[发明专利]一种利用转炉钢渣制备磷酸盐富集相的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢渣高温改性方法，主要涉及一种利用转炉钢渣制备磷酸盐富集相的方法。

背景技术

钢渣是炼钢过程的副产品之一，产率为粗钢量的10％～20％。钢渣的成分范围为CaO 36.24～53.02％，SiO₂ 9.10～24.79％，FeO 5.56～37.13％，P₂O₅ 0.801～2.15％，Fe₂O₃ 8.81～27.59％，Al₂O₃和MgO 5％左右及其他微量元素。2005年以来中国钢产量升至世界首位，每年产生大量钢渣。随着我国钢产量的与日俱增，钢渣的产量一直居高不下，大部分钢渣选铁后堆置而未被利用，虽然现在有意识的在开发少渣炼钢工艺，但是钢产量的基数过大，再加上过去钢渣的累积，造成大量的钢渣被堆积和废弃，由此也造成了大量有价元素的流失。

目前钢铁企业对这部分固废资源尚没有好的处理办法，有些企业只能很少量地配加到烧结或炼钢过程使用，其资源化利用速度很缓慢，将造成未被利用的含磷炉渣越来越多。如长期堆积和存放，不仅占用土地资源，还严重影响生态环境(破坏土壤、植被，污染空气、水源和周围环境)。钢渣只有在冶金领域的再利用才可从根本上实现钢渣在企业内部的循环,促进节能减排。钢渣中含有大量的磷元素，简单地将钢渣在冶金过程内部进行循环利用，必然造成磷元素在铁水中循环富集，增加冶炼环节负担。目前，国内外研究的转炉钢渣除磷方法主要有浮选法(Hitoshi O,Akira I,Tamenori M.Removal ofPhosphorus from LD Converter Slag by Floating Separation of Dicalcium Silicate During Solidification.Transaction ISIJ,1981,21:135)、磁选法(Fujita T,Iwasaki L.Phosphorus Removal from Steelmaking Slags Slow Cooled in a Non Oxidizing Atmosphere by Magnetic separation/Flotation.Transactions of the ISS,1989,1,47)、还原法(李光强,张峰,张力,等.高温碳热还原进行转炉渣资源化的研究.材料与冶金学报,2003,2(3):167。王书桓,吴艳青,刘新生,等.硅还原转炉熔渣气化脱磷实验研究.钢铁,2008,43(2):31)等。以上方法技术均可以在一定程度上实现钢渣中磷的有效分离，但这些转炉钢渣除磷技术的开发，没有充分考虑到磷的回收及高效利用。为提高钢渣中富磷相的附加值，在钢渣分离除磷的过程中，有必要对钢渣中的磷进行富集回收。实现钢渣中磷元素的有效富集，为富磷相的分离提供基础保障，最终为钢渣的循环利用，实现钢渣零排放。

钢渣中回收高品位磷资源，需要对钢渣进行改质处理以实现磷的充分富集。然后将其中富磷相分离出去，其余的尾渣部分即可返回循环利用。磷酸盐的选择性结晶分离就是让钢渣中的磷富集，然后富磷相长大，为后续磨矿和富磷相的分离打下基础。其中，利用出渣过程中的钢渣自身所携带的物理显热对钢渣进行熔融改质，可节约能源消耗，降低改质成本。

发明内容

本发明目的在于结合我国现有资源，充分利用及促进固体废弃物资源化再利用，选择了固体废弃物钢渣来改性处理，将钢渣中的磷富集在磷富集相中，不仅充分利用了现有资源，同时也减少了固体废弃物带来的污染，大大降低生产成本。

本发明中所述的利用转炉钢渣制备磷酸盐富集相方法，其是在1500℃～1600℃下，将转炉钢渣与酸性改性剂以质量比1:4～11的比例混合，高温下保温1h充分熔融，然后冷却结晶，得到磷酸盐富集相。

本发明中所述的转炉钢渣与酸性改性剂混合后，所得的渣中成分配比满足CaO/SiO₂＝1.3～1.5,(％Fe_tO)/(％CaO)＝0.4～1。

本发明中所述冷却结晶过程为⑴使熔融钢渣先降温至1100℃～1300℃之间，保温0.5～3h，然后水冷至室温。⑵冷却过程中降温速率控制在0.5～5℃/min之间，然后迅速水冷至室温。