[发明专利]一种转炉渣的综合利用方法

权利要求书

1.一种转炉渣的综合利用方法，其特征在于：所用原料有含游离氧化钙以重量百分比占≥3％，且钙元素的总量以重量百分比占23％～38％，且铁元素的总量以重量百分比占8％～28％的转炉渣，其工艺步骤为：

(1)转炉渣的预处理：将转炉渣破碎并粉磨得到直径50～170μm的粉末，置于碳酸钠溶液中进行搅拌溶解反应，溶解反应温度为20～80℃，溶解反应时间为20～70min，碳酸钠溶液中碳酸钠的重量为转炉渣粉末中游离氧化钙重量的1.7～1.9倍，水的重量为转炉渣粉末重量的2～4倍；反应后的混合液静置沉降并过滤，得到氢氧化钠溶液和转炉渣滤渣，氢氧化钠溶液经加热蒸干得到氢氧化钠；

(2)柠檬酸溶解反应和过滤：将步骤(1)所得的转炉渣滤渣置于柠檬酸溶液中进行搅拌溶解反应，溶解反应温度为10～50℃，溶解反应时间为20～70min，柠檬酸溶液中柠檬酸的重量为转炉渣粉末重量的1.1～1.5倍，水的重量为转炉渣粉末重量的4～10倍；反应后的混合液静置沉降并过滤，得到滤液1和固相，其中固相包括上层沉淀物和下层残渣，其中上层沉淀物的成分为柠檬酸钙，外观为白色，且密度比滤液1大，但比下层残渣小；下层残渣外观为灰褐色，与上层沉淀物的颜色相差明显；用药匙将上层沉淀物从固相中分离出，得到柠檬酸钙，在操作过程中，上层沉淀物和下层残渣交界的部分不分离，仍保留在下层残渣中，避免将上层沉淀物和下层残渣交界的部分混入上层沉淀物柠檬酸钙，以保证柠檬酸钙的纯度；

(3)水解反应：将步骤(2)所得的滤液1加热进行水解反应，反应温度为65～95℃，反应时间为50～120min，使滤液1中的含铁化合物水解，生成氢氧化铁，反应后的混合液静置沉降并过滤，得到沉淀物1和上清液1；上清液1循环至步骤(2)代替柠檬酸溶液进行再次利用；

(4)硫酸溶解反应和过滤：将步骤(2)所得的下层残渣置于水中，向水中加入市售硫酸，并进行搅拌溶解反应，溶解反应温度为40～85℃，溶解反应时间为20～70min，以纯H₂SO₄计的硫酸的重量为转炉渣粉末重量的0.9～1.5倍，水的重量为转炉渣粉末重量的4～16倍；反应后的混合液静置沉降并过滤，得到滤液2和最终残渣，最终残渣为水泥添加剂；

(5)铁的沉淀反应：先向步骤(4)所得的滤液2中加入柠檬酸，再加入氧化镁，同时在20～70℃下搅拌，使氧化镁溶解，直至pH为4.5～6.4，得到沉淀物2和上清液2，其中沉淀物2的成分为氢氧化铁，上清液2的成分为硫酸镁，上清液2回收用于代替步骤(4)中的水，如此循环利用，使硫酸镁在上清液2中富集，直至上清液2中硫酸镁浓度达到160～310g/L；

(6)氧化铁的制备：将步骤(3)所得的沉淀物1和步骤(5)所得的沉淀物2混合，在700～860℃灼烧30～80min，得到氧化铁；

(7)镁的硫酸盐的制备：将经由步骤(5)和步骤(4)循环利用后已经富集硫酸镁所得的上清液2在40～120℃加热蒸发水分，使上清液2中的硫酸镁结晶析出，得到镁的硫酸盐。

2.根据权利要求1所述的一种转炉渣的综合利用方法，其特征在于：在步骤(1)中，转炉渣中的游离氧化钙转化为碳酸钙，转化率90％以上；碳酸钙进入转炉渣滤渣。

3.根据权利要求1所述的一种转炉渣的综合利用方法，其特征在于：步骤(2)所得柠檬酸钙中的以重量计的钙元素含量占转炉渣中钙元素的总量60％以上，柠檬酸钙的重量纯度95％以上；步骤(2)所得的滤液1含有含铁化合物。

4.根据权利要求1所述的一种转炉渣的综合利用方法，其特征在于：步骤(3)所得上清液1含有柠檬酸；沉淀物1的成分为氢氧化铁。

5.根据权利要求1所述的一种转炉渣的综合利用方法，其特征在于：步骤(4)所得的滤液2含有硫酸镁，同时含有铁的硫酸盐。

6.根据权利要求1所述的一种转炉渣的综合利用方法，其特征在于：步骤(5)柠檬酸的以重量计的加入量为滤液2中硅元素含量的6.5～8倍。

7.根据权利要求1所述的一种转炉渣的综合利用方法，其特征在于：步骤(6)所得的产物氧化铁中的铁元素重量含量占转炉渣中铁元素的总量80％以上。