一种利用转炉钢渣煅烧烟气脱硫石膏的方法与流程

1.本发明涉及一种利用转炉钢渣煅烧烟气脱硫石膏的方法，属于炼铁烧结工序脱硫石膏的煅烧工艺和转炉钢渣处理工艺两个技术领域。

背景技术：

2.钢铁企业烧结工序采用的烟气脱硫工艺，大多数选用石灰乳、石灰石-石膏法脱硫。烟气脱硫的主要产物是以caso4·
2h2o 即石膏，并且还产生部分的cas03，烟气脱硫石膏经过两次脱水后，仍然含有10%～17%的水分。
3.目前，脱硫石膏应用于水泥生产的技术和市场都相对成熟，水泥行业是脱硫石膏最大的消纳行业。近些年来，新建的脱硫装置大部分采用半干法工艺形式，中国每年排放的亚硫酸钙型脱硫石膏多达1000万t左右。某钢铁企业产生的亚硫酸钙脱硫石膏的成分见下表：脱硫石膏与天然石膏化学成分相近，且不需要粉磨和煅烧，只需烘干,使表面含水从10%左右降到1%，便可直接替代天然石膏做水泥缓凝剂，是目前脱硫石膏最主要的利用途径。
4.除去脱硫石膏的游离水称烘干，除去脱硫石膏中结晶水称为煅烧。因脱硫石膏含有大量游离水，故必须先除去游离水，再除去结晶水。
5.石膏煅烧工艺种类繁多，按加热方式分为直接加热和间接加热；以煅烧脱水速度分为慢速煅烧和快速煅烧（也称为低温煅烧和高温煅烧，此外还有中温煅烧）；以出料方式分为间歇和连续两种；由于烟气脱硫石膏脱水需要消耗一定的热能，增加了企业的负担，所以大多数钢铁企业将脱硫石膏与钢渣混合堆存，作为钢渣外售资源化利用，还有的企业将脱硫石膏与炼铁渣混合堆存资源化利用，这种模式增加了钢渣和炼铁渣资源化利用过程中的负面影响，没有实现真正意义上将脱硫渣资源化利用。
6.查阅文献：（1）蔡彦煌在2019年第4期《福建建材》杂志上公布了题为“脱硫石膏蒸汽二步法生产建筑石膏粉工艺简介”的论文，文中有“以蒸汽作为热源采用二步法为例，对利用脱硫石膏煅烧建筑石膏粉生产环节中的预处理、上料、烘干、煅烧、陈化冷却、改性、包装等系统进行了阐述。”的内容表述；（2）朱蓬莱，丁薇薇，张广宇等人在2018年第10期《浙江建筑》杂志上，公布了题为“浅谈脱硫石膏的研究与应用现状”的论文，文中有：“随着我国经济发展进入新常态，从资源环境约束看，以消耗大量能源资源和牺牲生态环境换来经济高速增长的模式将逐渐被绿低碳循环发展的新方式所替代。建材行业一直面临着资源消耗量大、能耗髙、污染严重等问题，是国家供给侧结构性改革的主攻行业，但同时建材行业又是消耗固体废弃物、实现废物资源化利用的重要载体，在国家降低资源消耗，实现绿经济发展的战略规划中起到重要的作用。因此，积极开展脱硫石膏在建材领域的应用研究，对实现建材行业绿可持续发展具有重要意义”的内容表述；
根据以上的表述可知，建筑行业迄今为止，没有利用转炉钢渣协同煅烧处理脱硫石膏的工艺方法。
7.转炉钢渣是转炉炼钢过程中，加入的熔剂材料与炼钢冶金物理化学反应产生的副产物形成的多元熔体。转炉钢渣在冶炼结束后倒出转炉时采用铸钢材料的渣罐盛装。转炉钢渣具有碱度高、温度高、钢渣中f-cao和f-mgo含量高，钢渣导热系数低的特点。
8.查阅文献：（1）王晓娣, 邢宏伟, 张玉柱在2009年第1期《河北理工大学学报》杂志上公布了题为“钢渣处理方法及热能回收技术”的论文，文中有：“针对当前钢渣粘度大、流动性差的特点, 开发将渣粒化的同时达到回收余热、减少水资源消耗、保护生态环境等多种效果的钢渣处理技术, 是未来钢渣处理工艺研究的热点和难点问题, 也是钢渣真正由废物变为钢厂副产品、节能降耗的最佳途径。”的内容表述；（2）吴启兵,杨家宽,肖波等人在2001年第9期《工业安全与环保》杂志上公布了题为“钢渣热态资源化利用新技术”的论文，文中有：“熔融钢渣与红泥在高温下能发生热化学反应, 产生不膨胀、不破碎的成分, 从而使冷却后的钢渣结构稳定。如果在出炉的高温熔融钢渣中加入一定的调节料, 混合均匀后浇注到铸型中, 直接得到任意形状的建筑制件。这样既消除了钢渣水淬工艺带来的污水等环境污染问题, 又节省了大量的热能，而且简化了钢渣资源化的流程, 由熔融钢渣直接获得高附加值的陶瓷产品。该钢渣热态资源化利用新技术投资小, 非常适合我国的中小规模钢铁企业。”的内容表述；综上所述，钢渣处理领域目前还没有利用热态转炉钢渣煅烧生产半水石膏的工艺方法。

技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种利用转炉钢渣煅烧烟气脱硫石膏的方法，以铸钢渣罐为煅烧容器，利用高温转炉钢渣的物理热，烘干煅烧烟气脱硫石膏成为半水石膏，能够广泛应用于建材、水泥等领域，实现了高温钢渣的热能利用与脱硫石膏的煅烧处理，经济效益和环保效益巨大。
10.本发明是这样实现的：一种利用转炉钢渣煅烧烟气脱硫石膏的方法，按照下列步骤实施：（1）首先将脱硫石膏利用干粉压球机压制成为50mm的球团；（2）转炉渣罐装满一个渣罐后，渣罐静置30min，然后缓慢倒出渣罐中的液态钢渣，留下转炉钢渣在渣罐中形成的渣膜；（3）向渣罐中加入脱硫石膏球团，利用渣膜的物理热煅烧脱硫石膏；（4）煅烧240min左右，利用红外线测温，对于渣罐中上部表面脱硫石膏测温，温度大于150℃，即可倒出脱硫石膏，作为商品脱硫石膏外售。
11.本发明的创新点如下：1、发明人发现：50mm的圆形脱硫石膏相互间形成的间隙，有利于脱硫石膏在煅烧前期形成的水蒸气逸出，同时在煅烧后期减缓热传递速度（球团间隙的空气导热率很低0.024w/m
·
k），有利于脱硫石膏的均匀煅烧。基于这一发现，采用了50mm球团的方法，为煅烧脱硫石膏做工艺准备；2、发明人发现，转炉钢渣倒入铸钢件渣罐后，渣罐本体吸热后温度快速上升，最先
接触到渣罐内壁的钢渣由于温度的降低，炉渣中高熔点的物相开始析出凝固，形成凝固层（渣膜），粘附在渣罐内壁，这层渣膜含有大量的物理热，能够满足煅烧脱硫石膏的温度要求。基于这一发现，实施了利用渣罐内渣膜的物理热煅烧脱硫石膏的工艺技术；3、发明人发现，转炉钢渣的导热系数很低，渣罐装满液态钢渣30min后，液态钢渣传热
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渣膜传热
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渣罐本体传热
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环境，这四个传热过程基本达到平衡，渣罐本体的温度在450～650℃之间，转炉渣罐的抛物线体结构，有利于渣罐中的渣膜向渣罐中的脱硫石膏球团传热（热传导基本原理）。基于这一发现和工程计算，发明人提出制订了煅烧240min的工艺制度；4、发明人发现，转炉渣罐底部的铸造重量占整个渣罐的三分之一以上，渣罐底部面积最小。所以渣罐底部吸热多，渣罐底部形成的渣膜最厚，有利于吸收大量高温钢渣的物理热，对于从下部向上部传热煅烧的过程有利。基于这一发现，利用称重系统，称量空渣罐重量和带有渣膜渣罐的重量，计算出渣膜的重量，就可计算出加入煅烧脱硫石膏的量，做到精准煅烧。
12.本发明的有益效果如下：1、利用渣罐内形成的渣膜作为热源煅烧脱硫石膏，利用了钢渣余热，此过程不产生温室气体和有害物质，是环境友好型工艺方法；2、渣罐中形成的渣膜在煅烧过程中，脱硫石膏中的水蒸气能够降低炉渣的温度，减少了转炉钢渣处理过程中的水耗，降低了渣处理成本；3、将一罐液态钢渣倒入另外一个空渣罐，然后再将渣罐内的液态钢渣倒出，重复以上的操作，可形成多个带渣膜的渣罐，用于煅烧脱硫石膏，可规模化集中处理脱硫石膏，故本技术在企业原有工艺上无需额外投入就解决了脱硫石膏的资源化利用难题，节约了脱硫石膏的处理成本。
具体实施方式
13.本发明的实施工艺以一座70吨转炉生产线为例说明如下：该生产线使用8m3的铸钢材料渣罐15个，铸造重量为16吨，该公司产生的烟气脱硫石膏含游离水10～25%，环境温度为15℃。
14.一种利用转炉钢渣煅烧烟气脱硫石膏的方法，按照下列步骤实施：1)、脱硫石膏不需加热烘烤，不需增密预处理，采用高压压球机一次压制成50mm左右的脱硫石膏球团，拉运到钢渣处理生产线待用；2)、首先利用行车称重系统称量空渣罐的重量，然后此渣罐用于盛装转炉钢渣；3)、转炉出渣后，将装满液态钢渣的渣罐静置30min，然后缓慢倒出渣罐内液态钢渣，留下渣罐内壁形成的渣膜，利用行车称重系统称量带有渣膜的渣罐重量；4)、按照渣膜的重量，计算出向渣罐中加入脱硫石膏球团的重量，其中脱硫石膏加入量q与渣膜重量m间关系的计算公式为：q=0.224m；5）、将装有脱硫石膏的渣罐在渣场保持静置煅烧状态，60min后，利用手持红外线测温测量渣罐中脱硫石膏球团的温度，温度大于150℃，将渣罐中脱硫石膏倒出，作为商品半水石膏外售；温度低于150℃，继续煅烧，直至球团表面温度大于150℃为止；对于煅烧时间超过240min，球团温度仍然没有达到150℃，可将渣罐中的球团倒入另外一个带有渣膜的渣罐继续煅烧，直到球团温度大于150℃后，结束煅烧工艺。

技术特征：

1.一种利用转炉钢渣煅烧烟气脱硫石膏的方法，其特征在于按照下列步骤实施：1）、脱硫石膏不需加热烘烤，不需增密预处理，采用高压压球机一次压制成50mm左右的脱硫石膏球团，拉运到钢渣处理生产线待用；2）、首先利用行车称重系统称量空渣罐的重量，然后此渣罐用于盛装转炉钢渣；3）、转炉出渣后，将装满液态钢渣的渣罐静置30min，然后缓慢倒出渣罐内液态钢渣，留下渣罐内壁形成的渣膜，利用行车称重系统称量带有渣膜的渣罐重量；4）、按照渣膜的重量，计算出向渣罐中加入脱硫石膏球团的重量，其中脱硫石膏加入量q与渣膜重量m间关系的计算公式为：q=0.224m；5）、将装有脱硫石膏的渣罐在渣场保持静置煅烧状态，60min后，利用手持红外线测温测量渣罐中脱硫石膏球团的温度，温度大于150℃，将渣罐中脱硫石膏倒出，作为商品半水石膏外售；温度低于150℃，继续煅烧，直至球团表面温度大于150℃为止；对于煅烧时间超过240min，球团温度仍然没有达到150℃，可将渣罐中的球团倒入另外一个带有渣膜的渣罐继续煅烧，直到球团温度大于150℃后，结束煅烧工艺。

技术总结

本发明公开了一种利用转炉钢渣煅烧烟气脱硫石膏的方法，按照下列步骤实施：脱硫石膏采用高压压球机一次压制成50mm左右的脱硫石膏球团，拉运到钢渣处理生产线待用；首先利用行车称重系统称量空渣罐的重量，然后此渣罐用于盛装转炉钢渣；转炉出渣后，将装满液态钢渣的渣罐静置30min，然后缓慢倒出渣罐内液态钢渣，留下渣罐内壁形成的渣膜，利用行车称重系统称量带有渣膜的渣罐重量；按照渣膜的重量，计算出向渣罐中加入脱硫石膏球团的重量，其中脱硫石膏加入量Q与渣膜重量M间关系的计算公式为：Q=0.224M；将装有脱硫石膏的渣罐在渣场保持静置煅烧状态，60min后，测量渣罐中球团的温度，温度大于150℃，将渣罐中脱硫石膏倒出，作为商品半水石膏外售。作为商品半水石膏外售。