[发明专利]一种热态转炉钢渣的处置方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金环保和建材领域，特别涉及一种通过将含CO₂废气通入热态转炉钢渣后提高钢渣性能的处置方法。

背景技术

温室气体是导致全球气候变化的主要因素，CO₂气体在温室气体中占比最大，2013年我国碳排放高达100亿吨，已成碳排放第一大国。我国对于碳减排十分重视，在哥本哈根大会上向世界承诺到2020年单位GDP碳排放比2005年下降40％～50％，“十二五”期间单位GDP碳排放降低17％。但碳减排并不意味着降低经济发展速度，发展“低碳经济”是国内外在未来发展上的共识，而创新型的节能减排技术将是“低碳经济”发展的重要组成部分。

钢铁是我国工业化发展的重要基础材料，2013年我国粗钢产量已达7.79亿吨，已占全球粗钢16亿吨的近半比例。但是，钢铁业也是典型资源和能源密集型产业，这就决定了钢铁是高消耗、碳排放大户，即便是以能源高效著称的日本其粗钢碳排放也达到了1.64t/t钢。转炉钢渣是炼钢过程产生的副产物，其产量约为粗钢产量的12％～14％。目前我国转炉钢渣年产量接近1亿吨，但利用率仅22％，大量钢渣被弃置堆积，累计堆存量高达10亿吨，在污染环境的同时占用大量土地，更是对资源的巨大浪费。碳捕集与封存技术(Carbon Capture and Storage，简称CCS)是钢铁行业碳减排的重要举措和发展方向，其中“温室气体CO₂矿物碳酸化”是指利用含有金属氧化物的物质与CO₂反应生成稳定碳酸盐的过程，即发生MO(s)+CO₂(g)→MCO₃(s)反应，矿物碳酸化技术已经成为碳固定技术的重要组成。其中常温冷态钢渣矿物碳酸化——即利用冷态钢渣中的氧化物固定钢厂产生的废气CO₂，成为近年来关注的发展方向。

热态转炉钢渣出渣温度高达1300℃以上，其吨渣显热约50～60kg标煤，因此在冷却过程中释放大量热能、降温缓慢，转炉钢渣中的部分CaO、MgO组成以游离氧化钙(f-CaO)、游离氧化镁(f-MgO)存在，在钢渣制砖、铺路方面容易发生吸水膨胀(f-CaO、f-MgO分别膨胀98％、148％)导致开裂，这是导致钢渣利用率低、堆存量大的根本原因。另外，热态钢渣出渣温度高，其降温过程在空气中进行(多采用水作为冷却介质)，其缺点是：钢渣中的金属Fe会发生氧化，降低冷态钢渣选铁附加值；氧化放热又造成降温时间延长，降低处置效率；热渣中的金属Fe会与水蒸气反应产生的H₂，在空气下存在安全隐患。因此，本发明提出利用含CO₂的废气通入热态钢渣(1300℃以上)，实现降低游离氧化物含量，降低金属Fe氧化程度，规避热渣降温过程的安全隐患，从而提高热态钢渣处置效率和钢渣应用性能。

经文献和专利检索，未发现有关含CO₂废气通入热态钢渣(出渣温度1300℃以上)后提高钢渣性能的处置方法的相关文献研究和相关专利。

发明内容

转炉钢渣中含有大量游离氧化物组成，直接采用建材化利用方式如制砖、铺路等则容易出现开裂现象，影响后续安全使用。另外，热态钢渣处置过程多与空气直接接触，容易发生热渣再氧化，氧化放热又将导致热态钢渣处置效率降低。基于上述问题，本发明提出一种提高热态转炉钢渣综合利用的方法。其原理在于：在热态转炉钢渣(1300℃以上)冷却降温过程中通入含有CO₂组成的废气，通过气体与钢渣组成的高温化学反应降低热渣氧化程度和游离氧化物含量，达到提高钢渣处置效率、提升钢渣应用性能的目的，实现热态转炉钢渣综合性能提高的目的。

上述目的和任务是通过如下技术方案实现的：

一种热态转炉钢渣的处置方法，在热态转炉钢渣降温处置过程中通入含有CO₂的气体，其中热态钢渣温度为1300℃以上。

其中，具体步骤为：

(1)将初始温度为1300℃～1550℃的热态转炉钢渣倾倒至热焖装置中，并密封热焖装置；

(2)对钢渣打水进行热焖过程的同时，通入含有CO₂的气体，所述气体的温度为25℃～200℃；其中每吨钢渣需通入的所述气体中含有的CO₂为2m³～20m³；

(3)处置后的所述钢渣的终点温度为25℃～200℃，所述钢渣从初始温度降温至终点温度的处置时间为3h～15h。