排氣處理方法以及排氣處理設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及排氣處理方法以及排氣處理設(shè)備。
[0002]本申請基于2013年7月24日在日本提出申請的特愿2013-153536號要求優(yōu)先權(quán)，將其內(nèi)容引用于此。
【背景技術(shù)】
[0003]在煉鋼工序中使用轉(zhuǎn)爐等并通過脫硫、脫磷或脫碳精煉生成的礦渣(煉鋼礦渣，也稱為爐渣)含有大量的CaO。因此，煉鋼礦渣的膨脹性較高、且煉鋼礦渣的體積穩(wěn)定性較差，因此以往，將煉鋼礦渣再利用為水泥原料、骨料等受到了限制。不過，近年來，為了謀求促進(jìn)資源的循環(huán)利用，要求在將Fe、P等有價值物從煉鋼礦渣分離回收的同時，將煉鋼礦渣改性為高品質(zhì)的礦渣而再利用。因此，以往提出了各種礦渣處理方法。
[0004]例如，在專利文獻(xiàn)1中公開了一種礦渣處理方法，該礦渣處理方法包括:第1工序，在該第1工序中，將鋼鐵礦渣加入到熔煉爐內(nèi)的鋼鐵熔融液中，并加熱以及添加還原材料，對鋼鐵礦渣進(jìn)行改良且使鋼鐵礦渣中的Fe、Μη以及Ρ轉(zhuǎn)移到鋼鐵熔融液中，而獲得改良礦渣；和第2、第3工序，在該第2、第3工序中，使鋼鐵熔融液中的Μη以及Ρ氧化而依次轉(zhuǎn)移到改良礦渣中，將高Μη礦渣、高Ρ礦渣依次取出。
[0005]在專利文獻(xiàn)2中公開了一種方法，在該方法中，將氧化鐵含有率超過5重量％的鋼鐵礦渣投入含碳率小于1.5重量％的鋼鐵浴，之后通過導(dǎo)入碳或碳載體，使鋼鐵浴碳化而獲得含碳率超過2.0重量％的鋼鐵浴，之后，使鋼鐵礦渣中的氧化物還原。在該方法中，在將鋼鐵礦渣投入鋼鐵浴時，存在下述情況:鋼鐵礦渣與鋼鐵浴急劇反應(yīng)從而產(chǎn)生鋼鐵礦渣的發(fā)泡(礦渣發(fā)泡)，或者，鋼鐵礦渣從爐中噴出(溢流)。為了抑制礦渣發(fā)泡以及溢流的產(chǎn)生，在將鋼鐵礦渣投入鋼鐵浴之前，使鋼鐵浴的含碳率降低。由此，在將鋼鐵礦渣投入鋼鐵浴時，鋼鐵礦渣與鋼鐵浴之間的反應(yīng)速度降低。如上所述，在鋼鐵礦渣與鋼鐵浴之間的反應(yīng)速度降低了的狀態(tài)下，在使鋼鐵浴的含碳率提高之后，可進(jìn)行鋼鐵礦渣的還原處理。
[0006]另外，在非專利文獻(xiàn)1中公開了一種將煉鋼礦渣粉末、碳材料粉末以及礦渣改性材料粉末裝入電爐內(nèi)、進(jìn)行了礦渣的還原試驗(yàn)的結(jié)果。而且，在專利文獻(xiàn)3中公開了一種方法，在該方法中，在開放型直流電爐內(nèi)，利用碳質(zhì)還原材料對在非鐵精煉中產(chǎn)生的熔融礦渣進(jìn)行還原，使熔融礦渣分離成金屬層和礦渣層，從而可從熔融礦渣回收有價金屬。
[0007]另外，在專利文獻(xiàn)4所公開的改性方法中，為了使流動性較低的低溫的煉鋼礦渣熔融改性，在向收納到容器內(nèi)的低流動性的煉鋼礦渣添加或噴射改性材料之前(或之后)，對煉鋼礦渣的表層進(jìn)行機(jī)械攪拌。然后，使用加熱燃燒器對煉鋼礦渣和改性材料的混合層進(jìn)行加熱而獲得了熔融礦渣，之后，將該熔融礦渣從容器排出而使其凝固。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)1:日本特開昭52-033897號公報
[0011]專利文獻(xiàn)2:日本特表2003-520899號公報
[0012]專利文獻(xiàn)3:澳大利亞專利AU-B-20553/95號說明書
[0013]專利文獻(xiàn)4:日本特開2005-146357號公報
[0014]非專利文獻(xiàn)
[0015]非專利文獻(xiàn)1 〖Scandinavian Journal of Metallurgy 2003 ；32:p7_14

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]發(fā)明所要解決的問題
[0017]然而，在上述專利文獻(xiàn)1所記載的礦渣處理方法中，使用轉(zhuǎn)爐來進(jìn)行了還原處理，因此對鋼鐵熔融液和鋼鐵礦渣強(qiáng)力地進(jìn)行了攪拌。因此，在將鋼鐵礦渣投入鋼鐵浴液時，在鋼鐵浴液的碳濃度較高的情況下，通過使鋼鐵礦渣與鋼鐵熔融液接觸，促進(jìn)鋼鐵礦渣與鋼鐵浴液之間的反應(yīng)而引起礦渣發(fā)泡。為了避免礦渣發(fā)泡的產(chǎn)生，為了在將鋼鐵礦渣投入到碳濃度較低的鋼鐵熔融液之后促進(jìn)還原反應(yīng)，將碳投入鋼鐵浴液而使鋼鐵熔融液的碳濃度增加。因此，需要反復(fù)進(jìn)行批處理。即，為了獲得具有所需的成分組成的礦渣，需要反復(fù)進(jìn)行多次批處理(很多次的礦渣還原處理、Mn、P的氧化以及取出處理)，因此作業(yè)效率以及生產(chǎn)率降低。
[0018]同樣地，在專利文獻(xiàn)2所記載的礦渣還原方法中，也使用轉(zhuǎn)爐來進(jìn)行還原處理。因此，為了使鐵水中的碳濃度增減來進(jìn)行鋼鐵礦渣的還原處理，需要反復(fù)進(jìn)行脫碳升熱和加碳還原這樣的批處理，因此作業(yè)效率以及生產(chǎn)率降低。
[0019]另一方面，在非專利文獻(xiàn)1所記載的還原試驗(yàn)中，凝固后的冷的煉鋼礦渣的粉砕物是處理對象物。在專利文獻(xiàn)3所記載的方法中，凝固后的冷礦渣也是處理對象物。為了進(jìn)行冷礦渣的還原處理，需要使冷礦渣加熱熔融的工序，因此因追加這樣的工序而使單位能耗變高。
[0020]如以上那樣，在通過批處理使熱的煉鋼礦渣循環(huán)利用的以往方法(專利文獻(xiàn)1、2)中，存在礦渣處理的作業(yè)效率以及生產(chǎn)率較低這樣的問題。另一方面，在使冷的煉鋼礦渣加熱熔融而循環(huán)利用的以往方法(非專利文獻(xiàn)1以及專利文獻(xiàn)3)中，存在礦渣處理所需的單位能耗變高這樣的問題。
[0021]因此，本申請的發(fā)明人們?yōu)榱私档蛦挝荒芎?，并且為了不使在煉鋼工序中生成的熔融狀態(tài)的煉鋼礦渣(以下稱為熔融礦渣)凝固就能夠處理、且提高作業(yè)效率以及生產(chǎn)率，對能夠連續(xù)地執(zhí)行熔融礦渣的還原處理的方法進(jìn)行了深入研究。
[0022]如果將熔融礦渣投入到電爐內(nèi)的鐵水上，就能夠比使冷礦渣加熱熔融的情況更加抑制單位能量消耗。不過，在將熔融礦渣投入到電爐內(nèi)的鐵水上時，產(chǎn)生熔融礦渣與鐵水劇烈地反應(yīng)而暴沸的現(xiàn)象(礦渣發(fā)泡)。若劇烈地產(chǎn)生礦渣發(fā)泡，則也存在產(chǎn)生熔融礦渣從電爐溢出的現(xiàn)象(溢流)的情況。因而，為了防止溢流的產(chǎn)生，需要抑制作為其原因的礦渣發(fā)泡的產(chǎn)生。
[0023]在還原爐(轉(zhuǎn)爐等)中，通過熔融礦渣與鐵水之間的反應(yīng)，還原反應(yīng)被促進(jìn)，鐵水中的C對熔融礦渣中的FeO進(jìn)行還原。因此，為了提高還原力，需要反復(fù)進(jìn)行脫碳以及加碳，因此作業(yè)效率降低。對此，知曉了:電爐中的還原反應(yīng)同熔融礦渣與鐵水之間的反應(yīng)相比，熔融礦渣中的鐵分(FeO)與碳分(C)之間的反應(yīng)是支配性的。所以，判明了:在使用了電爐的情況下，即使是鐵水中的C濃度低至1.5質(zhì)量％左右的情況，通過不加碳也可以進(jìn)行熔融礦渣的還原處理，能夠提高作業(yè)效率。因而，替代還原爐而使用電爐被認(rèn)為是抑制在投入熔融礦渣時產(chǎn)生礦渣發(fā)泡的對策之一。
[0024]不過，也要考慮到電爐內(nèi)的鐵水中的C濃度較高的情況。因此，本申請的發(fā)明人們對如下方法進(jìn)行了深入研究，并反復(fù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，在該方法中，即使是該情況，也可以抑制在熔融礦渣投入時產(chǎn)生礦渣發(fā)泡，且通過不進(jìn)行脫碳以及加碳處理，也能夠以較高的作業(yè)效率適當(dāng)?shù)貙θ廴诘V渣進(jìn)行還原處理。
[0025]其結(jié)果是，判明了:出于通過抑制在投入熔融礦渣時產(chǎn)生礦渣發(fā)泡、防止溢流的產(chǎn)生這樣的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選采用以下(a)以及(b)所記載的方法。
[0026](a)不是將具有流動性的高溫的熔融礦渣直接投入電爐，而是將具有流動性的高溫的熔融礦渣暫時保持在與電爐相鄰配置的礦渣保持爐中。然后，以不產(chǎn)生上述溢流的方式一邊對熔融礦渣的注入量進(jìn)行調(diào)整、一邊逐漸將熔融礦渣從礦渣保持爐注入電爐內(nèi)。
[0027](b)在電爐內(nèi)的鐵水層上預(yù)先形成熔融礦渣層(優(yōu)選的是非活性的還原礦渣層)作為緩沖帶，從礦渣保持爐向該熔融礦渣層注入熔融礦渣。
[0028]通過如此使用礦渣保持爐，一邊對熔融礦渣的注入量進(jìn)行調(diào)整一邊向電爐內(nèi)的熔融礦渣層上注入熔融礦渣，從而能夠在注入熔融礦渣的過程中抑制產(chǎn)生急劇的礦渣發(fā)泡的同時，不進(jìn)行脫碳以及加碳，就可以在電爐中連續(xù)地執(zhí)行熔融礦渣的還原處理。
[0029]另外，在上述的電爐中，隨著熔融礦渣的還原處理，產(chǎn)生含有C0等的排氣、粉塵。為了防止這樣的排氣、粉塵的泄露，需要將電爐的內(nèi)壓維持在負(fù)壓。然而，電爐中的排氣的產(chǎn)生量隨著例如熔融礦渣的注入量、礦渣還原處理的進(jìn)行等而變動。因而，在排氣的排氣量恒定的情況下，在排氣的產(chǎn)生量增加了時電爐的內(nèi)壓上升，有可能無法維持負(fù)壓。另外，若排氣的產(chǎn)生量減少，則電爐的內(nèi)壓大幅降低，過量的粉塵有可能被吸入到排氣路徑。對此，也可考慮使用例如調(diào)節(jié)風(fēng)門等來調(diào)節(jié)排氣的排氣量，從而調(diào)節(jié)電爐的內(nèi)壓，但未必容易根據(jù)排氣的產(chǎn)生量來精細(xì)地控制調(diào)節(jié)風(fēng)門的開度。
[0030]本發(fā)明是鑒于上述問題而做成的，提供一種可以根據(jù)執(zhí)行熔融礦渣的還原處理的電爐中的排氣的產(chǎn)生量的變動而容易地調(diào)節(jié)電爐的內(nèi)壓的排氣處理方法以及排氣處理設(shè)備。
[0031]解決問題的手段
[0032]本發(fā)明為了解決上述問題而達(dá)成該目的，采用以下的方案。
[0033](1)本發(fā)明的一個方案的排氣處理方法是礦渣處理工藝中的排氣處理方法，該礦渣處理工藝包括:將在煉鋼工序中生成的熔融礦渣投入礦渣保持爐中，將所述熔融礦渣從所述礦渣保持爐注入用于收納鐵水層和形成于所述鐵水層上的熔融礦渣層的電爐內(nèi)，在所述電爐中使所述熔融礦渣連續(xù)地還原，使所述熔融礦渣中的有價值物回收于所述鐵水層中，所述排氣處理方法中，通過在將所述電爐中所產(chǎn)生的排氣導(dǎo)入所述礦渣保持爐內(nèi)的同時，向所述礦渣保持爐內(nèi)供給含氧氣體，從而使所述排氣中的可燃性成分燃燒；通過將所述燃燒后的排氣從所述礦渣保持爐經(jīng)由排氣管導(dǎo)入到吸引裝置；通過從設(shè)置于所述排氣管的中途的開口部向所述排氣管內(nèi)導(dǎo)入外部空氣，對所述電爐的內(nèi)壓進(jìn)行調(diào)節(jié)；使用設(shè)置于所述開口部的開口面積變更單元，根據(jù)所述電爐的內(nèi)壓的變動來使所述開口部的面積變更。
[0034](2)根據(jù)上述(1)所記載的排氣處理方法，其中，也可以還通過從設(shè)置于所述開口部與所述吸引裝置之間的外部空氣導(dǎo)入口向所述排氣管內(nèi)導(dǎo)入外部空氣，對所述排氣管內(nèi)的排氣進(jìn)行冷卻。
[0035](3)根據(jù)上述(2)所記載的排氣處理方法，其中，也可以根據(jù)所述開口部與所述吸引裝置之間的所述排氣管內(nèi)的排氣的溫度的變動來使從所述外部空氣導(dǎo)入口導(dǎo)入的外部空氣的流量變更。
[0036](4)本發(fā)明的一個方案的排氣處理設(shè)備是用于礦渣處理工藝的排氣處理設(shè)備，該礦渣處理工藝包括:將在煉鋼工序中生成的熔融礦渣投入礦渣保持爐，將所述熔融礦渣從所述礦渣保持爐注入用于收納鐵水層和形成于所述鐵水層上的熔融礦渣層的電爐內(nèi)，在所述電爐中使所述熔融礦渣連續(xù)地還原，從而使所述熔融礦渣中的有價值物回收于所述鐵水層中，該排氣處理設(shè)備包括:氧供給單元，其向所述礦渣保持爐內(nèi)供給含氧氣體；排氣管，其與所述礦渣保持爐連接；吸引裝置，其通過所述排氣管對所述礦渣保持爐內(nèi)的排氣進(jìn)行吸引；開口部，其設(shè)置于所述排氣管的中途；壓力檢測單元，其對所述電爐的內(nèi)壓進(jìn)行檢測；和開口面積變更單元，其根據(jù)所述電爐的內(nèi)壓的變動來使所述開口部的面積變更，其中，在將所述電爐中所產(chǎn)生的排氣導(dǎo)入所述礦渣保持爐內(nèi)的同時，在所述礦渣保持爐內(nèi)使用所述含氧氣體來使所述排氣中的可燃性成分燃燒，在將該燃燒后的排氣經(jīng)由所述排氣管排氣的同時，從所述開口部向所述排氣管內(nèi)導(dǎo)入外部空氣，由此對所述電爐的內(nèi)壓進(jìn)行調(diào)
Τ ο
[0037](5)根據(jù)上述⑷所記載的排氣處理設(shè)備，其中，也可以是，所述開口面積變更單元包括套筒，該套筒環(huán)設(shè)于所述排氣管，該套筒能夠通過沿著所述排氣管的軸向滑動來覆蓋所述開口部的至少一部分。
[0038](6)上述(4)或(5)所記載的排氣處理設(shè)備也可以還具有設(shè)置于所述開口部與所述吸引裝置之間的所述排氣管上的外部空氣導(dǎo)入口。
[0039](7)上述(6)所