用于还原炉渣的方法专利检索- 冶金的熔渣的处理专利检索查询-专利查询网

用于还原炉渣的方法
申请号	CN201280067728.5	申请日	2012-12-31	公开(公告)号	CN104066855B	公开(公告)日	2015-10-14
申请人	现代制铁株式会社; 仁荷大学教产学协力团;			发明人	奇俊成; 申东暻; 俞炳敦; 朱圣雄; 洪性勋; 黄镇一;
摘要	本发明包括：确定待还原的炉渣的组分和设定还原之后的目标组成比例设定步骤；确定复合还原剂的混合比例和注入量的复合还原剂确定步骤，所述复合还原剂通过以在目标组成比例设定步骤中设定的目标组成比例合适地混合多种还原剂而获得；和通过以在复合还原剂确定步骤中确定的混合比例和注入量在炉渣中注入复合还原剂从而还原炉渣的炉渣还原步骤。因此，炉渣的还原效率得以最大化，有可能有效地使用各种类型的还原剂，有价值的金属的回收量得以增加，并且当还原炉渣时通过有效地使用还原剂而降低了成本。
权利要求	1.一种还原通过在电炉中废钢熔化而产生的炉渣的方法，所述方法包括：检查待还原的炉渣的组分，并设定还原之后的目标组成比例；基于设定的目标组成比例而确定多种还原剂的复合还原剂的混合比例和输入量，以确定复合还原剂；以及将所述复合还原剂供应至熔融炉渣中，以还原炉渣；其中确定复合还原剂包括：确定多种复合还原剂的混合比例和特定的复合还原剂中的还原剂的混合比例；基于待还原的炉渣的量而计算特定的复合还原剂的输入量和炉渣形成剂的输入量；计算通过在供应特定的复合还原剂之后炉渣与特定的复合还原剂的反应而获得的反应产物；计算由所述反应产物改变的炉渣的组成；当计算的炉渣组成与所述目标组成比例不同时，比较计算的炉渣组成与所述目标组成比例，以确定特定的复合还原剂的混合比例；以及当计算的炉渣组成与所述目标组成比例基本上相同时，确定相应的复合还原剂作为最终还原剂。 2.根据权利要求1所述的方法，其中在设定目标组成比例时，具有目标组成比例的炉渣包含氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)作为组分。 3.根据权利要求1所述的方法，其中在计算反应产物时，计算炉渣中的氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的重量(g)，且在计算炉渣的组成时，计算经还原的炉渣中的氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的含量(重量％)。 4.根据权利要求1所述的方法，其中在设定目标组成比例时，当将炉渣中的氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的总量设定为100重量％时，目标组成比例设定为39.5至40.5重量％的氧化钙(CaO)、39.5至40.5重量％的二氧化硅(SiO2)，和19.5至 20.5重量％的氧化铝(Al2O3)。 5.根据权利要求4所述的方法，其中在确定特定的复合还原剂时，复合还原剂包含铝(Al)、钙(Ca)、硅(Si)、碳(C)和铁(Fe)。 6.根据权利要求5所述的方法，其中在确定特定的复合还原剂时，在复合还原剂的组分比例中，将在供应特定的复合还原剂之后的反应的炉渣中的氧化镁(MgO)的含量比例设定为预定值。 7.根据权利要求6所述的方法，其中当将复合还原剂中的铝(Al)、钙(Ca)、硅(Si)、碳(C)和铁(Fe)的总量设定为100重量％时，复合还原剂确定为具有7.5至37重量％的铝(Al)，19.5至28.5重量％的钙(Ca)、37至55.5重量％的硅(Si)、0.2至0.4重量％的碳(C)，和6.3至9.8重量％的铁(Fe)的组成比例。 8.根据权利要求7所述的方法，其中在确定特定的复合还原剂时，确定基于复合还原剂的总重量的炉渣形成剂的输入，石灰(氧化钙)用作炉渣形成剂，且石灰基于特定的复合还原剂的总重量(100重量％)以20～64重量％的量供应。
说明书全文	用于还原炉渣的方法技术领域 [0001] 本发明涉及一种还原炉渣的方法，更特别地涉及一种还原炉渣的方法，通过所述方法，炉渣的还原作用可通过将优化的还原剂供应至由炼铁或炼钢过程产生的炉渣而得以改进。 [0002] 本申请要求2012年1月31日提交的韩国专利申请No.10-2012-0009773和2012年11月28日提交的韩国专利申请No.10-2012-0136365的权益，所述申请以全文引用的方式并入本申请。背景技术 [0003] 通常，炉渣为由钢精炼过程必然产生的产物。炉渣在炼铁过程中由铁矿石的脉石或焦炭必然产生，并在炼钢过程中由氧化物必然产生，所述氧化物通过熔融铁或熔融钢或为了精炼的目的而添加的辅助材料的氧化和脱氧而形成。 [0004] 作为相关技术，韩国专利申请公开No.10-1999-0018912(公开日：1999年3月15日)公开了一种回收经还原的炉渣的方法。发明内容 [0005] 技术问题 [0006] 本发明的目的在于提供一种还原炉渣的方法，其中将优化的还原剂供应至由炼铁或炼钢过程产生的炉渣中，以改进炉渣的还原作用，由此增加炉渣中的有价值的金属的回收量。 [0007] 技术方案 [0008] 为了实现如上目的，本发明的一个方面提供了一种还原炉渣的方法，所述方法包括如下步骤：检查待还原的炉渣的组分，并设定还原之后的目标组成比例；根据设定的目标组成比例确定多种还原剂的复合还原剂的混合比例和输入量，以确定复合还原剂；以及将所述复合还原剂供应至熔融炉渣中以还原炉渣。 [0009] 有益效果 [0010] 根据本发明的还原炉渣的方法的优点在于，使用两种或更多种类型的复合还原剂，并计算和使用取决于对应的炉渣的复合还原剂的最佳混合比例和输入量，由此使炉渣的还原作用达到最大，并有效利用各种类型的还原剂。 [0011] 此外，根据本发明的还原炉渣的方法的优点在于，增加了炉渣中的有价值的金属的回收量，且各种类型的还原剂被有效用于还原炉渣，由此降低了成本。附图说明 [0012] 图1为显示了根据本发明的还原炉渣的方法的框图。 [0013] 图2为显示了取决于炉渣的组成的炉渣的熔点的图，其中炉渣的熔点用于设定目标组成比例。 [0014] 图3为显示了根据本发明的确定复合还原剂的步骤的流程图。 [0015] 附图中的附图标记的描述 [0016] S100：设定目标组成比例的步骤 [0017] S200：确定复合还原剂的步骤 [0018] S300：还原炉渣的步骤 [0019] S210：确定混合比例的步骤 [0020] S220：计算输入量的步骤 [0021] S230：计算反应产物的步骤 [0022] S240：计算炉渣组成的步骤 [0023] S250：比较组成比例的步骤 [0024] S260：确定还原剂的步骤具体实施方式 [0025] 最佳模式 [0026] 下文将参考附图详细描述本发明的优选实施方案。 [0027] 参照图1，根据本发明的还原炉渣的方法包括检查待还原的炉渣的组分，并设定还原之后的目标组成比例的步骤(S100)。 [0028] 用于本发明中的炉渣为通过在电炉中废钢熔化而产生的炼钢炉渣，并具有如下表1中给出的组成比例。 [0029] [表1] [0030] [0031] 炉渣中的其他组分可为P2O5、S、FeO3、CrO3和TiO2，且炉渣可包含P2O5、S、FeO3、CrO3和TiO2中的至少一者。 [0032] 在设定目标组成比例的步骤(S100)之后，基于设定目标组成比例而确定多种还原剂的复合还原剂的混合比例和输入量，以确定复合还原剂(S200)，然后将确定的复合还原剂供应至熔融炉渣以还原炉渣(S300)。 [0033] 炉渣必然由炼铁过程和炼钢过程产生，待还原的主要炉渣组分可为FeO、Fe2O3、MnO和P2O5。用于还原炉渣的还原剂的元素可为钙(Ca)、铝(Al)、二氧化硅(Si)、碳(C)等。典型的还原剂的例子可包括金属铝(Al)、CaSi-30、FeSi、SiC、石墨等。 [0034] 对还原发挥影响的主要炉渣组分可为氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)。图2为显示了取决于炉渣中的氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和Al2O3的组分比例的炉渣的熔点的图。粘度线可在图中表示，尽管它们在图2中未显示。在炉渣的还原反应中，炉渣的熔点和粘度为重要的因素。作为炉渣的主要组分的氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)对炉渣的熔点和粘度具有影响。 [0035] 在图2中，炉渣中的氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的最佳组成比例可作为目标点P表示。目标点P可以以复数表示，并且为还原之后的目标组成比例。 [0036] 在设定目标组成比例的步骤(S100)中，检查炉渣中的氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的当前组分比例，将炉渣的当前组分比例的最接近的组成比例设定为相应的目标组成比例。 [0037] 当将在供应还原剂之后反应的炉渣中的氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的总量设定为100重量％时，目标组成比例可设定为39.5至40.5重量％的氧化钙(CaO)、39.5至40.5重量％的二氧化硅(SiO2)，和19.5至20.5重量％的氧化铝(Al2O3)。根据图2，可以确定炉渣的粘度和熔点在目标点P处为最低。 [0038] 为了加速经还原的金属和炉渣之间的相分离，炉渣必须保持为熔融态，且炉渣的熔点必须低于工作温度。在目标点p处，粘度和熔点最低，且经还原的金属的还原效率最高。 [0039] 同时，参照图3，确定复合还原剂的步骤(S200)包括如下步骤：(S210)确定多种复合还原剂的混合比例和特定的复合还原剂中的还原剂的混合比例；(S220)基于待还原的炉渣的量，计算特定的复合还原剂的输入量和炉渣形成剂的输入量；(S230)计算在供应特定的复合还原剂之后，通过炉渣与特定的复合还原剂的反应而获得的反应产物；(S240)计算由反应产物改变的炉渣的组成；(S250)当计算的炉渣组成与目标组成比例不同时，比较计算的炉渣组成与目标组成比例，以确定特定的复合还原剂的混合比例；和(S260)当计算的炉渣组成与目标组成比例基本上相同时，确定相应的复合还原剂作为最终还原剂。 [0040] 通过使用两种工业还原剂(A和B)如下描述确定它们的混合比例的步骤(S210)。 [0041] 还原剂A的混合比例(Rmix)通过如下等式1限定： [0042] [等式1] [0043] [0044] WA：还原剂A的重量(g) [0045] WB：还原剂B的重量(g) [0046] 基于如上等式1，还原剂B的重量(WB)由如下等式2限定： [0047] [等式2] [0048] [0049] 其中混合两种工业还原剂(A和B)的复合还原剂中的具体的元素或氧化物(M)的含量由如下等式3限定： [0050] [等式3] [0051] [0052] ％M：组分M在复合还原剂中的平均含量(重量％) [0053] ％MA：组分M在还原剂A中的含量(重量％) [0054] ％MB：组分M在复合还原剂B中的含量(重量％) [0055] 基于如上等式3与等式2之间的关系，包含于复合还原剂中的组分M的平均含量通过如下等式4计算。 [0056] 在本文，组分M可为Ca、Al、Si或C，其为还原剂中的还原组分。 [0057] [等式4] [0058] [0059] 包含于两种类型的工业还原剂A和B中的组分M的平均浓度由组分A和还原剂的混合比例计算。 [0060] 在计算复合还原剂和炉渣形成剂的输入量的步骤(S220)中，根据待还原的炉渣的量而确定复合还原剂的输入量和炉渣形成剂的输入量。在此情况中，首先，计算输入量确定指数K。 [0061] 基于复合还原剂中的钙(Ca)、铝(Al)、硅(Si)或碳(C)的含量(重量％)，通过如下等式5计算输入量确定指数K。 [0062] [等式5] [0063] [0064] MCa：钙(Ca)的原子量(g/mol) [0065] MAl：铝(Al)的原子量(g/mol) [0066] MSi：硅(Si)的原子量(g/mol) [0067] MC：碳(C)的原子量(g/mol) [0068] ％Ca：Ca在复合还原剂中的含量(重量％) [0069] ％Al：Al在复合还原剂中的含量(重量％) [0070] ％Si：Si在复合还原剂中的含量(重量％) [0071] ％C：C在复合还原剂中的含量(重量％) [0072] 还原剂的输入量(Wred)使用如上输入量确定指数K由如下等式6表示： [0073] [等式6] [0074] [0075] -MnO基于1摩尔氧化铁(FeO)以N mol的量包含，P2O5基于1摩尔FeO以N mol的量包含。 [0076] 同时，石灰(CaO)用作炉渣形成剂，石灰(CaO)的输入量由如下等式7表示： [0077] [等式7] [0078] [0079] MCao：CaO的原子量(g/mol) [0080] MSiO2：SiO2的原子量(g/mol) [0081] MAl2O3：Al2O3的原子量(g/mol) [0082] ％CaO：石灰中的CaO的含量(重量％) [0083] ％Al2O3：石灰中的Al2O3的含量(重量％) [0084] ％SiO2：石灰中的SiO2的含量(重量％) [0085] 如下等式8至10为用于计算如上等式7的步骤。 [0086] 如上α称为每1摩尔FeO所需的石灰量(α摩尔)，并由如下等式8表示。 [0087] [等式8] [0088] α＝P/R [0089] 如上P由如下等式9表示。 [0090] [等式9] [0091] [0092] 如上R由如下等式10表示。 [0093] [等式10] [0094] [0095] -每1摩尔FeO使用N摩尔的Al2O3，且每1摩尔FeO使用N摩尔的SiO2。 [0096] 计算反应产物的步骤(S230)由如下等式11至13表示。在本文，分别计算影响炉渣的还原的CaO、SiO2和Al2O3的重量(g)。 [0097] [等式11] [0098] [0099] [等式12] [0100] [0101] [等式13] [0102] [0103] 此外，计算反应之后炉渣的组成的步骤(S240)由如下等式14至16表示。在本文，使用在步骤(S230)中分别计算的CaO、SiO2和Al2O3的重量(g)。 [0104] [等式14] [0105] [0106] [等式15] [0107] [0108] [等式16] [0109] [0110] 作为参考，包含复合还原剂和炉渣形成剂的炉渣的一般还原反应式由如下反应式1表示： [0111] [反应式1] [0112] [0113] 在比较组成比例的步骤(S250)中，将如上计算的氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的组成比例与炉渣的目标组成比例进行比较。 [0114] 在此情况中，当如上计算的氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的组成比例与炉渣的目标组成比例相同时，在确定还原剂的步骤(S260)中确定最终还原剂。此外，当如上计算的氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的组成比例与炉渣的目标组成比例不同时，重复确定混合比例的步骤(S210)、计算还原剂和炉渣形成剂的输入的步骤(S220)、计算反应产物的步骤(S230)、计算炉渣的组成的步骤(S240)和比较组成比例的步骤(S250)。 [0115] 在本发明中，在确定复合还原剂的步骤中，当将在供应还原剂之后反应的炉渣中的氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的总量设定为100重量％时，确定复合还原剂，使得其具有如上目标组成比例，即39.5至40.5重量％的氧化钙(CaO)、39.5至40.5重量％的二氧化硅(SiO2)和19.5至20.5重量％的氧化铝(Al2O3)的组成比例。此外，在确定复合还原剂的步骤中，当将炉渣中的氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的总量设定为100重量％时，确定组分比例，从而将在供应复合还原剂之后反应炉渣中的氧化镁(MgO)的含量比例设定至预定值，并确定复合还原剂，使得其具有39.5至 40.5重量％的氧化钙(CaO)、39.5至40.5重量％的二氧化硅(SiO2)和19.5至20.5重量％的氧化铝(Al2O3)的组成比例。例如，固定氧化镁(MgO)，使得其在供应还原剂之后的炉渣中的组成比例为7重量％。其原因在于氧化镁(MgO)影响炉渣的粘度和熔点。此外，可基于氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的总重量预定供应还原剂之后氧化镁(MgO)的组分比例。即，将氧化镁(MgO)的组分比例设定在预定范围内。例如，当将相对于氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的总重量(100重量％)的氧化镁(MgO)的组分比例为100重量％时，确定目标组成比例。在此情况中，优选的是，当基于氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的总重量(100重量％)的氧化镁(MgO)的组分比例为 10重量％时，目标组成比例为氧化钙(CaO)40重量％，二氧化硅(SiO2)40重量％，氧化铝(Al2O3)20重量％。 [0116] 优选地，在确定复合还原剂的步骤中确定的复合还原剂可包含铝(Al)、钙(Ca)、硅(Si)、碳(C)和铁(Fe)。 [0117] 当将复合还原剂中的铝(Al)、钙(Ca)、硅(Si)、碳(C)和铁(Fe)的总量设定为100重量％时，确定复合还原剂，使得其具有7.5至37重量％，19.5至28.5重量％的钙(Ca)、37至55.5重量％的Si、0.2至0.4重量％的C和6.3至9.8重量％的铁(Fe)的组成比例。 [0118] 此外，在确定复合还原剂的步骤中，确定基于复合还原剂的总重量的炉渣形成剂的输入，且石灰(氧化钙)用作炉渣形成剂。 [0119] 基于复合还原剂的总重量(100重量％)，可以以20～64重量％的量供应石灰。 [0120] 本发明的实施例如下。由这些实施例确定，炉渣的目标组成比例由本发明的复合还原剂的组成和范围满足。 [0121] 根据每个实施例的炉渣的组成在如下表2中给出。 [0122] [表2] [0123] [0124] 由如下表3可以确定，在供应复合还原剂之后反应的每个实施例的炉渣中MgO的含量比例固定在预定值下，同时氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的含量比例与如上目标组成比例相同。 [0125] 即，在确定复合还原剂的步骤中，确定复合还原剂的输入和组分比例，使得在供应复合还原剂之后反应的炉渣中的氧化镁(MgO)的含量比例固定在预定值下，且同时氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的含量比例与如上目标组成比例相同。 [0126] 当将在炉渣与复合还原剂的反应之后氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的总量设定为100重量％时，炉渣的组成为氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的组分比例。 [0127] 此外，当将铝(Al)、钙(Ca)、硅(Si)、碳(C)和铁(Fe)的总量设定为100重量％时，如下表3中给出的复合还原剂的组成为铝(Al)、钙(Ca)、硅(Si)、碳(C)和铁(Fe)的组分比例。 [0128] 此外，固定如下表3中给出的炉渣组成中的氧化镁(MgO)的组分比例，从而基于氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的总量(100重量％)，氧化镁(MgO)以10重量％的量包含。 [0129] [表3] [0130] [0131] [0132] 由表3可以确定，本发明的复合还原剂可通过在目标组成比例下使炉渣反应而改进和最大化还原作用。 [0133] 同时，在根据本发明的还原炉渣的方法中，将在确定复合还原剂的步骤(S200)中确定的复合还原剂引入炉渣中，以在还原炉渣的步骤(S300)中还原炉渣。 [0134] 根据本发明的还原炉渣的方法的优点在于，使用两种或更多种类型的复合还原剂，并计算和使用取决于对应的炉渣的复合还原剂的最佳混合比例和输入，由此使炉渣的还原作用达到最大，并有效利用各种类型的还原剂。 [0135] 此外，根据本发明的还原炉渣的方法的优点在于，增加了炉渣中的有机金属的回收量，且各种类型的还原剂被有效用于还原炉渣，由此降低了成本。 [0136] 尽管为了说明的目的而公开了本发明的优选实施方案，但本领域技术人员应当理解，在不偏离如所附权利要求书所公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、增加和替换是可能的。

意见反馈