[发明专利]一种转炉渣的综合利用方法

说明书

技术领域：本发明涉及冶金环保技术领域，具体涉及一种转炉渣的综合利用方法。

背景技术：

我国是钢铁工业大国，近几年我国钢铁行业快速发展。钢铁工业的进步极大地体现在提高资源的利用率，为了应对竞争局面，必须提高资源利用效率，降低污染物排量。资源和环境成为钢铁企业能否生存和发展的决定性因素。

转炉渣是钢铁企业转炉炼钢产生的废弃物，主要含有钙、铁、镁和硅元素，其中一部分钙元素以游离氧化钙的形式存在。由于转炉渣的排放造成了大量铁和钙等资源的流失，同时占用土地，也对环境造成污染，因此对它的利用已成为人们关注的焦点。

有人研究了以转炉渣为主要原料，添加其他辅助材料，利用表面成核析晶的烧结法研制出了微晶玻璃，但烧结工艺能耗高，还停留在实验室研究阶段；另外，该方法未利用转炉渣中的铁资源。

有人提出将转炉渣用作混凝土骨料，但由于转炉渣中含有一定量的游离氧化钙和氧化镁，与水或水蒸气接触时，氧化钙迅速水化，其体积可增大8％，破坏转炉渣的体积稳定性；氧化镁的水化进行得较慢，持续很长时间后，逐渐破坏转炉渣的体积稳定性。这会导致建筑物的破坏，造成严重后果，因此限制了它的使用。

有人提出将转炉渣用于烧结，但由于转炉渣中含有一定量的P₂O₅，向高炉中加入转炉渣后，转炉渣中的磷基本全部进入铁水，而铁水又供给转炉炼钢，故铁水中的磷再次进入转炉渣，这样循环冶炼造成磷在转炉渣中富集，而富集磷之后的转炉渣仍需进一步处理及资源化利用。因此，该方法未从根本上消化转炉渣。

由于转炉渣具有一定的碱性和较大的比表面积，因此有人考虑用转炉渣处理含磷废水及重金属废水。但是，处理废水之后的转炉渣含有废水中的重金属等污染物，仍需进一步处理及资源化利用；另外，该方法未能充分利用转炉渣中的铁和钙等资源。因此，该方法未从根本上消化转炉渣。

综上，目前这些综合利用转炉渣的途径都存在一些弊端，或者处理量有限，铁和钙资源利用率低，或者生产工艺能耗高，且存在二次污染。与高炉渣不同的是，因转炉渣中钙元素的质量分数较高，则很难直接利用，目前转炉渣的应用范围较窄，利用率低，且产品附加值偏低，经济效益差，故转炉渣的综合利用成为长久以来未能解决的问题。如何消除转炉渣对环境的污染、同时能够大量地利用铁和钙资源，是目前急需解决的问题。

发明内容：

发明目的：本发明提供了一种转炉渣的综合利用方法，是为了利用大量排放的转炉渣，以解决环境污染问题、充分利用铁和钙资源的目的。

技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：

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(不论钙元素和/或铁元素以何种物质存在，下同)，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；