[发明专利]连续制造凝固的炼钢炉渣的方法和相关的装置

说明书

本发明涉及连续制造凝固的炼钢炉渣的方法，其包括以下步骤：‑使包含至少2重量％的游离石灰的熔融炼钢炉渣凝固，以生产直径小于1mm的凝固的炉渣颗粒，在这样的凝固期间所述熔融炼钢炉渣与至少第一碳酸化气体接触；‑在密闭室中将凝固的炉渣颗粒冷却至低于或等于300℃的温度，在这样的冷却期间所述凝固的炉渣颗粒与至少一种第二碳酸化气体接触。本发明还涉及相关的装置。

技术领域

本发明涉及连续制造炼钢炉渣的方法和相关的装置。

背景技术

在常规的炼钢路线中，生铁在高炉中生产，然后例如在转炉中制成钢。在转炉中，吹送氧气通过熔融的生铁，这降低生铁的碳含量并将其转变为钢。将矿物添加物例如石灰和/或白云石添加到转炉中，以除去生铁中包含的杂质(例如硅、磷和锰)并且达到所需的钢组成。这些添加物与提取自生铁的杂质一起形成转炉炉渣。

然后，可以使由此形成的钢水经历精炼过程，以达到高品质钢种的钢组成要求。将钢水倒入钢水包中，并在特别地通过注入矿物添加物(例如石灰和/或白云石)来除去杂质的同时向钢水中添加合金元素。钢水包渣是这样的精炼过程的副产品。

大型炼钢厂每年产生成千上万的炼钢炉渣，这产生了储存成本和可用空间的必要性。然而，这些炉渣具有良好的机械特性，特别是在韧性和耐磨性方面，这使得它们在土木工程或道路建造中的使用特别引人关注。道路建造包括需要使用集料的所有道路施工，特别是柏油、路基、基层、道路系统的底基层或填料的制造。然而，这种材料的主要问题来自其大含量的游离石灰，其使集料不稳定。文本的其余部分将使用术语炼钢炉渣。其既包括上述的钢水包渣和转炉炉渣，也包括作为炼钢厂的副产品并且游离石灰含量高于2％的任何炉渣。

实际上，由于石灰和/或白云石的添加，转炉炉渣和钢水包渣均具有高至25％的高游离石灰(CaO)含量。该游离石灰可以在短期内根据水合反应(1)与雨水反应而形成氢氧化钙：

(1)CaO+H₂O→Ca(OH)₂

以及长期根据碳酸化反应(2)与来自空气的二氧化碳反应而形成碳酸钙：

(2)CaO+CO₂→CaCO₃

氢氧化钙和碳酸钙均具有比游离石灰更高的体积，存在体积膨胀高至10％的那些炉渣的体积不稳定性，这可能引起对使用其的道路的损害。这阻碍了转炉炉渣在道路建造中的传统再循环。已经提出了几种解决方案来降低游离石灰含量并且使炼钢炉渣稳定。

例如，JP-B2-5327184描述了这样的生产炉渣的方法，其中使炼钢炉渣在密闭容器中保持熔融状态，并且向熔融炉渣中吹送CO₂以使CO₂的吹送量≥0.07吨/吨炉渣。目的是通过根据反应(2)使游离石灰转化为碳酸钙来使熔融状态的炉渣稳定。吹送过程持续10分钟至60分钟。然后将熔融炉渣转移至凝固装置，在其中将熔融炉渣冷却至低于860℃的温度以进行凝固。该方法使得实现凝固的炉渣中的游离石灰含量低于1.5％。然而，该过程意味着除了冷却设备之外，还为具有注入装置的专用室提供能量，以在吹送的同时使炉渣保持在熔融状态下，并且这意味着稳定化的熔融炉渣向冷却装置的转移。

JP-B2-5040257描述了这样的处理炼钢炉渣的方法，其中将炉渣装入转鼓中，在其中将炉渣粉碎并冷却。然后，使由此凝固的炉渣与CO₂接触以根据反应(2)进行碳酸化。该过程需要利用专用设备进行另外的碳酸化步骤。