[发明专利]一种钢渣高效综合利用的方法

说明书

技术领域

本发明属于钢渣利用技术领域，特别是涉及一种钢渣高效综合利用的方法，将钢渣在直接还原、熔分过程中脱磷，且同时利用钢渣中碱性熔剂的方法；含铁固废综合利用的非高炉炼铁过程。

技术背景

中国是钢铁产能大国，钢企平均每生产1t钢将产生约120～150kg钢渣。同时，火法冶金是目前最主要的炼铜、炼镍流程，其渣量约为金属产量的2倍。由于冶金含铁废渣具有铁品位低、渣量大的特征，目前主要采取堆放的方式处理，造成资源浪费的同时，还带来了严重的环境问题。

铜渣/镍渣中铁主要以铁橄榄石的形态存在，采取还原熔分工艺进行处理时需要配入大量的石灰改善还原熔分过程，造成熔分渣量大、能耗高。钢渣具有可回收的铁元素，同时由于其较高的碱度，可以作为碱性熔剂使用，但磷的富集限制了钢渣在冶金流程内的循环利用。采取还原方式对钢渣进行脱磷处理时，存在还原温度高且磷脱除率低的问题，需要添加酸性熔剂降低碱度促进磷的还原。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢渣高效综合利用的方法，在不添加任何熔剂的情况下，通过调整含碳球团中铜渣/镍渣与钢渣的比例，探讨了酸性固废与钢渣的搭配使用对含碳球团还原和熔分的影响，研究了不同配比条件下铁、磷的还原以及熔分后铁的收得情况，为固体废弃物的综合利用提供了新的途径。

本发明是将钢渣磨细后与碳质还原剂、酸性固废混合制备含碳球团，钢渣与酸性互为熔剂，分别促进磷和铁氧化物的还原，实现铁、磷的同步回收。具体工艺及在工艺中控制的技术参数如下

a以钢渣、酸性固废、碳质(钢渣与酸性固废混合物的碱度R＝1.0～1.2，含碳球团试样碳氧摩尔比C/O＝1.2～1.5，其中氧包括磷氧化物和铁氧化物中的氧)还原剂为原料制备含碳球团，不添加其它的任何熔剂；

b含碳球团在1200℃～1300℃的温度范围内还原20mins～30mins，制备金属化球团；

c金属化球团在1400℃～1500℃的温度区间内熔分40mins～60mins(熔分，即物料完全熔化后完成熔渣与铁水的分离)，得到高磷铁水与熔分渣；

d熔分渣部分(60kg～80kg/tFe)回收并添加一定量(70kg～90kg/tFe)的石灰，在1600℃～1650℃对高磷铁水进行脱磷，使磷富集于钢渣中(其中，脱磷转炉中渣钢质量比按15％计算)；

e钢渣返回造球单元进行回收利用。

含碳球团中高碱度钢渣与酸性固废互为熔剂促进相互的还原，铁与磷的还原同时进行；熔分渣在转炉脱磷过程中部分回收，降低了熔剂的用量，且提高了炉渣物理热的利用效率；脱磷钢渣循环利用，实现了钢渣的“零排放”。

本发明的优点在于，将有效改善钢渣和冶金固废的利用情况，降低环境污染的同时，产生巨大的经济效益，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为钢渣循环利用回收磷、铁的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

转炉脱磷钢渣，TFe含量为18.04％，P₂O₅含量为1.74％，自然碱度(三元)为4；云南水淬铜渣，TFe含量为40.57％，P含量为0.075％，自然碱度为0.15。分别将钢渣和铜渣研磨至粒度小于0.125mm的粉末，通过改变两者的比例调节碱度，并添加一定量的煤粉混匀后制备含碳球团。将制备好的含碳球团置于200℃烘箱内干燥4h，之后放入管式电阻炉内在1200℃还原20mins。将还原后的金属化球团研磨至小于0.125mm的粉末，通过化学滴定分析确定金属化率以及试样的磷含量。分析结果表明，碱度为1.0时试样的金属化率最高，达92％，碱度为2.0时试样中磷的还原气化脱除率最高，达到31％。

实施例2

将碱度高于2.0的含碳球团置于管式电阻炉内在1400℃还原30mins，通过化学滴定分析确定金属化率以及试样的磷含量。分析结果表明，碱度为2.0时试样中磷的还原气化脱除率为75％，碱度为4.0时试样中磷的还原气化脱除率为50％。

实施3

将碱度为0.15～1.0的含碳球团置于管式电阻炉内在1400℃保温30mins，试样熔分后得到粒铁。通过称量粒铁质量得到铁的收得率，通过化学滴定分析确定粒铁的磷含量。结果表明，在0.15～1.0的碱度范围内，碱度为1.0时粒铁的收得率最高，达到92％，粒铁中磷的还原气化脱除率为75％，碱度为2.0时试样中磷的还原气化脱除率接近55％。

实施例4

转炉脱磷钢渣，TFe含量为18.04％，P₂O₅含量为1.74％，自然碱度为4.0；金昌低镍渣，TFe含量为40.78％，P含量为0.014％，自然碱度为0.23。分别将钢渣和低镍研磨至粒度小于0.125mm的粉末，通过改变两者的比例调节碱度，并添加一定量的煤粉混匀后制备含碳球团。将制备好的含碳球团置于200℃烘箱内干燥4h，之后放入管式电阻炉内在1200℃还原20mins。将还原后的金属化球团研磨至小于0.125mm的粉末，通过化学滴定分析确定金属化率以及试样的磷含量。分析结果表明，在0.5～4.0的碱度范围内，碱度为1.0时试样的金属化率达93.5％，碱度为2.0时试样中磷的还原气化脱除率达到35％。