[發明專利]一種利用電弧爐處理不銹鋼除塵灰的方法

有效

• 申請號: 202010275943.0
• 申請日: 2020-04-09
• 公開（公告）號: CN111363885B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 胡紹巖;朱榮;王德永;董凱;屈天鵬;周赟;李偉峰
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C21C5/52
• 分類號: C21C5/52;C21C5/54;C22B7/02;C22B5/10;C22B23/02;C22B34/32;C21B13/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫周強;陶海鋒

本發明屬于冶金固廢資源化應用技術領域，具體涉及一種利用電弧爐處理不銹鋼除塵灰的方法。本發明適用于冶煉不銹鋼母液或鎳鉻鐵合金的電弧爐，利用安裝在電弧爐爐壁上的三層套管式噴槍將不銹鋼除塵灰細粉、碳粉和氧氣一同噴入電弧爐熔池內部，在噴槍出口附近形成高溫高碳的反應區，不銹鋼除塵灰細粉在該區域快速地熔融并被還原，其余雜質上浮進入電弧爐爐渣。本發明可以安全高效地處理劇毒的不銹鋼除塵灰，除塵灰中的鉻、鎳、鐵等有價元素被還原進入不銹鋼母液，其余成分被轉變成電弧爐爐渣；電弧爐熔池攪拌大幅增強，爐渣中的Cr₂O₃和FeO含量降低，有助于減少硅鐵等還原劑的消耗。

技術領域

本發明屬于冶金固廢資源化應用技術領域，具體涉及一種利用電弧爐處理不銹鋼除塵灰的方法。

背景技術

不銹鋼除塵灰是在不銹鋼冶煉過程中由各種除塵設備收集而來的混合物。不銹鋼除塵灰因含有大量鎳、鉻、鐵等元素而具有很大的回收價值，同時因含有大量的重金屬離子而對環境產生危害，特別是其中含有的Cr⁶⁺，毒性極大，導致不銹鋼除塵灰被界定為有毒廢棄物，處理難度大。隨著我國不銹鋼產能的不斷擴大，不銹鋼除塵灰積累量劇增，如何安全高效地消化不銹鋼除塵灰成為不銹鋼生產企業面對的一項重大難題。

目前，通常將不銹鋼除塵灰壓制成球，然后通過高位料倉投入礦熱爐或電爐中，除塵灰球首先溶解于爐渣之中，通過渣-金反應將除塵灰中的鎳、鉻、鐵等有價元素還原，并將劇毒的Cr⁶⁺處理成無毒的Cr³⁺。該方法雖然解決了除塵灰的利用問題，但是工序復雜，增加了工序成本，而且球狀除塵灰加入礦熱爐或電爐的反應動力學條件差，渣-金之間難以達到平衡狀態，導致除塵灰的收得率低，爐渣中的Cr₂O₃含量高，硅鐵等還原劑的消耗量大；此外造球過程和運輸過程中均存在二次污染問題。

發明內容

為了解決不銹鋼除塵灰的安全高效利用問題，本發明提供一種利用電弧爐處理不銹鋼除塵灰的新方法，在冶煉不銹鋼母液或鎳鉻鐵合金的電弧爐爐壁上安裝三層套管式噴槍，噴槍的出口位于留鋼液面和冶煉液面之間，利用該噴槍將細粉狀的不銹鋼除塵灰和碳粉噴入電弧爐熔池內，在鋼液內部完成除塵灰的快速還原，大幅提高除塵灰的收得率，同時強化熔池攪拌，降低終渣的Cr₂O₃和FeO含量。

本發明的技術方案為：

一種利用電弧爐處理不銹鋼除塵灰的方法，包括以下步驟：

（1）在電弧爐爐壁上安裝三層套管式噴槍，噴槍的出口位于留鋼液面和冶煉液面之間；所述噴槍包括中心通道、第一環縫通道和第二環縫通道；

（2）在利用電弧爐冶煉不銹鋼母液或鎳鉻鐵合金的過程中，所述中心通道分階段噴吹碳粉、碳粉與不銹鋼除塵灰細粉的混合粉劑，第一環縫通道噴吹氧氣，第二環縫通道噴吹保護氣體；實現不銹鋼除塵灰的熔融和還原，完成不銹鋼除塵灰的處理。

本發明在噴槍出口附近形成高溫高碳的反應區，所述方法適用于30~300噸的冶煉不銹鋼母液或鎳鉻鐵合金的電弧爐，優選的，所述三層套管式噴槍的數量為1～5支；不銹鋼除塵灰細粉的粒度為50～200目。

本發明中，分階段噴吹碳粉、碳粉與不銹鋼除塵灰細粉的混合粉劑的步驟包括：

（1）在電弧爐的廢鋼熔化階段，中心通道噴吹第一載氣和碳粉，第一環縫通道噴吹氧氣，第二環縫通道噴吹第一保護氣體；向爐內補充碳和熱量，加快廢鋼熔化；

（2）在熔融還原階段，中心通道噴吹第二載氣、碳粉與不銹鋼除塵灰細粉的混合粉劑，第一環縫通道噴吹氧氣，第二環縫通道噴吹第二保護氣體；利用噴槍出口附近的高溫高碳氣氛，實現除塵灰的快速還原；