀,完全避免了炉顶钢结构和设备被水渣蒸汽腐蚀的可能。通过在国内外多座高炉工程中的使用实践表明,此种材料的排汽筒防腐和排气均取得了良好的效果。

蒸汽的高空排放,除具有环保作用,还有节能作用。蒸汽沿排汽筒上升排放过程中,通过排汽筒壁与外部空气自然换热,冷凝水自然回流,既减少了蒸汽排放量,又可作为补水,减少系统补水量。通过建模分析,排汽筒直径、高度与蒸汽冷凝回收率的关系如图2所示[1]。

图2 水渣排汽筒高度、直径与蒸汽冷凝回收率关系图

由图2可见,排汽筒直径和高度与蒸汽冷凝回收率成正比,排汽筒高度越高,直径越大,则蒸汽冷凝回收率越高,相对蒸汽排放量就越小,更加环保和节能。某钢厂采用此高空排放工艺的吨渣补水量较采用环保英巴工艺的吨渣补水量减少到12%。

4.4 水渣输送设施

胶带机是水渣的运输设备。排出胶带机布置在转鼓过滤器的下方,相对于英巴法排出胶带机布置在转鼓内部,此种方式更便于维修,且胶带机故障时,也不会引起因水渣无法运走而压死转鼓的事故。胶带机B= 1.2m,V=2m/s,长期运转。

水渣装车槽是水渣成品的储存设施,容积为800m3x2。水渣在渣仓内储存一定时间后,再由汽车外运。这样,既可以降低水渣含水率,减少环境污染,滤出水又可以作为循环水的补水,减少系统补水量。水渣装车槽主要由装车槽本体、犁式卸料器、液压鄂式闸门、电动排水闸门、空气炮等组成。为排出水渣存储时的滤水,还设有排水设施。

4.5 粒化循环水设施

渣水经转鼓过滤分离后,大部分水渣通过胶带机运走,少部分细渣进入循环水系统。水中的细渣颗粒会磨损设备及循环水管路,细渣颗粒数量的多少直接影响设备及管路的寿命。所以,要提高水系统设备及管路的寿命,既要减少循环水中的细渣颗粒数量,又要增强设备及管路的耐磨性。

本工程一方面通过设置沉淀池,从转鼓过滤后的水经过两级沉淀后再进入集水池,来最大程度的减少循环水中的细渣含量;另一方面,通过采用渣浆泵、厚壁钢管、耐磨管件及耐磨阀门,来提高设备的寿命,进而增加水渣系统的作业率。

5 结语

威钢6号高炉于2013年2月28日开炉出铁,水渣系统随之投入使用,正常情况下100%冲制水渣。投产至今实践证明:高钛渣采用水冲渣、转鼓过滤工艺是可行的,该工艺运行安全可靠,水渣质量好,炉前冲渣环保,比传统高钛渣采用干渣处理方式,有显著的社会和经济效益,在今后新建和改造高钛渣冶炼高炉炉渣处理系统设计中值得大力推广。

[1] 范志刚,林西平,邹忠平,等.转鼓法水渣工艺的环保和节能[J],钢铁技术,2011:11-16.

The Slag Granulation Process Design of No.6 Blast Furnace in Sichuan Tranvic Group Co.,Ltd.

ZHENG Ming1,QIU Bin-liang2
(1.CISDI Engineering Co.,Ltd.,Chongqing,401122,China; 2.Sichuan tranvic group Co.,Ltd.Weiyuan 642450,Sichuan,China)

This paper introduces the slag granulation process design of No.6 blast furnace in Sichuan tranvic group Co.,Ltd..The results show that slag granulation and rotary drum filter process handing high titanium slag is feasible,the process is safe and reliable,the quality of slag is good,and have good environment.

blast furnace;high titanium slag;slag granulation;rotary drum filter

TF534

:A

1001-5108(2015)05-0006-03

郑明,工程师,中冶赛迪炼铁事业部,主要从事高炉设计与研究。