堆存eaf不锈钢渣的处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钢渣的处理方法，尤其是一种堆存EAF不锈钢渣的处理方法。
【背景技术】
[0002] 2014年，中国不锈钢粗钢产量为2169. 2万吨，同比增长14. 27%。按每3吨不锈钢 产生1吨含铬废物(主要包括不锈钢渣、不锈钢酸洗污泥等）计，含铬废物年产生量超过了 700万吨。目前，不锈钢主要生产设备为电炉（Electric Arc Furnace，EAF)和氩氧脱碳炉 (Argon Oxygen Decarburization，A0D)，因此不锈钢渣主要包括EAF渣和A0D渣。不锈钢 渣主要元素为0&、51、1%)1、？ 6等，但由于不锈钢渣中〇等重金属含量较高，其资源化利用 必须综合考虑其粉化性、稳定性和淋溶性。粉化性主要是由单斜晶0_(^向八面体y-C 2S 的无热相变过程中约有12%的体积膨胀造成；稳定性由f-CaO和f-MgO水解过程中97. 8% 和148%的体积膨胀引起；淋溶性是指不锈钢渣堆放或尾渣用作建筑材料后在雨水等淋溶 液作用下，Cr等有毒重金属进入水体的能力。由于铬等重金属淋溶，不锈钢渣的综合利用 途径受到制约，少量用于钢渣水泥和建筑材料制备，而更多不锈钢渣只能以堆存处理。
[0003] 由于熔炼后期为还原性气氛，低氧势控制了金属和类金属的氧化，因此EAF不锈 钢渣中的Cr主要以金属态和+3价形态存在，金属态铬通常与Ni、Fe形成合金，通过细磨 和磁选进行回收，而三价铬主要存在于Ca-Mg-Al硅酸盐和尖晶石类矿物。很多学者认为， 不仅在高温时不锈钢渣中Cr 3+能够被氧化成Cr 6+，常温状态下该反应也具备热力学反应条 件；尤其是物料吸收水分后，CaO水解将生成氧中心更多的Ca(0H) 2，使得亲氧性较强的Cr3+ 更容易被氧化为Cr6+，从而增加EAF不锈钢渣中铬的淋溶毒性。由于受动力学因素的影响， EAF不锈钢渣堆存1年后Cr 3+的氧化率在10%左右，大大增强了 EAF不锈钢渣的淋溶毒性。 因此，合理处置堆存一段时间并含有一定量Cr6+的EAF不锈钢渣，即堆存EAF不锈钢渣，是 "三废"治理领域工作者重点关注的问题。目前，EAF不锈钢渣无害化处理主要有三类： (1)高温还原法：高温碳还原以焦炭、炭粉、木肩、煤矸石和富营养化藻类渣等做为还原 剂，利用其中含有的过量C和不锈钢渣进行高温熔融反应，将渣中Cr6+还原为Cr 3+，最终以 玻璃态或尖晶石存在，可作为产品回收使用。除了固态还原剂，也可采用氢、甲烷、一氧化碳 等气体作为还原剂对Cr 3+进行还原。固相高温还原往往存在还原不彻底，气相高温还原又 存在还原剂为可燃气体，工艺相对复杂，否则容易造成新的污染。
[0004] (2)湿法还原法：不锈钢渣与酸性或碱性溶液混合，并向溶液中加入含有硫酸亚 铁、碱金属硫化物等还原性物质，将Cr 6+还原为Cr3+，并在碱性溶液中沉淀析出Cr (0H) 3以回 收循环使用。根据反应条件不同，可分为酸性还原法、碱性还原法和有机磷废液还原法。这 些方法需要消耗酸碱溶液，并产生新的污水需要处理。
[0005] (3)水泥固化法：将一定量不锈钢渣粉配加一定量FeS04、FeCl2等添加剂后加入水 泥熟料，加水混合、搅拌、成型和凝固，随着水泥的水化和凝结硬化过程，将Cr封存于水泥 硬化体内而不溶出，达到稳定和无害化的目的。其缺点在于经水泥固化后由于铬渣体积膨 胀，造成水泥和混凝土的安定性。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种无害化的堆存EAF不锈钢渣的处理方法。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其将堆存EAF不锈钢渣与LF 精炼渣混合，在还原性气氛下精炼形成精炼终渣，精炼终渣经后处理，即可得到处理后的精 炼渣。
[0008] 本发明所述堆存EAF不锈钢渣的用量为LF精炼渣和堆存EAF不锈钢渣总重的 3% ~10%〇
[0009] 本发明所述精炼温度为1500°C~1600°C，时间为25~50min。
[0010] 本发明所述堆存EAF不锈钢渣经干燥、磁选后与LF精炼渣混合。所述堆存EAF不 锈钢渣在100~120°c下干燥3~6h。
[0011] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：（1)本发明充分利用了 LF精炼的高温 和还原性气氛，使堆存的EAF不锈钢渣中Cr6+被还原为Cr 3+。
[0012] (2)本发明充分利用LF精炼渣高A1203含量有利于尖晶石生成的特点，通过LF精 炼高温还原性气氛促使堆存EAF不锈钢渣中Cr 6+还原为Cr 3+，使进入精炼渣的少量Cr203进 入尖晶石被固化和封存，处理后的精炼渣Cr 6+浸出浓度几微克升，远低于国家《危险废物鉴 别标准浸出毒性鉴别》（GB5085. 3-2007)中的标准限值，实现了堆存EAF不锈钢渣的无害 化处理。
[0013] (3)本发明工艺简单，操作简便，进一步节约了无害化处理成本。
【具体实施方式】
[0014] 本堆存EAF不锈钢渣的处理方法采用下述工艺步骤：将堆存EAF不锈钢渣置于干 燥箱内于100~120°c下干燥3~6h后冷却至常温，磁选提取磁性物质后采用纸质或塑料 袋进行包装，运至精炼车间待用。按照堆存EAF不锈钢渣用量为LF精炼渣和堆存EAF不锈 钢渣总重的3%~10%的配比，将袋装EAF不锈钢渣与LF精炼渣混合成为混合渣。所述混 合渣加入LF精炼炉，在还原性气氛下进行精炼，精炼温度为1500°C~1600°C、精炼时间为 25~50min，精炼过程中，混合渣高温充分熔化、还原后，形成精炼终渣。LF精炼完成后，精 炼终渣经渣罐运送至渣处理车间，采用常规钢渣的处理方法进行后处理，得到处理后的精 炼渣。
[0015] 本处理方法中：（1)所述堆存EAF不锈钢渣来源于EAF工艺生产不锈钢的钢铁企 业堆场，其主要化学成分和含量如表1所示。
[0016] 表1 :堆存EAF不锈钢渣的主要化学成分及含量(重量％)
2)所述LF精炼渣的主要化学成分如表2所示。
[0017] 表2 :LF精炼渣的主要化学成分及含量(重量％)
(3)精炼过程中，强还原剂A1的加入能够使堆存过程氧化生成的Cr6+还原为Cr 3+，甚至 部分还原成金属铬而进入钢液。精炼过程中铬的还原反应过程见公式（1)和公式（2): 2Al+2Cr03- Cr 203+Al203 ( 1) 2A1+Cr203- 2Cr+Al 203 (2 )。
[0018] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0019] 实施例1 :采集堆存一年以