一种钢渣回收利用方法
【专利摘要】本发明公开了一种钢渣回收利用方法，该方法在于将钢渣作为原料按照一定比例加入到烧结、炼铁或者炼钢工序中作为熔剂，其特征在于，钢渣采用浮选的方式进行脱磷处理后再加入到烧结、炼铁或者炼钢工序中。本发明能够实现钢渣除磷后的回收利用，减小钢渣直接回收利用带来的磷富集影响，同时具有操作简单，成本低廉，适于实用，能够快速高效地实现钢渣除磷以进行回收利用的效果；同时能够一定程度上提高钢渣铁品位，充分利用钢渣中的铁资源。
【专利说明】一种钢渣回收利用方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金二次资源再利用【技术领域】，具体涉及一种利用浮选工艺脱除钢渣 中磷元素后再回收利用的处理方法。
[0002]
【背景技术】
[0003] 磷元素是钢中最主要的有害杂质之一，需要在炼钢时尽可能地脱除。因此希望在 炼钢过程中尽可能地使用低磷铁水和其它低磷原辅料。钢渣是炼钢过程的副产品，是冶金 行业的主要固体废弃物。钢渣中含有大量的Fe、Ca、Μη等有用元素，可用做烧结、炼铁和炼 钢等工序的熔剂。在烧结矿中适当配加部分钢渣，可改善烧结矿结构，有利于烧结造球，提 高烧结速度，减少石灰石等熔剂的消耗，降低生产成本。钢渣返回高炉使用可节省大量的 石灰石和白云石资源，改善炉料透气性与高炉渣的流动性，节省大量热能降低焦炭的消耗。 钢渣返回炼钢可使冶炼成渣早，减少萤石用量，减少炼钢初期对炉衬的侵蚀，有利于提高炉 龄，降低耐火材料消耗，同时减少总渣量，少占农田。概而言之，钢渣在钢铁企业内部循环利 用是一种理想的冶金二次资源再利用方法，是实现节能减排的重要措施。
[0004] 无论钢渣返回烧结、炼铁或是炼钢工序，一个不可避免的问题是均会造成铁水中 磷含量的增加，从而加重冶炼环节的脱磷负担。此外，近年来在高品位铁矿资源日益减少和 降低原料成本的双重压力下，众多钢铁企业逐渐增大了高磷、低品位铁矿的使用比例。高磷 铁矿的使用会导致铁水中磷含量的进一步上升，在炼钢过程中大部分的磷会被氧化进入钢 渣中，进而使渣中的磷含量增加。基于此两方面的原因，能够将钢渣中的磷进行有效分离并 脱除，就可以减少磷元素的循环累积，降低对炼钢生产的负面影响并提高经济效益。
[0005] 为实现钢渣的资源化再利用，冶金工作者研究了多种钢渣除磷技术，包括利用密 度差异缓冷上浮、碳热还原除磷、硅热还原除磷、磁选除磷等。缓冷上浮方法的不足之处在 于分离不完全，而且要求钢渣中的Fe0+Fe 203+Mn0需达30%以上，同时要求冷却开始温度较 高以及在高温段极为缓慢的冷却速度，以满足磷元素上浮的要求，这些条件对工业生产来 说极为苛刻。碳热还原除磷法需增加额外的高温反应设备。硅热还原除磷法通常用于溅渣 护炉溅渣层的除磷，应用范围有限。磁选除磷法的问题在于钢渣中磁性相与富磷相往往形 成嵌布，干扰磁选，很难实现完全除磷。此外，还有电解除磷等方式在文献中也有所提及。但 是，上述方法均存在各自的缺陷，目前尚无有效的方法得到工业应用。
[0006]
【发明内容】
[0007] 针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种操作简 单，成本低廉，适于实用，能够快速高效地实现钢渣除磷以进行回收利用的一种钢渣回收利 用方法；进一步能够达到一定程度上提高钢渣铁品位的效果。
[0008] 为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案： 一种钢渣回收利用方法，该方法在于将钢渣作为原料按照一定比例加入到烧结、炼铁 或者炼钢工序中作为熔剂，其特征在于，钢渣采用浮选的方式进行脱磷处理后再加入到烧 结、炼铁或者炼钢工序中。
[0009] 本方法中，将钢渣作为烧结、炼铁和炼钢等工序的熔剂。在烧结矿中适当配加部 分钢渣，可改善烧结矿结构，有利于烧结造球，提高烧结速度，减少石灰石等熔剂的消耗，降 低生产成本。钢渣返回高炉使用可节省大量的石灰石和白云石资源，改善炉料透气性与高 炉渣的流动性，节省大量热能降低焦炭的消耗。钢渣返回炼钢可使冶炼成渣早，减少萤石用 量，减少炼钢初期对炉衬的侵蚀，有利于提高炉龄，降低耐火材料消耗，同时减少总渣量，少 占农田。同时，本发明对现有技术做出贡献的地方在于，对钢渣采用浮选的方式进行脱磷处 理；这样，和现有的除磷方法相比，要求可以更简单，成本可以更加低廉，能够快速高效地实 现钢渣的脱磷回收利用。
[0010] 其中，对钢渣以浮选方式脱磷的具体过程包括顺序执行的以下步骤： 1) 磁选钢渣粉的制取，即先对钢渣进行处理(实施时，可以采用常规的热泼法、热闷法、 滚筒法等方法进行钢渣处理）促使钢渣中金属铁和炉渣相分离，再经多级破碎、磁选后得到 粒度小于10 _的磁选钢渔粉； 2) 磁选钢渣粉的磨矿，即在球磨机中将磁选钢渣粉细磨至200目以下，使富磷相和富 铁相充分分离； 3) 浮选脱磷，即将球磨后的细钢渣粉置入加水的槽中，并搅拌调节为浓度10?20%的 矿浆，将调浆后的溶液送入浮选装置，同时依次加入pH调节剂、抑制剂、表面活化剂和捕收 齐U;药剂全部加入后2 min开始吹泡浮选，8~10 min后结束，得到富含磷的上浮物和低磷的 下沉物。若有必要，可对下沉物进行二次浮选以进一步除磷。
[0011] 这样，先对钢渣预处理，经多级破碎和磁选后，将富含金属相的炉渣先充分分离后 提取出来，利于后续浮选脱磷；然后再球磨至200目以下，可以确保富磷相和富铁相充分分 离以保证后续浮选脱磷效果；最后进行浮选脱磷时，加入了 pH调节剂调节pH值以避免化学 反应，同时加入了抑制剂、表面活化剂和捕收剂，其中，抑制剂可以阻碍或降低富铁部分成 分的化学反应速率并抑制其上浮以利于物理分离，表面活化剂可以改变含磷成分矿物表面 的化学组成，使之易于吸附捕收剂，捕收剂可以改变含磷成分矿物表面疏水性，使其利于 黏附于气泡上并上浮。各试剂相互调和配合，再结合浮选流程的特殊时间要求，可以实现富 含磷炉渣的充分上浮以及低磷富铁炉渣的充分下沉，提高分离效率。
[0012] 作为优化，钢渣在转炉出渣时即先对钢渣进行改性预处理，即在转炉出渣时同时 向渣罐中加入一定量的富含Si0 2和/或A1203的改性剂原料，加入量，按照最终渣中Si02和 A1A的总量占最终渣总质量的15%?35%进行控制。 这样，通过加入特定要求比例的改性剂的作用，改变钢渣物相组成和元素分布，减少渣 中磷元素和铁元素的嵌布分布并令渣中的磷元素主要富集于3Ca0 · P205-2Ca0 · Si02固溶 体中；这样，更好地减轻富含磷元素炉渣的质量，使其更加利于后续分离彻底。
[0013] 作为优化，所述步骤3)中矿浆pH值控制在9~11。pH调节剂优选采用浓度为30% 的NaOH溶液。所述步骤3)中，抑制剂用量控制在1?2 kg/吨。其作用在于抑制钢渣中 铁矿物的上浮，可选用淀粉和Na2Si03等常规试剂。所述步骤3)中，表面活化剂用量控制在 4. 5?6. 5 kg/吨。表面活化剂优选为十二烷基磺酸钠。所述步骤3)中，捕收剂用量控制 在4. 5?6. 5 kg/吨。捕收剂优选为油酸钠。
[0014] 这样优化后，可以确保各试剂的上述效果能够充分发挥，各试剂之间相互配合调 和，实现富含磷炉渣的充分上浮以及低磷富铁炉渣的充分下沉，保证分离效率。经试验，采 用上述比例的试剂调控，能够保证除磷率提高到25-35%左右，提高铁品位近2个百分点。确 保钢渣回炉利用的可行性。同时，本方法中除磷效率提高后，可以使得处理后的钢渣作为原 料加入到烧结、炼铁或者炼钢工序中作为熔剂的比例能够达到5%以上，而现有技术中钢渣 回收利用使用比例普遍在1-3%，没有超过3%的技术，故本发明方法可以极大地提高了浮渣 利用效率。
[0015] 综上所述，本发明能够实现部分钢渣除磷后的回收利用，同时具有操作简单，成本 低廉，适于实用，能够快速高效地实现钢渣除磷以进行回收利用的效果；同时能够一定程度 上提高钢渣铁品位，使其利于回收利用。
[0016]
【具体实施方式】
[0017] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明。
[0018] 具体实施时：一种钢渣回收利用方法，该方法在于将钢渣作为原料按照一定比例 加入到烧结、炼铁或者炼钢工序中作为熔剂，其中，钢渣采用浮选的方式进行脱磷处理后再 加入到烧结、炼铁或者炼钢工序中。
[0019] 具体地说，对钢渣以浮选方式脱磷的具体过程包括顺序执行的以下步骤： 1) 磁选钢渣粉的制取，即先对钢渣采用常规的热泼法、热闷法、滚筒法等方法进行钢渣 处理，促使钢渣中金属铁和炉渣相分离，再经多级破碎、磁选后得到粒度小于10 mm的磁选 钢渣粉； 2) 磁选钢渣粉的磨矿，即在球磨机中将磁选钢渣粉细磨至200目以下，使富磷相和富 铁相充分分离； 3) 浮选脱磷，即将球磨后的细钢渣粉置入加水的槽中，并搅拌调节为浓度10?20%的 矿浆，将调浆后的溶液送入浮选装置，同时依次加入pH调节剂、抑制剂、表面活化剂和捕收 齐U;药剂全部加入后2 min开始吹泡浮选，8~10 min后结束，得到富含磷的上浮物和低磷的 下沉物。
[0020] 具体实施时，1)步骤之前，钢渣在转炉出渣时即先对钢渣进行改性预处理，即在转 炉出渣时同时向渣罐中加入一定量的富含Si0 2和/或A1203的改性剂原料，加入量，按照最 终渣中Si0 2和A1A的总量占最终渣总质量的15%?35%进行控制。这样，通过改性剂的 作用改变钢渣物相组成和元素分布，减少渣中磷元素和铁元素的嵌布分布并令渣中的磷元 素主要富集于3Ca0 · P205-2Ca0 · Si02固溶体中；更加利于后续分离彻底。
[0021] 具体实施时，3)步骤中，矿浆pH值控制在扩11。pH调节剂优选采用浓度为30% 的NaOH溶液。抑制剂用量控制在1?2 kg/吨。可选用淀粉和Na2Si03等常规试剂。表面 活化剂用量控制在4. 5?6. 5 kg/吨。表面活化剂优选为十二烷基磺酸钠。捕收剂用量控 制在4. 5?6. 5 kg/吨。捕收剂优选为油酸钠。
[0022] 具体实施时，若有必要，可对下沉物进行二次浮选以进一步除磷。
[0023] 另外，为了验证本方法效果， 申请人:在上述【具体实施方式】要求的基础上，采用具体 成分的钢渣，采用具体的浮选脱磷控制参数，进行试验验证。得到以下试验实例。
[0024] 试验实例1 : 1)采用某钢厂含铁19. 05%，含磷1. 46%的钢渣磁选粉进行球磨、筛分，取200目筛子 筛下物备用；2)取20g渣样与200ml水配成矿浆溶液。矿浆浓度为10%，并搅拌均匀；3)将 浮选药剂每隔2min依次加入到浮选装置中，加入顺序依次为浓度为30 %的NaOH溶液、抑 制剂淀粉溶液、表面活化剂和捕收剂溶液。抑制剂、活化剂和捕收剂的用量分别为1.8 kg/ 吨、6.0 kg/吨和6.0 kg/吨。矿浆pH值控制在10左右。4)药剂全部加入后2min开始吹 泡浮选，lOmin后结束，分出4. 5 g上浮物S-1和14. 7 g下沉物X-1 ;5)得到的上浮物和下 沉物分别过滤，净化。在烘箱中去水烘干后称重，并做XRF检测。
[0025] 6)最终得到的上浮物中的磷含量和铁含量分别为1. 66%和17. 94%。下沉物中的 磷含量和铁含量分别为1. 38%和20. 12%。除磷率为25. 6%且提高铁品位近2个百分点。
[0026] 试验实例2 1)采用某钢厂含铁19. 05%，含磷1. 46%的钢渣磁选粉进行球磨、筛分，取200目筛子 筛下物备用；2)取20g渣样与200ml水配成矿浆溶液。矿浆浓度为10%，并搅拌均匀；3)将 浮选药剂每隔2min依次加入到浮选装置中，加入顺序依次为浓度为30 %的NaOH溶液、抑 制剂Na2Si03溶液、表面活化剂和捕收剂溶液。抑制剂、活化剂和捕收剂的用量分别为1. 8 kg/吨、6.0 kg/吨和6.0 kg/吨。矿楽pH值控制在10左右。4)药剂全部加入后2min开 始吹泡浮选，lOmin后结束，分出4. 0 g上浮物S-1和15. 2 g下沉物X-1 ;5)得到的上浮物 和下沉物分别过滤，净化。在烘箱中去水烘干后称重，并做XRF检测。6)最终得到的上浮物 中的磷含量和铁含量分别为1. 72 %和17. 64%。下沉物中的磷含量和铁含量分别为1. 32% 和20. 93 %。除磷率为23. 6%且提高铁品位近2个百分点。
[0027] 试验实例3 1)采用某钢厂含铁19. 05%，含磷1. 46%的钢渣磁选粉进行球磨、筛分，取200目筛子 筛下物备用；2)在钢渣磁选粉中添加8%A1203。将200 g混合物装入纯铁坩埚。纯铁坩埚 外套刚玉坩埚。刚玉坩埚外套石墨坩埚，并放入硅钥炉中加热到1723 K并保温半小时。然 后以5 K/min的速度使温度降到1623 K并保温2小时，以充分促进3CaO · P205的析出，再 以5 K/min的速度降温至1523 K后，关闭炉子，取出试样空冷。3)将空冷后的钢渣先破碎 至10 mm以下，然后装入球磨机中球磨至200目以下备用。4)取20g渣样与200ml水配成 矿浆溶液。矿浆浓度为10%，并搅拌均匀；5)将浮选药剂每隔2min依次加入到浮选装置中， 加入顺序依次为浓度为30%的NaOH溶液、抑制剂淀粉溶液、表面活化剂和捕收剂溶液。抑 制剂、活化剂和捕收剂的用量分别为1. 8 kg/吨、6. 0 kg/吨和6. 0 kg/吨。矿浆pH值控制 在10左右。6)药剂全部加入后2min开始吹泡浮选，lOmin后结束，分出6. 0 g上浮物S-1 和13.2 g下沉物X-l;7)得到的上浮物和下沉物分别过滤，净化。在烘箱中去水烘干后称 重，并做XRF检测。8)最终得到的上浮物中的磷含量和铁含量分别为1.66%和17.26%。 下沉物中的磷含量和铁含量分别为1. 35%和20. 97%。除磷率为34. 1%且提高铁品位近2 个百分点。钢渣改性处理后浮选除磷率比直接除磷高10个百分点。
[0028] 上述实例中均未采取二次浮选处理，若对下沉物进行二次浮选，可进一步降低磷 含量，取得更优的实施结果。
[0029] 经上述试验实例证明，本发明方法中，采用浮选的方式对钢渣进行脱磷，一次浮选 除磷率可以高达24%?35%。在除磷的同时还可在一定程度上提高钢渣铁品位。进一步 验证，使得脱磷后的钢渣加入到烧结、炼铁或者炼钢工序中的比例可以提高到5%以上；充 分提高了废渣利用效率，同时，本方法具有工艺流程简单，生产易操作，可广泛应用等特点。
【权利要求】
1. 一种钢渣回收利用方法，该方法在于将钢渣作为原料按照一定比例加入到烧结、炼 铁或者炼钢工序中作为熔剂，其特征在于，钢渣采用浮选的方式进行脱磷处理后再加入到 烧结、炼铁或者炼钢工序中。
2. 如权利要求1所述的钢渣回收利用方法，其特征在于，对钢渣以浮选方式脱磷的具 体过程包括顺序执行的以下步骤： 1) 磁选钢渣粉的制取，即先对钢渣进行处理促使钢渣中金属铁和炉渣相分离，再经多 级破碎、磁选后得到粒度小于10 mm的磁选钢渣粉； 2) 磁选钢渣粉的磨矿，即在球磨机中将磁选钢渣粉细磨至200目以下，使富磷相和富 铁相充分分离； 3) 浮选脱磷，即将球磨后的细钢渣粉置入加水的槽中，并搅拌调节为浓度10?20%的 矿浆，将调浆后的溶液送入浮选装置，同时依次加入pH调节剂、抑制剂、表面活化剂和捕收 齐U;药剂全部加入后2 min开始吹泡浮选，8~10 min后结束，得到富含磷的上浮物和低磷的 下沉物。
3. 如权利要求2所述的一种钢渣回收利用方法，其特征在于，钢渣在转炉出渣时即先 对钢渣进行改性预处理，即在转炉出渣时同时向渣罐中加入一定量的富含310 2和/或A1203 的改性剂原料，加入量，按照最终渣中Si02和A1203的总量占最终渣总质量的15%?35% 进行控制。
4. 如权利要求2所述的一种钢渣回收利用方法，其特征在于，所述步骤3)中矿浆pH值 控制在9?11。
5. 如权利要求2所述的一种钢渣回收利用方法，其特征在于，所述步骤3)中，抑制剂用 量控制在1?2 kg/吨。
6. 如权利要求2所述的一种钢渣回收利用方法，其特征在于，所述步骤3)中，表面活化 剂用量控制在4. 5?6. 5 kg/吨。
7. 如权利要求2所述的一种钢渣回收利用方法，其特征在于，所述步骤3)中，捕收剂用 量控制在4. 5?6. 5 kg/吨。
【文档编号】C22B1/11GK104141018SQ201410352003
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】刁江, 江露, 刘璇, 张涛, 谢兵 申请人:重庆大学