一種電爐鋼渣改質(zhì)劑及其電爐鋼渣改質(zhì)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是涉及的是電爐鋼渣堿度及活性改變，具體涉及一種電爐鋼渣改質(zhì)劑及其 電爐鋼渣改質(zhì)的方法，屬于冶金行業(yè)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電爐鋼渣屬于高鈣鎂體系，并且具有鐵含量大、活性組分多、部分鋼渣含有重金屬 離子，以及難磨、難成型加工等特點(diǎn)，且硅鈣體系鋼渣流動性差，易粘罐，造成鋼渣在后續(xù)處 理時渣鐵分離效果差的問題。
[0003] 鋼渣活性組分固化是鋼渣資源化利用的前提條件，高值化利用是其資源化利用的 有效途徑。鋼渣用于工程建筑中必須解決鋼渣中活性鈣鎂組分的穩(wěn)定化問題，即如何將鋼 渣中氧化鈣、氧化鎂等活性組分轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的碳酸鹽、硅酸鹽或從鋼渣中有效脫除。
[0004] 根據(jù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，鋼渣中活性組分穩(wěn)定化技術(shù)主要分為三類，即：液態(tài)鋼渣活 性組分源頭改質(zhì)技術(shù)（源頭固化）、固態(tài)鋼渣活性組分直接穩(wěn)定化技術(shù)（原位固化）和固態(tài) 鋼渣活性組分分離轉(zhuǎn)化技術(shù)（異位固化）。
[0005] 在液態(tài)鋼渣源頭固化技術(shù)研發(fā)方面，國內(nèi)外相關(guān)研究積累較多，如歐洲的Reeves、 蒂森克虜伯鋼鐵廠以及我國北京科技大學(xué)、東北大學(xué)等鋼鐵企業(yè)或研究單位，分別采用向 熔融液態(tài)鋼渣中加入鐵橄欖石、干砂、高爐渣、粉煤灰或者尾礦等改質(zhì)劑的方法，消除活性 鈣鎂組分對鋼渣穩(wěn)定性的影響。其中，蒂森克虜伯鋼鐵廠采用噴吹工藝和防護(hù)高溫氧化噴 槍的技術(shù)，向熔融鋼渣中通入氧氣和干砂，以制備出穩(wěn)定性合格的水泥摻合料或路基材 料；而北京科技大學(xué)與馬鞍山鋼鐵有限公司合作，向液態(tài)鋼渣中直接添加尾礦等固體廢棄 物，能夠制備出性能良好的改質(zhì)鋼渣水泥。歐盟正在開展鋼渣重熔回收金屬，以改善穩(wěn)定性 和環(huán)境性能的研究，處理后的尾渣仍然用于水泥和筑路等。
[0006] 在鋼渣活性組分原位固化研發(fā)方面，目前國內(nèi)外的研究主要采用水、水蒸汽和CO2 氣體等穩(wěn)定化介質(zhì)，實現(xiàn)鋼渣活性組分快速消解。其中日本較為領(lǐng)先，主要包括高壓和常壓 蒸汽穩(wěn)定技術(shù)，前者所需時間短但處理成本高、投資大，后者能耗和投資運(yùn)行成本低但處理 周期長，并且穩(wěn)定后的鋼渣也沒有得到有效利用。如日本的歌山等鋼鐵廠采用高壓水蒸汽 在3小時內(nèi)完成鋼渣穩(wěn)定化處理，由于此方式處理成本高、投資大，至今未能推廣使用。國 外還廣泛開展了基于碳酸化反應(yīng)過程，實現(xiàn)鋼渣中活性鈣鎂組分原位轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的碳酸鹽 并同步實現(xiàn)〇) 2固定的研究工作，如Huijgen等最早系統(tǒng)地研究了鋼渣泥漿與CO2發(fā)生碳酸 化反應(yīng)的直接濕法碳酸化固定〇) 2工藝路線。通過工藝優(yōu)化和過程模擬研究，結(jié)果表明盡管 鋼渣固定CO2的效率達(dá)到69%，并且鋼渣中活性組分可以完全穩(wěn)定化處理，但是穩(wěn)定后的鋼 渣并不能當(dāng)作產(chǎn)品進(jìn)一步利用，使得整體經(jīng)濟(jì)性較差，如處理1噸CO 2的成本高達(dá)77歐元， 經(jīng)濟(jì)性無法被工業(yè)界所接受。日本JFE Steel公司發(fā)明了用鋼渣吸收0)2并使之成形為立 方體置于海中成為人造礁石的技術(shù)，然而鋼渣中含有的有毒重金屬元素可能造成二次環(huán)境 污染的風(fēng)險。我國在90年代就已經(jīng)對鋼渣穩(wěn)定化后用于建材提出了相應(yīng)的規(guī)定，由此我國 鋼鐵企業(yè)通行的做法是將熱態(tài)鋼渣加水燜渣7天左右，再堆存一年以上，使鋼渣中的活性 鈣鎂組分得到完全消解。
[0007] 在鋼渣活性組分異位固化研發(fā)方面，國外研究最多的是采用水、氯化銨-氨水緩 沖溶液和乙酸等反應(yīng)介質(zhì)，將鋼渣中活性鈣鎂組分分離提取出來，然后與CO 2發(fā)生碳酸化反 應(yīng)生產(chǎn)穩(wěn)定的碳酸鹽。如Stolaroff等提出了用水浸出鋼渣中的CaO和Ca(OH)2后得到的 含鈣飽和溶液噴淋到堆棄的鋼渣表面吸收空氣中的〇) 2生成碳酸鈣留于渣中，Lekakh等提 出采用移動床和吸收塔反應(yīng)器來加速鋼渣中鈣元素被水浸出以及吸收轉(zhuǎn)爐煤氣中的〇) 2轉(zhuǎn) 化為碳酸鈣，Y〇g〇、Kakizawa等分別提出利用由氯化銨-氨水緩沖溶液所組成的弱酸性媒 質(zhì)以及酸性較弱的乙酸為反應(yīng)介質(zhì)將鋼渣中的鈣浸出，然后在常壓或高壓下吸收CO 2生產(chǎn) 碳酸鈣沉淀等諸多工藝路線，實現(xiàn)鋼渣中活性鈣鎂分離提取制備碳酸鈣并同步實現(xiàn)〇)2大 規(guī)模固定。然而，這些反應(yīng)介質(zhì)或者損失量大、或者再生成本高、或者造成鋼渣中有毒重金 屬元素浸出污染環(huán)境等不利因素，目前還沒有進(jìn)一步工業(yè)應(yīng)用的報道。國內(nèi)中科院過程工 程研究所和北京科技大學(xué)聯(lián)合在鋼渣活性組分異位固化技術(shù)研發(fā)方面取得較大進(jìn)展，提出 了一種多相復(fù)合反應(yīng)介質(zhì)，可實現(xiàn)鋼渣活性組分高效選擇性浸出，同時反應(yīng)介質(zhì)高效直接 再生循環(huán)，反應(yīng)介質(zhì)損失量小，并且鋼渣鈣鎂組分及殘渣可分別制備納米碳酸鈣和吸聲材 料等尚附加值廣品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)鋼渣組分還原原理將硅鈣體系改為硅鋁體系機(jī)理，本 發(fā)明提供一種用于電爐鋼渣的、具有良好還原性、防粘渣及渣鐵分離徹底特點(diǎn)的，對于鐵元 素收的率高的鋼渣改質(zhì)劑，其可以顯著提升使用質(zhì)量。
[0009] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的電爐鋼渣改質(zhì)劑按質(zhì)量百分比包括Al2O 3 14. 5 ~25. 5%，CaO 2. 4 ~4%，SiO2 59. 7 ~72. 8%。
[0010] 優(yōu)選的，所述電爐鋼渣改質(zhì)劑的原料包括：河沙骨料、煤矸石骨料、粉煤灰和純堿。
[0011] 優(yōu)選的，所述電爐鋼渣改質(zhì)劑中河沙骨料的含量為50- 60wt%，煤矸石骨料的含 量為30-35%，粉煤灰的含量為10-15%，純堿的含量為1-3%。
[0012] 優(yōu)選的，所述用粉煤灰骨料為I級，其化學(xué)成分構(gòu)成為wt%
[0014] 優(yōu)選的，所述用河沙經(jīng)破碎、磁選，篩分，得到粒度d < IOmm顆粒級配，其化學(xué)成分 構(gòu)成為wt %。
[0016] 優(yōu)選的，所述用煤矸石經(jīng)揀選，破碎、磁選，篩分，得到粒度d < IOmm顆粒級配，其 化學(xué)成分構(gòu)成為wt %
[0018] 優(yōu)選的，所述用純堿為工業(yè)純堿，其化學(xué)構(gòu)成成份為wt %
[0020] 本發(fā)明還提供了制備一種電爐鋼渣改質(zhì)劑的方法，包括：
[0021] 將所述電爐鋼渣改質(zhì)劑中的煤矸石、粉煤灰和純堿混合后鋪在渣罐的底部。
[0022] 優(yōu)選的，所述方法進(jìn)一步包括：
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