一種熔融消解轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣的方法
【專利摘要】一種熔融消解轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣的方法，溫度在1450℃以上，將SiO2和熔融的高爐渣作為穩(wěn)鈣劑加入到轉(zhuǎn)爐鋼渣中，按照一定重量比例來熔融共混，其中SiO2的加入量為處理轉(zhuǎn)爐鋼渣量的8％～50％，熔融高爐渣的加入量為處理轉(zhuǎn)爐鋼渣量的30％～100％，其中SiO2與熔融高爐渣的加入順序可以分梯次進(jìn)行或者同時(shí)進(jìn)行，每梯次消解過程需要至少5分鐘恒溫消解時(shí)間，以保證充分混均，整個(gè)熔混時(shí)間在20分鐘以內(nèi)完成，冷卻方式可以為水冷或空冷。本發(fā)明使改良后的熔混渣游離氧化鈣的含量達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，w(CaO)/w(SiO2)適中，體積安定性良好，實(shí)現(xiàn)冶金固體廢物的資源化綜合利用，為冶金企業(yè)節(jié)能降耗開辟更加多元的途徑。
【專利說明】
一種熔融消解轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及冶金工業(yè)中冶金渣綜合處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種熔融消解轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來，隨著我國鋼鐵工業(yè)的迅猛發(fā)展，生鐵與粗鋼產(chǎn)量均持續(xù)增長，據(jù)中國國家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2014年生鐵產(chǎn)量為71374.78萬噸，粗鋼產(chǎn)量為82230.63萬噸。而作為鋼鐵生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物一高爐渣與轉(zhuǎn)爐鋼渣，其生成量也隨著生鐵和粗鋼產(chǎn)量的增長而日益增多。目前，據(jù)中國廢鋼鐵的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2015年，高爐渣與鋼渣的產(chǎn)生量分別為23494萬噸和10449萬噸，而高爐渣的利用率可以達(dá)到81.6%，鋼渣的利用率僅僅為21.1%。如此大量的冶金渣，如果直接棄置，其中潛藏的巨大固體廢物資源被白白浪費(fèi)，而且大量的堆砌勢必占用場地，同時(shí)對(duì)周圍環(huán)境也是一種污染和破壞。
[0003]高爐渣與轉(zhuǎn)爐鋼渣的排渣溫度均可以達(dá)到1450°C以上，其中蘊(yùn)含的優(yōu)質(zhì)高溫顯熱巨大，估算一下，噸渣顯熱相當(dāng)于60kg標(biāo)準(zhǔn)煤的熱量。而現(xiàn)在成熟的高爐渣處理工藝以水淬粒化為主，優(yōu)質(zhì)熱源未經(jīng)過有效利用就直接散失了，而且冷卻過程還需要消耗大量的水資源；目前，轉(zhuǎn)爐鋼渣處理方式以熱悶工藝為主，但優(yōu)質(zhì)的排渣顯熱也并沒有得到充分的利用。所以，有效利用冶金熔渣顯熱對(duì)鋼鐵企業(yè)能源高效利用具有十分重要的意義。
[0004]鋼渣得到有效利用的一個(gè)前提是其體積安定性良好，而引起鋼渣體積膨脹的主要原因是鋼渣中的游離氧化鈣(f-CaO)發(fā)生水化反應(yīng)，體積膨脹近一倍，SP:
[0005]CaO(free)+H2O^Ca(OH)2 AV = 98%
[0006]尤其是在鋼渣利用潛力巨大的水泥行業(yè)，鋼渣中游離氧化鈣含量要求不大于3%(見國家標(biāo)準(zhǔn)GBT20491-2006)。因此，鋼渣在進(jìn)行資源化利用之前必須經(jīng)過有效地處理，使其中的游離氧化鈣得以充分消解。所以一直以來，如何降低鋼渣中游離氧化鈣的含量是鋼渣處理方面的熱點(diǎn)問題。而游離氧化鈣的含量與鋼渣的w(CaO)/w(Si02)關(guān)系密切，高w(Ca0)/w(Si02)的鋼渣在冷卻后，渣中的游離氧化鈣含量較高。故加入穩(wěn)鈣改性劑，降低鋼渣的w(CaO) /w(Si02)，是消解鋼渣中游離氧化鈣的有效途徑。
[0007]為了提高鋼渣的體積安定性，需要大幅度地降低鋼渣中游離氧化鈣的含量。而富含硅、鋁的酸性氧化物材料可以作為鋼渣的穩(wěn)鈣改性劑，用來捕捉游離氧化鈣，并且將其轉(zhuǎn)化為體積安定性良好的硅酸鹽或者硅鋁酸鹽。其原理為:
[0008]2Ca0(free)+Si02^2Ca0.S12
[0009]3Ca0(free)+Al203^3Ca0.Al2O3
[0010]2Ca0(free)+Si02+Al203^2Ca0.Al2O3.S12
[0011]而高爐渣作為高爐煉鐵的副產(chǎn)物，其w(CaO) /w (S12)低，是特點(diǎn)鮮明的硅酸鹽材料，其化學(xué)成分中含有較多的S12和Al2O3，從理論上可以作為鋼渣的改性穩(wěn)鈣劑。目前，利用高爐渣作為穩(wěn)鈣劑來消解鋼渣中游離氧化鈣的方法，已有報(bào)道。中國專利公開(公告)號(hào):CN102559960提出將熱態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣和高爐熔渣按一定比例混合，消解轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離堿性氧化物，急冷后的改質(zhì)渣能夠滿足進(jìn)一步的使用要求，但是熔混消解過程中，轉(zhuǎn)爐鋼渣中的鐵氧化物會(huì)被石墨電極還原成鐵，進(jìn)一步導(dǎo)致渣液返干，流動(dòng)性變差，熔混消解時(shí)間變長，單一地向熱態(tài)的轉(zhuǎn)爐鋼渣中加入熔態(tài)高爐渣無法改善整體的流動(dòng)性，導(dǎo)致熔混消解效率不高。而中國專利公開(公告)號(hào):CN102492792A提供了一種熔融鋼渣調(diào)質(zhì)改性處理方法，將排渣溫度下的鋼渣與石灰和熔態(tài)的高爐礦渣進(jìn)行調(diào)質(zhì)改性，可以消解鋼渣中游離氧化鈣且改性渣成分與硅酸鹽熟料相似，但是，為了改變鋼渣的活性而添加石灰的方式，勢必會(huì)使改性渣存在新的體積安定性問題。中國專利公開(公告)號(hào):CNlO 1638708提出一種消解轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣的造渣工藝，在轉(zhuǎn)爐吹煉后期加入S12材料(石英砂、碎玻璃、廢舊鑄砂)或者硅酸鈣材料(可以為低硫高爐渣)來代替石灰造渣，滿足鋼水冶煉的基礎(chǔ)要求的同時(shí)，有效地控制轉(zhuǎn)爐鋼渣的￥(0&0)/\￥(3;[02)，并且保證了渣的流動(dòng)性，可見Si02材料或者娃酸I丐材料的引入使轉(zhuǎn)爐鋼渣中的游離氧化鈣含量得到極大地降低，但在轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，需要精確控制每個(gè)環(huán)節(jié)的改質(zhì)材料加入量和加入順序才能夠保證鋼水成分的穩(wěn)定，這個(gè)環(huán)節(jié)無疑增加了煉鋼負(fù)荷，而且對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼提出了更高的要求。
[0012]綜上所述，所以有必要利用冶金固體廢物的資源優(yōu)勢，發(fā)明一種在排渣環(huán)節(jié)下消解轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣的方法，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐鋼渣高效穩(wěn)鈣的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的是提供一種熔融消解轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣的方法，采用S12及熔融高爐渣復(fù)合消解轉(zhuǎn)爐鋼渣中的游離氧化鈣，充分利用鋼鐵企業(yè)優(yōu)質(zhì)的排渣顯熱，使改良后的熔混渣游離氧化鈣的含量達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，w (CaO) /w (S12)適中，體積安定性良好，實(shí)現(xiàn)冶金固體廢物的資源化綜合利用，進(jìn)一步提高高爐渣與轉(zhuǎn)爐鋼渣的利用率，為冶金企業(yè)節(jié)能降耗開辟更加多元的途徑。
[0014]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0015]—種熔融消解轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣的方法，該方法是在轉(zhuǎn)爐鋼渣的排渣溫度下，S卩1450°C以上，包括1450°C，首先把轉(zhuǎn)爐鋼渣倒入排渣罐中，將S12和熔融的高爐渣作為穩(wěn)鈣劑加入到轉(zhuǎn)爐鋼渣中，高爐渣的溫度不低于1400°C，Si02和熔融的高爐渣按照一定重量比例來熔融共混；
[0016]S12的加入量為處理轉(zhuǎn)爐鋼渣量的8%?50%，熔融高爐渣的加入量為處理轉(zhuǎn)爐鋼渣量的30%?100%，其中S12與熔融高爐渣的加入順序可以分梯次進(jìn)行或者同時(shí)進(jìn)行，每梯次消解過程需要至少5分鐘恒溫消解時(shí)間，以保證充分混均，整個(gè)熔混時(shí)間在20分鐘以內(nèi)完成，最后將消解完畢的改質(zhì)轉(zhuǎn)爐鋼渣冷卻，冷卻方式可以為水冷或空冷。
[0017]所述S12物料采用硅石、廢棄鑄造用砂或廢玻璃。
[0018]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0019]I)本發(fā)明的處理過程在轉(zhuǎn)爐鋼渣的排渣環(huán)節(jié)，不增加本身煉鋼負(fù)荷，能夠充分利用熔態(tài)高爐渣顯熱和冶金廢物資源優(yōu)勢。
[0020]2)加入Si02(硅石、廢棄鑄造用砂、廢玻璃)，調(diào)整熔渣的W(CaO)ZV(S12)，能夠保證改質(zhì)渣具有良好的流動(dòng)性，不產(chǎn)生新的安定性問題。
[0021]3)本發(fā)明借助熔態(tài)冶金渣的高溫平臺(tái)，以消解轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣為最終目的，實(shí)現(xiàn)冶金固體廢物的綜合利用，豐富轉(zhuǎn)爐鋼渣穩(wěn)鈣改質(zhì)處理的現(xiàn)有方法，對(duì)冶金企業(yè)節(jié)能降耗，固廢資源化利用意義重大。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)一步說明:
[0023]—種熔融消解轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣的方法，該方法是在轉(zhuǎn)爐鋼渣的排渣溫度下，S卩1450°C以上，包括1450°C，首先把轉(zhuǎn)爐鋼渣倒入排渣罐中，將S12和熔融的高爐渣作為穩(wěn)鈣劑加入到轉(zhuǎn)爐鋼渣中，高爐渣的溫度不低于1400°C，Si02和熔融的高爐渣按照一定重量比例來熔融共混；
[0024]S12的加入量為處理轉(zhuǎn)爐鋼渣量的8%?50%，熔融高爐渣的加入量為處理轉(zhuǎn)爐鋼渣量的30%?100%，其中S12與熔融高爐渣的加入順序可以分梯次進(jìn)行或者同時(shí)進(jìn)行，每梯次消解過程需要至少5分鐘恒溫消解時(shí)間，以保證充分混均，整個(gè)熔混時(shí)間在20分鐘以內(nèi)完成，最后將消解完畢的改質(zhì)轉(zhuǎn)爐鋼渣冷卻，冷卻方式可以為水冷或空冷。
[0025]所述S12物料采用硅石、廢棄鑄造用砂或廢玻璃。
[0026]實(shí)施例1:
[0027]—種熔融消解轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣的方法，在轉(zhuǎn)爐鋼渣排渣溫度1500°C下，將熔融態(tài)的轉(zhuǎn)爐鋼渣倒入排渣罐中，第一梯次加入S12,本實(shí)施例加入的S12物料為硅石，S i O2的加入量為轉(zhuǎn)爐鋼渣量的8 %，調(diào)整熔渣w (CaO) /w (S i O2)，熔融共混恒溫時(shí)間為1分鐘；第二梯次加入14000C的熔融高爐渣，其加入量為原始轉(zhuǎn)爐渣量的100%，熔融共混恒溫時(shí)間為10分鐘，恪混結(jié)束后，冷卻方式為空冷，檢測恪混渣中的游離氧化|丐含量為0.530%，恪混消解效果好，改質(zhì)渣滿足進(jìn)一步的使用要求。
[0028]實(shí)施例2:
[0029]一種熔融消解轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣的方法，在轉(zhuǎn)爐鋼渣排渣溫度1450°C下，將熔融態(tài)的轉(zhuǎn)爐鋼渣倒入排渣罐中，第一梯次加入1450°C熔融高爐渣，其加入量為處理轉(zhuǎn)爐渣量的80%，熔融共混恒溫時(shí)間為5分鐘;第二梯次加入S12,本實(shí)施例加入的S12物料為廢棄鑄造用砂，S12的加入量為原始轉(zhuǎn)爐渣量的50%，熔融共混恒溫時(shí)間為15分鐘，熔混結(jié)束后，冷卻方式為空冷，檢測熔混渣中的游離氧化鈣含量為0.723%，熔混消解效果好，改質(zhì)渣滿足進(jìn)一步的使用要求。
[0030]實(shí)施例3:
[0031]一種熔融消解轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣的方法，在轉(zhuǎn)爐鋼渣排渣溫度1550°C下，將熔融態(tài)的轉(zhuǎn)爐鋼渣倒入排渣罐中，第一梯次加入S12,本實(shí)施例加入的S12物料為硅石，S12的加入量為轉(zhuǎn)爐渣量的25%，恒溫10分鐘;第二梯次加入1500°C熔融高爐渣，其加入量為原始轉(zhuǎn)爐渣量的50%，熔融共混恒溫時(shí)間為10分鐘，熔混結(jié)束后，冷卻方式為水冷，檢測熔混渣中的游離氧化鈣含量為0.685%，熔混消解效果好，改質(zhì)渣滿足進(jìn)一步的使用要求。
[0032]實(shí)施例4:
[0033]—種熔融消解轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣的方法，在轉(zhuǎn)爐鋼渣排渣溫度1500°C下，將熔融態(tài)的轉(zhuǎn)爐鋼渣倒入排渣罐中，同時(shí)加入S12與1450°C熔融高爐渣，本實(shí)施例加入的S12物料為廢玻璃，S12與熔融高爐渣的加入量分別為轉(zhuǎn)爐渣量的8%和30%，熔融共混恒溫時(shí)間為20分鐘，熔混結(jié)束后，冷卻方式為空冷，檢測熔混渣中的游離氧化鈣含量為0.953%，熔混消解效果好，改質(zhì)渣滿足進(jìn)一步的使用要求。
[0034]從上述實(shí)施例可以看出，本發(fā)明所采用的方法可以很好的消解轉(zhuǎn)爐鋼渣中的游離氧化鈣。相比較S12和熔融高爐渣分梯次加入和同時(shí)加入兩種熔融方式，分梯次加入時(shí)，消解游離氧化鈣的效果更為顯著，對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼渣穩(wěn)鈣改性的效果更好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熔融消解轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣的方法，其特征在于，該方法是在轉(zhuǎn)爐鋼渣的排渣溫度下，即1450°c以上，包括1450°C，首先把轉(zhuǎn)爐鋼渣倒入排渣罐中，將S12和熔融的高爐渣作為穩(wěn)鈣劑加入到轉(zhuǎn)爐鋼渣中，高爐渣的溫度不低于1400°C，S12和熔融的高爐渣按照一定重量比例來熔融共混； S12的加入量為處理轉(zhuǎn)爐鋼渣量的8%?50%，熔融高爐渣的加入量為處理轉(zhuǎn)爐鋼渣量的30%?100%，其中S12與熔融高爐渣的加入順序可以分梯次進(jìn)行或者同時(shí)進(jìn)行，每梯次消解過程需要至少5分鐘恒溫消解時(shí)間，以保證充分混均，整個(gè)熔混時(shí)間在20分鐘以內(nèi)完成，最后將消解完畢的改質(zhì)轉(zhuǎn)爐鋼渣冷卻，冷卻方式可以為水冷或空冷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔融消解轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣的方法，其特征在于，所述S12物料采用硅石、廢棄鑄造用砂或廢玻璃。
【文檔編號(hào)】C04B5/06GK106045347SQ201610383483
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月2日
【發(fā)明人】張崇民, 尹嘯, 肖篤飛, 李博洋, 楊驥
【申請(qǐng)人】遼寧科技大學(xué)