不锈钢渣罐处理技术
炼钢用钢包冶金炉（LMF）和不锈钢炼钢用氩氧脱碳炉（AOD）的炉渣一般倾倒在地上，然后渐渐冷却。当这种资料冷却时，就会发作相变和/或水化反响，导致体积胀大，炉渣崩解，然后发生粉尘。粉尘渣使资料处理和金属收回变得困难。空气雾化法被广泛使用于处理钢铁工业中的电弧炉渣和转炉炉渣。本文介绍了LMF和AOD粉尘构成的机理，以及干渣造粒怎么战胜倾倒和冷却缓慢的问题。干渣雾化的长处包含可以直接使渣安稳化、进步金属收回率或使金属收回更简单和完成较高的经济效益。
1简介
1.1AOD渣缓冷粉化机制
AOD渣是不锈钢出产进程所发生的炉渣，钢包冶金渣（LMF）产自二次精炼进程。AOD渣和LMF渣一般含有硅酸二钙Ca2SiO4（C2S），Ca2SiO4（C2S）在炉渣中以多种形式存在，如α，α＇H，α＇L，β和γ。在传统缓冷进程中，在600-700℃期间α-C2S发作多种固相改变成为β-C2S。在400-500℃期间β-C2S部分或悉数改变成γ-C2S。β-C2S与γ-C2S之间晶体结构和密度不同导致内部应力升高，简单使炉渣呈现粉化成为粉尘，一起还随同约10%-20%的体积增加。AOD渣缓冷粉化后构成许多粉末。别的，硅酸三钙（C3S）改变成硅酸二钙和游离氧化钙也是炉渣增加的原因，随后的水合效果（见式（1）、式（2））也使体积增加，使资料粉化进一步加聚。
3CaO·SiO2→2CaO·SiO2+CaO（1）
CaO+H2O→Ca（OH）2（2）
1.2炉渣传统处理办法
AOD渣和钢包冶金渣罐一般堆在地上缓慢冷却。常用的炉渣处理办法是带有气体处理和粉尘搜集体系的巨大防护罩，这种办法出资成本高。为了减少建筑物所占面积，常常选用水冷等加快冷却办法一起可以按捺粉尘的发生。在熔渣和夹藏金属区域用水冷却，存在着水-渣-金属蒸汽爆破的潜在可能性，具有明显的安全隐患。而AOD渣和钢包冶金渣金属含量特别高，用水冷会愈加不安全。
1.3不锈钢炉渣安稳增加剂
工业上有许多办法使不锈钢炉渣安稳化。硼酸处理是钢渣安稳十分有用的办法。硼酸盐可以与各种渣相结合在一起，但是可以防止炉渣粉化的机制是硼酸盐与C2S的结合。硼酸盐的需求量占炉渣重量的0.25%。尽管份额不大，但对钢铁出产者和钢渣处理者来说都是一项重要投入。
Engst rom于2011年曾对钢渣安稳化进行过完美的总结。他指出除了硼酸盐以外，磷酸盐也能安稳不锈钢炉渣，但需求量大幅增加，约占炉渣重量的2%。安稳不锈钢炉渣的另一个选项是增加许多的硅，调整炉渣碱度防止C2S的生成。在实践出产中溶解如此许多的硅又需求其他的渣处理工序。他以为含有残留物或金属铝的铝土矿和氧化铝可以用于安稳EAF炉的不锈钢炉渣，下降铬的浸出。BGH不锈钢厂在出产中有喷铝实践。
1.4 炉渣快速淬火
炉渣快速淬火使C3S凝聚，防止C2S的构成。并且即使现已改变成C2S的部分，也能防止从β改变到γ，因而胀大和爆裂都会最小化。当炉渣快速冷却后，晶体所占区域大幅下降，C2S的多晶体β在低温下现已安稳，可以抑止体积胀大，不会爆裂构成粉尘。
经过水和空气淬火可以完成快速冷却。高炉渣常用的处理办法是炉渣水淬工艺。该工艺使熔渣喷水快速冷却构成具有水泥功能的非晶体渣。高炉渣一般不含有金属，水淬工艺可以得到很好的管控，使用远景安全。但是AOD渣和钢包冶金渣却富含金属，含量到达重量比的50%，因而水淬工艺危险很大，不是一个可行的办法。
空气淬火现已研讨了四十年，其办法是将炉渣涣散进入空气中或用压缩空气吹散炉渣。选用螺旋盘或螺旋杯技能进行离心造粒。是一种干法造粒技能，现已用高炉渣进行过中试实验。这种办法是将熔渣抛入高速旋转盘的中心，从外部放射状的喷入，构成小液滴。这种办法尽管已在实验室取得成功，但仍有许多严重待解问题。熔融资料在旋转盘上凝聚简单使旋转盘失掉平衡，这是工业上接连出产所面对的实践问题。凝结炉渣击打旋转盘简单使盘失掉安稳性、呈现胶着或损坏，为了整理或替换盘子等会发生停机问题。因而，尽管研讨作业做了许多，投入也很大，离心造粒技能从未进行过大规划的工业化出产。
1.5 Ecomaister-Hat ch干雾化工艺
空气雾化是使AOD渣和钢包冶金渣安稳化的一种淬火技能，30年前在亚洲为安稳BOF炉渣发展起来的。该技能由一个涣散进程组成，在此进程中空气被强制经过渣流。干雾化技能示意图见图1。从炉中放出的熔渣经过渣槽或渣罐送入坐落雾化室前的喂渣器，雾化造粒机的空气喷枪在雾化室内将熔渣淬火。在雾化室内，鼓风空气使熔渣被涣散成粒一起又吹到热渣粒上使渣粒冷却，并得到热气流。冷却凝结的渣粒可以定期搜集（开机操作不接连），或接连输送到搜集室然后包装贮存或出售。收回的热废气直接进入废气处理体系或设备使废热得到使用。
由于在出产进程中没有机器设备与熔渣直接触摸。干雾化工艺相比照较简单。渣罐内熔渣流或凝结渣损坏不会对工艺运转所需求的机械设备发生损害。因而这项技能被广泛选用，用于含铁出产工艺（如电弧炉、转炉和钢包炉）和非铁出产工艺（锌和硅锰）进程的渣处理。
雾化技能首要长处包含：渣处理安全性得到改进，渣热可以收回，渣处理成本下降，最重要的是可以安稳出产出高附加值的渣产品。
2雾化技能使用于LMF炉渣
将不会冻住的炉渣用全尺度雾化体系进行了雾化处理，从该体系得到的炉渣产品与LMF缓冷渣试样进行了比较。雾化炉渣产品为圆形尺度，在0.6-5mm之间，大多数渣粒约为2mm。渣粒硬并且可以长期保持此描摹。相反，缓冷渣产品跟着时间推移会呈现爆裂。
对没有雾化缓冷的炉渣试样进行X射线衍射（XRD）剖析，发现缓冷试样的γ-C2S峰在2 θ值约为24°和33°时是可见的。别的，钙铝石（C12A7）和方镁石（MgO）用XRD图谱也能辨认到。快速冷却雾化渣的XRD剖析辨认出了钙铝石（C12A7）、方镁石（MgO）和β-C2S相。
从XRD图谱比照剖析看出，缓冷试样中有γ-C2S峰，但在雾化（淬火）试样中未发现这个相，而代之以β相继续存在。即单晶β-C2S向γ-C2S的多晶改变没有发作。正如早年文献所报导的，经过在室温取得β相，进一步改变为γ相被中止。其实，在热力学上，体系依然发现了γ相的最低能量状况。淬火导致资料被冻住，使改变动力学降速至实践出产中不可能得到的速率。关于所有的实践出产，可以以为资料在γ相是安稳的。这一修正使雾化渣得到新的使用。如Ecomaister-Hatch雾化LMF渣已使用于快速凝结水泥。
3雾化技能使用于AOD渣
3.1实验室规划
将AOD渣重熔，用实验室雾化设备将其进行空气雾化。将空气雾化和缓慢冷却的试样进行XRD比照剖析。从空气雾化试样其时取得产品与放置10天的产品比照，两种情况下AOD渣都没有呈现爆裂。渣粒即硬又圆。
从 缓 冷A O D渣XRD图谱剖析，检测出了MgO·SiO2、镁硅钙石（3CaO·MgO·2SiO2）、 方镁 石（MgO）、γ-C2S和（MgO·Al2O3）等安排，而空气雾化渣中只发现了镁硅钙石。雾化渣安稳不简单碎裂是由于没有γ-C2S存在。正如前文所解说的，快速冷却按捺了此相的改变。
3.2雾化中试
为了防止凝结渣重熔试样实验时的不确定性，最近Hatch选用直接从冶金炉中取熔渣试样在实验室条件和中试条件下进行实验。实验室实验用于评价所用成分和功能（概念的依据）的渣试样雾化工艺的可行性。中试规划雾化设备用于为全规划出产搜集数据，并为特性剖析和各类剖析提供满足的雾化渣。
从炉中排出的AOD渣温度一般在1700℃以上。关于大部分成分的炉渣来说这个温度的炉渣尚处于半液体状况。这时的炉渣对温度丢失十分灵敏，可以直接影响炉渣的物理功能。因而，若要成功处理AOD渣，雾化设备设计要合理，工艺参数要优化。
最近Hatch又与一欧洲钢铁出产商协作成功完成了AOD渣的中试实验作业。初始成果验证了雾化技能可以使炉渣安稳的才能，并以更大规划验证了实验室实验成果。
4定论
缓慢空气冷却使AOD渣和LMF渣简单粉化构成粉尘。尽管选用了粉尘按捺办法，比如常常选用的喷水、将钢渣处理区域围挡等办法，这些办法不能解决C3S向C2S和游离氧化钙的改变以及答应β-C2S向γ-C2S改变等基本问题，然后依然会导致体积胀大发生粉尘。
快速淬火可以按捺相改变，高炉渣的水淬处理是炉渣快速淬火的一种可行办法。但是AOD渣和LMF渣中金属含量较高，这两种渣不适宜选用水淬办法处理。
干法造粒也是炉渣快速淬火的一种办法，旋转盘技能现已对高炉渣处理进行过中试实验。不过这项技能依然面对着出产规划的应战，因而，该技能尽管经过了30年的许多研讨和工业实验，依然不能进行商业出产。
Ecomaister-Hatch干雾化技能也是一种干法造粒办法，现已对炼钢炉渣进行了商业化出产，被证明是一种具有使用远景的安全的无水处理炉渣的办法。搜集的实验数据标明该技能可以在全规划工业实践出产上使用。LMF渣的硅酸三钙改变成硅酸二钙和游离氧化钙最小化，也能按捺β-C2S向γ-C2S的多晶改变，因而出产的渣产品不会呈现爆裂构成粉尘。
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