专利名称：一种钢渣处理方法
技术领域：
本发明涉及一种钢渣处理方法。特别是涉及钢渣中游离氧化钙和游离氧化镁无害化处理方法，提高钢渣利用率。
背景技术：
随着我国工业化、城镇化进程的加快，工业领域的资源消耗量将进一步加大，资源和环境问题将更加突出，工业发展面临更加严峻的挑战，而进一步提高大宗工业固体废物综合利用水平将是解决资源供应、缓解环境压力的有效途径之一。2011年我国重点统计高炉渣产生量为1.5亿t，钢渣产生量为5893万t。目前高炉渣已在建材行业得到充分利用， 但因钢渣中存在的游离氧化钙和游离氧化镁的长期危害，钢渣利用依然是个难题。现行的钢渣焖渣工艺虽然解决了钢渣中夹杂的金属回收，但依然没有根本消除游离氧化钙和游离氧化镁的危害问题。因此大量钢渣依然是作为工业废渣堆积存放，不仅造成了环境污染，也浪费土地资源。
发明内容
本发明提供一种工艺方法消除了转炉钢渣中游离氧化钙及游离氧化镁的危害。转炉钢渣是转炉炼钢产生的一种废渣，出炉状态温度高达1400°C以上的液体，化学成分CaO含量约40-60%，SiO2含量约13-20%。主要矿物相是硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)、钙铁橄榄石、游离氧化钙(f-CaO)、游离氧化镁等。由于游离氧化钙(f-CaO)、游离 MgO等有害成分含量高，冷却处理后的钢渣中含有大量的结晶粗大、结构致密的游离氧化钙和游离氧化镁，这些游离氧化钙和游离氧化镁遇水后会在很长时间内持续水化并发生体积膨胀，导致钢渣利用时长期安定性极差，严重制约了钢渣的安全利用。。高炉熔渣是高炉生产铁水时产出的一种废渣，出炉状态也是温度高达1400°C以上的液体，化学成分中CaO含量约30-40%，SiO2含量约30-40%，反应形成的矿物主要是低钙硅酸钙。如果将热态转炉钢渣和高炉熔渣混合在一起，并将熔渣温度保持在1300°C以上， 钢渣中的游离氧化钙与和游离氧化镁就会和高炉渣中的二氧化硅组分充分反应形成安全的硅酸钙和硅酸镁，从而消除了游离氧化钙和游离氧化镁的危害。反应后的熔渣经水淬急冷、风冷或其他急冷方式急冷后，形成玻璃态固体渣或微晶固体渣，进一步加工粉磨即成水化活性较高且无短期或长期膨胀危害的能安全使用的活性冶金渣。—种钢渣处理方法，将两种热态渣出炉后按比例直接在电炉内混合调节到合适的温度，利用电弧扰动搅拌均勻，使各种化学成分充分反应，原钢渣中的游离氧化钙和氧化镁与高炉渣中的二氧化硅组分反应生成硅酸钙和硅酸镁，消除了游离氧化钙和游离氧化镁的潜在危害。反应后的液态熔渣进行急冷(水淬或风冷或其他方式急冷)，形成水化活性较高且无短期或长期膨胀危害的玻璃态渣，可像高炉矿渣那样进一步加工用于相关建筑材料。 渣中夹杂的金属铁沉淀到炉底后及时排出。
本发明技术方案原理是钢渣中的游离CaO和游离MgO可以被高炉渣中的低钙硅酸盐和二氧化硅组分吸收反应生成安全的硅酸钙和硅酸镁，从而消除了游离氧化钙和游离氧化镁的危害。将转炉钢渣和高炉熔渣混合均勻完全反应，熔渣急冷(水淬、风冷或其他急冷方式)后形成玻璃体及少量的微晶，从而形成水化活性较高且无短期或长期膨胀危害的能够安全应用的活性渣。本方法根除了钢渣中游离氧化钙及游离氧化镁的危害，为钢渣全部利用奠定了基石出。本方法使得钢渣中夹杂的金属铁得到很好的渣铁分离，提高了金属收得率。本方法充分利用热态熔渣的热能，以至于节约能源、减少能耗、降低成本，减少(X)2 的排放，具有极高的社会和经济意义。转炉钢渣与高炉矿渣的配料重量比例为转炉钢渣 0-70、高炉矿· 30-100。一种钢渣处理方法，含有以下步骤建造电弧炉，将高炉熔渣和转炉熔渣，重量比例为转炉熔渣0-70，高炉熔渣 30-100，输送至电炉内，电极起弧发热，电弧扰动电炉内两种熔渣混合促进反应，在电炉底部或下部侧边，开有除铁口，每30min-;3h放出沉积的液态金属铁，控制电极起弧，保证电弧炉内熔体温度1300°C -1600°C，保温30π η- ι至碱性氧化物和酸性氧化物反应完全，电弧炉内熔渣从出渣口流出后被急冷成玻璃态或微晶态渣，玻璃态或微晶态渣经进一步破碎、粉磨，形成水化活性较高且无短期或长期膨胀危害的活性渣粉。本发明的优点是有效消除了钢渣中游离氧化钙和游离氧化镁的危害，使钢渣能够安全利用，为钢渣全部利用奠定基础。本方法直接利用热态熔渣，充分利用了熔渣显热，减少能耗、降低成本，节约能源、 减少(X)2排放，具有极高的社会和经济意义。一种钢渣处理方法，将热态转炉钢渣和高炉熔渣，按比例直接在电弧炉内混合，利用电弧炉起弧将炉内熔渣调节到合适的温度，并利用电弧扰动搅拌熔渣，使熔渣内酸性氧化物和碱性氧化物充分反应，原钢渣中的游离氧化钙和氧化镁与高炉渣中的二氧化硅组分和低钙硅酸钙反应生成安全的硅酸钙和硅酸镁，消除了钢渣中游离氧化钙和游离氧化镁的危害。熔渣经急冷后，形成水化活性较高且无短期或长期膨胀危害的玻璃态固体渣，固体渣可进一步磨细成渣粉像高炉矿渣一样安全地用于相关建筑材料。本方法所采用的工艺消除了钢渣中游离氧化钙和游离氧化镁的危害，为钢渣全部利用奠定了基础。本方法充分利用热态熔渣的热能，以至于节约能源、减少能耗、降低成本， 减少(X)2的排放，具有极高的社会和经济意义。本方法使得钢渣与高炉渣中夹杂的金属铁得到很好的渣铁分离，提高了金属回收率。
具体实施例方式显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。本发明不受下列实例的限制，可根据上述发明的工艺和实际各钢铁厂熔渣情况来确定具体的实施方案。实施例1，一种钢渣处理方法，含有以下步骤在铁厂附近建造电弧炉，将1400°C转炉钢渣和1400°C高炉熔渣按重量配比热态转炉钢渣50，高炉熔渣50输送至电炉内，电极起弧发热，电弧扰动电炉内两种渣液混合促进反应，在电炉底部每池放出沉积的金属铁，调整温度1400°C _1500°C保温至反应完全，反应后的熔渣从渣口流出后水淬急冷，烘干、破碎、粉磨制成高活性渣粉。取样进行矿物分析，91 %以上都是玻璃相。制备好的渣粉掺入60%与硅酸盐熟料及调凝剂配制的水泥达到P042. 5水泥的技术指标。实施例2，在铁厂附近建造电弧炉，将液态转炉钢渣和液态高炉熔渣按重量配比热态转炉钢渣70，高炉熔渣30输送至电炉内，电极起弧发热，电弧扰动电炉内两种渣液混合促进反应，在电炉底部每1. 5h放出沉积的金属铁，调整温度1300°C _1500°C保温至反应完全，反应后的熔渣从渣口流出后水淬急冷，烘干、破碎、粉磨制成高活性渣粉。取样进行矿物分析，90%以上都是玻璃相。制备好的渣粉40%等量替代P042. 5水泥，配置的水泥强度指标与P042. 5的水泥强度指标不降低。实施例3，在铁厂附近建造电弧炉，将转炉放出的热态钢渣和液态高炉熔渣按重量配比热态转炉钢渣30，高炉熔渣70输送至电炉内，电极起弧发热，电弧扰动电炉内两种渣液混合促进反应，在电炉底部每池放出沉积的金属铁，调整温度1300°C -1500°C保温至反应完全，反应后的熔渣从渣口流出后水淬急冷，烘干、破碎、粉磨制成高活性渣粉。取样进行矿物分析，93%以上都是玻璃相。制备好的渣粉掺入60%与硅酸盐熟料及调凝剂配制的水泥达到P042. 5水泥的技术指标。如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种钢渣处理方法，其特征在于含有以下步骤将热态转炉钢渣和高炉熔渣按比例直接在电炉内混合，并调节到合适的温度，利用电弧扰动搅拌熔渣，使熔渣内酸性氧化物和碱性氧化物充分反应，原钢渣中的游离氧化钙和氧化镁与高炉渣中的二氧化硅组分和低钙硅酸钙生成安全的硅酸钙和硅酸镁，消除了钢渣中游离氧化钙和游离氧化镁的危害；充分反应后的熔渣从电弧炉放出并被急冷形成玻璃态渣，玻璃态渣可进一步磨细成水化活性较高且无短期和长期膨胀危害的活性渣粉。
2.根据权利要求1所述的一种钢渣处理方法，其特征在于含有以下步骤建造电弧炉，将高炉熔渣和转炉熔渣，重量比例为转炉熔渣0-70，高炉熔渣30-100，输送至电炉内，电极起弧发热，电弧扰动电炉内两种熔渣混合促进反应，在电炉底部或下部侧边留有除铁口，每30min-;3h放出沉积的液态金属铁，控制电极起弧，保证电弧炉内熔体温度1300°C -1600°C，保温30min-ai至碱性氧化物和酸性氧化物反应完全，电弧炉内熔渣从出渣口流出后被急冷成玻璃态固体渣，玻璃态固体渣经进一步破碎、粉磨，形成水化活性较高且无短期或长期膨胀危害的活性渣粉。
3.根据权利要求2所述的一种钢渣处理方法，其特征在于所述比例为重量比转炉钢渣0-70，高炉矿渣30-100。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种钢渣处理方法，其特征在于热态转炉钢渣和高炉熔渣直接利用，利用了热态渣携带的热能。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种钢渣处理方法，其特征在于原钢渣中的游离氧化钙和氧化镁与高炉渣中的二氧化硅组分和低钙硅酸钙生成安全的硅酸钙与硅酸镁，消除了渣中游离氧化钙和游离氧化镁的危害。
6.根据权利要求1、2或3所述的一种钢渣处理方法，其特征在于用电弧炉起弧调整反应温度，并利用电极起弧扰动和搅拌熔体。
7.根据权利要求1、2或3所述的一种钢渣处理方法，其特征在于从电弧炉出来的熔渣被急冷处理。
全文摘要
一种钢渣处理方法，将热态转炉钢渣和高炉熔渣，按比例直接在电弧炉内混合，利用电弧炉起弧将炉内熔渣调节到合适的温度，并利用电弧扰动搅拌熔渣，使熔渣内酸性氧化物和碱性氧化物充分反应，原钢渣中的游离氧化钙和氧化镁与高炉渣中的二氧化硅组分和低钙硅酸钙反应生成安全的硅酸钙和硅酸镁，熔渣经急冷后，形成水化活性较高且无短期或长期膨胀危害的玻璃态固体渣，固体渣可进一步磨细成渣粉像高炉矿渣一样安全地用于相关建筑材料。本方法消除了钢渣中游离氧化钙和游离氧化镁的危害，为钢渣全部利用奠定了基础。充分利用热态熔渣的热能，以至于节约能源、减少能耗、降低成本，减少CO2的排放，具有极高的社会和经济意义。
文档编号C21B3/06GK102559960SQ20121006583
公开日2012年7月11日 申请日期2012年3月13日 优先权日2012年3月13日
发明者皮艳灵, 章荣会 申请人:北京联合荣大工程材料有限责任公司