浅析钢渣热闷装置爆炸原因及控制措施(付仑、曾礼俊)

浅析钢渣热闷装置爆炸原因及控制措施

三利车间--曾礼俊

简述：介绍炼钢转炉钢渣的产生，钢渣的化学成分及热闷处理工作原理，热闷装置内可燃气体的形成、可燃气体发生爆炸的条件，分析热闷装置的爆炸原因并提出几点安全控制的措施。

关键词：钢渣热闷爆炸安全控制钢渣用途

1.前言

随着钒钛科技技术创新，开启一键启动炼钢模式，钢铁产能不断提高，炼钢渣的数量随之增加，炼钢渣的“回收循环再利用”成为钢铁行业降本增效，实现可持续发展的重要途径。钢渣处理技术的成熟利用，已成功应用于生产实践中，最具有代表性的是钢渣热闷处理工艺技术，通过热闷处理的钢渣具有稳定性好，大量用于建材，水泥、烧结辅料，同时更适用于当前环保要求，减少环境污染。我厂于2012年开始对钢渣进行热闷处理工作。在热闷因处理不当极易发生钢渣打炮事故，严重时会危及员工生命安全，通过几年的不断探索，分析、总结热闷处理钢渣工艺技术，对如何杜绝钢渣热闷处理过程中的安全技术要领进行分享。

2.转炉钢渣的产生

炼钢过程实质是一个氧化过程，将铁水及废钢中过剩的碳被氧化，燃烧成CO气体逸出，以及利用氧气氧化生铁中的Si、Mn 、P、Mg等元素，并在高温下与石灰石、白云石、萤石等起反应熔化成两个互不熔解的液相（一个是钢液一个是钢渣液），当探头测得达到预定的含碳量时，即停止吹氧并出钢。由于钢和钢渣的密度不同而分离，转炉内下部为钢液，上表层则为钢渣。钢渣中的含渣钢量大约在8﹪至10﹪，钢的含碳量在0．0218％－2.11％，炼钢的这个实质也就足以说明，转炉钢渣中是含有一定量的碳元素存在。

2.1转炉钢渣主要化学成分（单位：%）表1：取与2017.9.1参考

该工艺过程是将热融1500℃左右的钢渣倾翻在热闷池内，通过自动化喷水系统对钢渣进行喷水处理，利用钢渣自身余热产生大量饱和蒸汽，使钢渣中F-CaO和F-MgO快速消解导致钢渣裂解粉化，进而再处理后的钢渣进行筛分、磁选、提纯、让金属充分回收，降低尾渣中含铁量，实现资源再利用。

3．热闷装置产生可燃气体的形成

转炉钢渣中是含有一定量的碳元素存在，每当装渣入池过于集中，或者有大块渣入池时，造成钢渣中过剩的碳元素就不能充分燃烧，同时在高温的钢渣打水过程中，会产生大量且高浓度的蒸汽，导致热闷池内氧气分子急剧减少，这些条件就为水煤气

的产生奠定了基础。因为水(H

2O)的分子里有一个氧(O)原子和两个氢(H)原子，水一遇

上火热的碳（C），氧原子立刻被碳（C）夺走了，结果生成一氧化碳(CO)和氢气(H

2)。

一氧化碳和氢气都是会燃烧的气体，工业上把这样的混合气叫“水煤气”。

水蒸气通过炙热的碳，就会引起水蒸气的分解，生成一氧化碳和氢气，其反应式

如下：C+H

2O高温→CO+H

2

(主反应)

C+2H

2

O高温→CO

2

+2H

2

(主要副反应)

CO和H

2都是无色无味的易燃气体，在现场的人员是无法闻到的。这也就验证了在作业现

场，高温钢渣入池后分层打水降温时有燃烧火焰产生这一现象。另外，这也就可以解释有时候在热闷后期，热闷池盖上面排气阀产生燃烧火焰和有时在热闷前期时热闷池的水封槽周围缝隙里有燃烧火焰的发生原因了。

4.可燃气体发生爆炸的条件

爆炸是人们日常生活中经常见到的现象。一般认为，物质发生急剧变化并放出大量的能量对周围介质做机械功，同时可能伴随有声、光、热效应的现象，称为爆炸。

当可燃性气体（蒸气）或可燃性粉尘与空气（氧气）混合并达到一定浓度时，遇到火源就会发生爆炸。这些可燃物质与空气所形成的爆炸混合物能够发生爆炸的浓度范围，叫做爆炸极限。通常用可燃物质在爆炸混合物中的体积百分比来表示，有时也用每立方米或每升混合物中含有可燃物质若干克来表示。

爆炸极限说明可燃气体（蒸气）或粉尘与空气的混合物并不是在任何比例下都有可能发生爆炸的，它有一个最低的爆炸浓度棗爆炸下限，和一个最高的爆炸浓度棗爆炸上限。只有在这两个浓度之间，才有爆炸的危险。如果可燃物质在混合物中的浓度低于爆炸下限，由于空气所占的比例很大，可燃物质浓度不够，因而遇到明火，既不会爆炸，也不会燃烧。如果可燃物质在混合物中的浓度高于爆炸上限，由于含有大量的可燃物质，空气不足，缺少助燃的氧气，遇到明火，虽然不会爆炸，但接触空气却能燃烧。

4.1 一氧化碳爆炸的条件

一氧化碳爆炸条件总共有一下四点，缺少一个都不会发生爆炸的：第一，达到爆炸极限（12.5%-74.2%）；第二，温度到达一氧化碳的着火点（650℃）；第三，有足够的氧气供给燃烧；第四，空间有限。

4.2氢气爆炸的条件

氢气加上氧气在爆炸极限范围(4%-75%)内遇到明火之后在短时间之内产生大量的水蒸气，使得体积急剧膨胀，发生爆炸。

5.热闷装置爆炸原因

将高温转炉钢渣倾翻到热闷池内，当装渣量达到70～80%时，然后盖盖后给水封槽加水进行密封，挂好安全挂钩。最后，开始打水产生大量水蒸气进行热闷作业。

在热闷前期，温度高产生大量的水蒸气，水蒸气密度较大，大部分水蒸气通过烟囱排出，可减少热闷池内压力，随着打水次数的增加，热闷池内的水蒸气也发生变化，逐渐减少，而可燃气体一氧化碳的密度就大于这个时段水蒸气的密度，如果在密闭的空间集聚增加一氧化碳气体，周边有可燃物，就会发生爆炸，造成人员、设备损坏。

6.热闷装置的安全控制

经过长期对热闷现场进行探索、分析、总结，热闷过程中安全措施。1、热闷池作业现场严禁动火作业，杜绝有着火源。2、严禁相邻池入渣。3、严禁过大的渣块在池内，使其燃烧充分，降低碳元素含量。4、保持烟囱排气阀的畅通，促进水蒸气顺利排出。5、热闷池排水口保持畅通，在热闷过程中多余的水排出热闷池。6、水封槽在热闷过程中保持相应的水位，杜绝在热闷过程中水蒸气外溢。7、热闷盖严禁变形，在热闷过程中要求密封，减少在热闷时热闷池内泄压。8、每入池一个液态渣锅，挖掘机必须搅拌均匀打水急冷，使得钢渣中C与空气接触充分燃烧，另外，热闷池内每装一罐红渣后，就给打一定量的水进行急冷，使得产生的可燃气体能够提前及时的排出，然后用挖掘机彻底搅拌一次，使钢渣中的C充分与空气中的氧气接触燃烧，这样可以有效降低热闷池在盖盖后，池内产生的可燃气体浓度。

7.钢渣用途:

钒钛科技对钢渣热闷进行技术攻关，热闷处理的钢渣，具有稳定性好，可回收金属

循环再利用，建材水泥、烧结作为原辅料，对钢渣的综合再利用价值，同时降低炼钢吨

钢成本。