[发明专利]一种钢渣处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢渣处理方法。特别是涉及钢渣中游离氧化钙和游离氧化镁无害化处理方法，提高钢渣利用率。

背景技术

随着我国工业化、城镇化进程的加快，工业领域的资源消耗量将进一步加大，资源和环境问题将更加突出，工业发展面临更加严峻的挑战，而进一步提高大宗工业固体废物综合利用水平将是解决资源供应、缓解环境压力的有效途径之一。2011年我国重点统计高炉渣产生量为1.5亿t，钢渣产生量为5893万t。目前高炉渣已在建材行业得到充分利用，但因钢渣中存在的游离氧化钙和游离氧化镁的长期危害，钢渣利用依然是个难题。现行的钢渣焖渣工艺虽然解决了钢渣中夹杂的金属回收，但依然没有根本消除游离氧化钙和游离氧化镁的危害问题。因此大量钢渣依然是作为工业废渣堆积存放，不仅造成了环境污染，也浪费土地资源。

发明内容

本发明提供一种工艺方法消除了转炉钢渣中游离氧化钙及游离氧化镁的危害。

转炉钢渣是转炉炼钢产生的一种废渣，出炉状态温度高达1400℃以上的液体，化学成分CaO含量约40-60％，SiO₂含量约13-20％。主要矿物相是硅酸三钙(C₃S)、硅酸二钙(C₂S)、钙铁橄榄石、游离氧化钙(f-CaO)、游离氧化镁等。由于游离氧化钙(f-CaO)、游离MgO等有害成分含量高，冷却处理后的钢渣中含有大量的结晶粗大、结构致密的游离氧化钙和游离氧化镁，这些游离氧化钙和游离氧化镁遇水后会在很长时间内持续水化并发生体积膨胀，导致钢渣利用时长期安定性极差，严重制约了钢渣的安全利用。。

高炉熔渣是高炉生产铁水时产出的一种废渣，出炉状态也是温度高达1400℃以上的液体，化学成分中CaO含量约30-40％，SiO₂含量约30-40％，反应形成的矿物主要是低钙硅酸钙。

如果将热态转炉钢渣和高炉熔渣混合在一起，并将熔渣温度保持在1300℃以上，钢渣中的游离氧化钙与和游离氧化镁就会和高炉渣中的二氧化硅组分充分反应形成安全的硅酸钙和硅酸镁，从而消除了游离氧化钙和游离氧化镁的危害。反应后的熔渣经水淬急冷、风冷或其他急冷方式急冷后，形成玻璃态固体渣或微晶固体渣，进一步加工粉磨即成水化活性较高且无短期或长期膨胀危害的能安全使用的活性冶金渣。

一种钢渣处理方法，将两种热态渣出炉后按比例直接在电炉内混合调节到合适的温度，利用电弧扰动搅拌均匀，使各种化学成分充分反应，原钢渣中的游离氧化钙和氧化镁与高炉渣中的二氧化硅组分反应生成硅酸钙和硅酸镁，消除了游离氧化钙和游离氧化镁的潜在危害。反应后的液态熔渣进行急冷(水淬或风冷或其他方式急冷)，形成水化活性较高且无短期或长期膨胀危害的玻璃态渣，可像高炉矿渣那样进一步加工用于相关建筑材料。渣中夹杂的金属铁沉淀到炉底后及时排出。

本发明技术方案原理是钢渣中的游离CaO和游离MgO可以被高炉渣中的低钙硅酸盐和二氧化硅组分吸收反应生成安全的硅酸钙和硅酸镁，从而消除了游离氧化钙和游离氧化镁的危害。将转炉钢渣和高炉熔渣混合均匀完全反应，熔渣急冷(水淬、风冷或其他急冷方式)后形成玻璃体及少量的微晶，从而形成水化活性较高且无短期或长期膨胀危害的能够安全应用的活性渣。

本方法根除了钢渣中游离氧化钙及游离氧化镁的危害，为钢渣全部利用奠定了基础。

本方法使得钢渣中夹杂的金属铁得到很好的渣铁分离，提高了金属收得率。

本方法充分利用热态熔渣的热能，以至于节约能源、减少能耗、降低成本，减少CO₂的排放，具有极高的社会和经济意义。转炉钢渣与高炉矿渣的配料重量比例为：转炉钢渣0-70、高炉矿渣30-100。

一种钢渣处理方法，含有以下步骤：

建造电弧炉，将高炉熔渣和转炉熔渣，重量比例为转炉熔渣0-70，高炉熔渣30-100，输送至电炉内，电极起弧发热，电弧扰动电炉内两种熔渣混合促进反应，

在电炉底部或下部侧边，开有除铁口，每30min-3h放出沉积的液态金属铁，

控制电极起弧，保证电弧炉内熔体温度1300℃-1600℃，保温30min-2h至碱性氧化物和酸性氧化物反应完全，

电弧炉内熔渣从出渣口流出后被急冷成玻璃态或微晶态渣，

玻璃态或微晶态渣经进一步破碎、粉磨，形成水化活性较高且无短期或长期膨胀危害的活性渣粉。

本发明的优点是有效消除了钢渣中游离氧化钙和游离氧化镁的危害，使钢渣能够安全利用，为钢渣全部利用奠定基础。