一种钢渣处理剂及钢渣的回收处理方法与流程

本发明属于钢铁冶金，更具体地说，涉及一种钢渣处理剂及钢渣的回收处理方法。

背景技术：

1、钢渣是炼钢工业的废渣，其排放量为粗钢产量的15％～20％，大量排放的废弃钢渣会造成资源浪费、占用土地及污染环境等问题。随着钢铁工业的发展，钢渣排放量会越来越大，消纳处理钢渣速度相比排放速度慢，导致其储量不断增大。2017年我国每年钢渣排放量约8000万t，2018年中国钢产量约11亿t，钢渣产量约1.7亿t，但其利用率却只有22％，不足30％。在资源日益紧缺的今天，如何有效、快速地处理及利用这些钢渣成为大家关注的热点。为了寻找行之有效的综合利用方法，许多研究人员就钢渣的综合利用做了很多的研究工作。随着钢渣综合利用技术的发展，钢渣已经变成一种资源，在多个行业得到推广应用，一系列钢渣产品标准的发布，为钢渣的综合利用提供了技术支撑。

2、经检索，中国专利申请号为202210377782.5，申请公开日为2022年7月12日，记载了一种转炉钢渣的热闷处理方法，包括以下依次进行的步骤：1)转炉溅渣完毕后，将转炉内的熔渣倒入渣罐中；2)将渣罐中的熔融钢渣倾倒于热渣槽中，然后向热渣槽中的液态钢渣喷水雾冷却，待液态钢渣结壳后利用辊压破碎机对钢渣进行辊压破碎；然后再向辊压破碎后的钢渣喷水雾冷却，待液态钢渣结壳后再次利用辊压破碎机对钢渣进行辊压破碎；如此喷水雾冷却与辊压破碎交替进行，直至将钢渣破碎至粒度为300mm以下且钢渣温度为400℃800℃；3)坑闷：将步骤2)处理完成后的块状渣运送至闷渣坑中，然后给闷渣坑盖上盖子进行密封，然后向闷渣坑中的钢渣进行喷水雾，进行热闷处理，控制喷水量以调节控制闷渣坑中的蒸汽压力；待坑内钢渣温度小于100℃时，从闷渣坑中出渣。但是，该处理工艺步骤复杂，并且破碎钢渣费时费力，添加成本，处理后的钢渣凝胶性能查，只能作为筑路材料、建筑材料的部分填充料。

3、在水泥行业中，钢渣可用作混合材生产水泥，也可作为混凝土的掺合料，还可以作为原材料用于煅烧水泥熟料等。其中，钢渣中主要含有钙铁铝硅镁等矿物质，由于钢渣在1600℃左右时生成，且冷却缓慢，导致其内晶体生长过大，活性很差，不容易发生反应。特别的，钢渣中含有的f-cao、f-mgo膨胀系数大，f-cao、f-mgo含量过大会导致后期使用过程中极易膨胀并开裂，会导致“豆腐渣工程”。水泥的生产是快冷、极冷反应，其大部分的能量会储存在内部，故水泥加水水化反应会放出大量热量，促进掺杂钢渣的墙材后期易膨胀开裂。并且这种钢渣掺杂的墙材等产品，其凝胶材料是正常的，只是骨料中含f-cao、f-mgo易开裂，早期骨料不合格是很难检测出来的。

4、因此，为了更好得利用钢渣资源，亟需开发一种低成本钢渣处理生产高性能钢渣的工艺及方法。

技术实现思路

1、1.要解决的问题

2、针对现有钢渣具有不安定性，本发明通过设计钢渣处理剂配方，促进钢渣中渣铁分离，同时促进钢渣中游离氧化钙、游离氧化镁等不安定物质转化为无害的氢氧化钙、氢氧化镁，科学合理的调节了钢渣的化学成分，并且保留更多的胶凝性能，结合本发明设计的回收处理方法，使得普通钢渣生成高性能钢渣。

3、2.技术方案

4、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

5、一种钢渣处理剂，主要成分由硅酸钠na2sio3、铝酸钠naalo2、硅铝酸钠alnao6si2、硫酸钠na2so4、硫酸钙caso4、氢氧化钙ca(oh)2、硫酸铝al2(so4)3、氢氧化铝al(oh)3中的一种或几种混合而成。

6、于本发明的一种可能的实施方式中，钢渣处理剂为硅酸钠和硫酸钠的混合物。

7、于本发明的一种可能的实施方式中，硅酸钠和硫酸钠的质量比为3:1。

8、于本发明的一种可能的实施方式中，还含有水。

9、于本发明的一种可能的实施方式中，钢渣处理剂可以使用含硅酸钠、铝酸钠、硅铝酸钠、硫酸钠、硫酸钙、氢氧化钙、硫酸铝、氢氧化铝中的一种或几种为主要成分的工业废液。

10、一种钢渣的回收处理方法，步骤为：

11、(1)将高温液态钢渣自然冷却至低温；

12、(2)将低温液态钢渣置于热闷罐中，并加水盖罐密封一段时间；

13、(3)向热闷罐内的钢渣间歇喷洒上述的钢渣处理剂的稀释液；

14、(4)磁选，得到高性能钢渣和铁。

15、于本发明的一种可能的实施方式中，步骤(1)中，控制液态钢渣冷却至300℃～800℃。

16、于本发明的一种可能的实施方式中，步骤(2)中，热闷罐盖罐密封后，保持其内气压为1～1.5个大气压，并密封0.5h。

17、于本发明的一种可能的实施方式中，步骤(3)中，所加钢渣处理剂的质量为钢渣质量的3％～5％。

18、于本发明的一种可能的实施方式中，步骤(3)中，钢渣处理剂的稀释液浓度为10g/l。

19、于本发明的一种可能的实施方式中，步骤(3)中，间歇喷洒钢渣处理剂所需时间为10～15h。

20、3.有益效果

21、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

22、向待处理的高温钢渣间歇喷洒钢渣钢渣处理剂后，由于(钢)铁和渣的膨胀系数不同，产生不均匀冷缩，使得渣铁分离；同时根据钢渣的化学组成而添加的钢渣钢渣处理剂在高温高压下，促进了游离氧化钙、游离氧化镁等物质转化为无害的氢氧化钙、氢氧化镁，科学合理的调节了钢渣的化学成分，同时形成较大量的c3s硅酸三钙、c2s硅酸二钙、c3a铝酸三钙、afm等活性物质，使得普通钢渣生成高性能钢渣。

23、工作原理：钢渣处理剂中的na+、ca2+、al3+等碱金属离子促进水解成oh-，使得易膨胀的游离cao、游离mgo(f-cao、f-mgo)反应为不易膨胀的氢氧化物ca(oh)2、mg(oh)2，ca(oh)2、mg(oh)2提供oh-，使得钢渣处理剂生成c3s硅酸三钙、c2s硅酸二钙、c3a铝酸三钙、afm等活性物质。

24、由于钢渣内的钙铁铝硅镁等矿物质较稳定，不易生成c3s、c2s、c3a、afm等活性物质，故本发明的钢渣处理剂配合本发明的工艺，促进生成ca(oh)2、mg(oh)2等氢氧化物，

25、钢渣成分为矿物，不是单纯的cao、mgo，以钙镁橄榄石、尖晶石之类的矿物质形式存在，很难水解反应。使用本发明的工艺，在1～1.5个大气压、300℃～800℃的环境下，将大块的钢渣分解分散开，并在钢渣处理剂的协同作用下，使大块钢渣分解成小块，小块的钢渣增大反应接触面积，容易反应，而且使得钢渣中的游离氧化钙、游离氧化镁提前膨胀，避免其在后期墙材的使用过程中膨胀开裂。同时，本发明根据渣和铁的膨胀系数不同，产生不均匀的收缩，钢渣开裂，使得可以将钢渣中的铁分离出来。

技术特征：

1.一种钢渣处理剂，其特征在于：主要成分由硅酸钠、铝酸钠、硅铝酸钠、硫酸钠、硫酸钙、氢氧化钙、硫酸铝、氢氧化铝中的一种或几种混合而成。

2.根据权利要求1所述的一种钢渣处理剂，其特征在于：钢渣处理剂为硅酸钠和硫酸钠的混合物。

3.根据权利要求2所述的一种钢渣处理剂，其特征在于：硅酸钠和硫酸钠的质量比为3:1。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种钢渣处理剂，其特征在于：还含有水。

5.根据权利要求4所述的一种钢渣处理剂，其特征在于：钢渣处理剂为含硅酸钠、铝酸钠、硅铝酸钠、硫酸钠、硫酸钙、氢氧化钙、硫酸铝、氢氧化铝中的一种或几种物质的工业废液。

6.一种钢渣的回收处理方法，其特征在于：步骤为：

7.根据权利要求6所述的一种钢渣的回收处理方法，其特征在于：步骤(1)中，控制液态钢渣冷却至300℃～800℃。

8.根据权利要求6所述的一种钢渣的回收处理方法，其特征在于：步骤(2)中，热闷罐盖罐密封后，保持其内气压为1～1.5个大气压，并密封0.5h。

9.根据权利要求6所述的一种钢渣的回收处理方法，其特征在于：步骤(3)中，所加钢渣处理剂的质量为钢渣质量的3％～5％。

10.根据权利要求6所述的一种钢渣的回收处理方法，其特征在于：步骤(3)中，间歇喷洒钢渣处理剂所需时间为10～15h。

技术总结
本发明公开了一种钢渣处理剂及钢渣的回收处理方法，属于钢铁冶金技术领域。钢渣处理剂主要成分由硅酸钠、铝酸钠、硅铝酸钠、硫酸钠、硫酸钙、氢氧化钙、硫酸铝、氢氧化铝中的一种或几种混合而成。钢渣的回收处理方法步骤为：(1)将高温液态钢渣自然冷却至低温；(2)将低温液态钢渣置于热闷罐中，并加水盖罐密封一段时间；(3)向热闷罐内的钢渣间歇喷洒上述的钢渣处理剂的稀释液；(4)磁选，得到高性能钢渣和铁。本发明的钢渣处理剂配方可以促进钢渣中渣铁分离，促进钢渣中游离氧化钙、游离氧化镁等不安定物质转化为无害的氢氧化钙、氢氧化镁，科学合理的调节了钢渣的化学成分，并且保留更多的胶凝性能，使得普通钢渣生成高性能钢渣。

技术研发人员：王宗森
受保护的技术使用者：安徽马钢嘉华新型建材有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13