本发明涉及一种利用钢水精炼铸余渣协同处理飞灰的方法。
背景技术：
1、垃圾焚烧处理后的固体残渣占垃圾总量的30%-35%，其中底灰占25%-30%，飞灰占2%-5%。垃圾焚烧飞灰是指垃圾焚烧厂烟气净化系统捕集物以及烟道和烟囱底部沉降的残留物，其中含有一定数量的二恶英、可溶性重金属及盐，属于国家《国家危险废弃物名录》中hw18类危险废物（772-002-18生活垃圾焚烧飞灰），需要预先无害化处理后才能够安全填埋。目前对于飞灰的资源化利用已有研究见于文献与报道。查阅文献（1）罗任宏在2019年第4期《环境影响评价》杂志上，公布了题为“生活垃圾焚烧飞灰的资源化利用概况”的论文，文章中有“国内外垃圾焚烧飞灰在水泥、混凝土、陶瓷轻骨料、建筑材料方面的资源化利用已经展开，飞灰作为一种新型材料，可考虑为替代筑路材料的部分基材，但还需获得相关政策的支持，后续还需进一步研究”的内容表述；（2）杜渐在2017年第4期《河南建材》杂志上，公布了题为“水泥固化技术用于垃圾焚烧飞灰的处理”的论文，文中有“用硅酸盐水泥对城市垃圾焚烧产生的飞灰进行固化，分析了飞灰掺量对固化强度、重金属浸出性能的影响，结果表明:飞灰经硅酸盐水泥固化后，固化体抗压强度随飞灰掺量增大而减小；随着硅酸盐水泥用量的减少，pb和cd 等重金属离子更容易从固化体中浸出，为提高固化效果，需要进一步提高水泥浆体的密实度。”的内容表述；（3）樊彦玲、郑鹏辉、祝文，在2020年第4期《资源节约与环保》杂志上，公布了题为“垃圾焚烧飞灰无害化与资源化治理技术综述”的论文，文中有“我国对于垃圾焚烧飞灰无害化与资源化利用尚处于起步阶段，不少技术难点尚未攻破，如水泥固化增容量大、化学药剂稳定法二噁英类物质未得到彻底破坏，熔融法对重金属效果不稳定且费用高，水热处理技术效果不稳定等，而资源化再利用并未广泛应用。”的内容表述。
2、根据以上公开的文献可知，目前还没有利用钢水精炼铸余渣协同飞灰资源化利用的工艺方法。
3、钢水的精炼，通常是指转炉（电炉）粗炼钢水，在出钢过程中，对钢水脱氧合金化后，并进一步调整钢水的成分、温度范围，对钢水进行深脱氧、脱硫、脱气、去除夹杂物等操作，以提高钢水的洁净度，满足钢材的性能要求，这些炼钢的工艺称为钢水的炉外精炼或二次精炼工艺，简称精炼工艺。所有的钢水精炼工艺，都建立在精炼渣的基础上。精炼渣的脱氧操作就是将钢水中的氧或浮氏体变成氧的化合物，将它们从钢液中排出进入精炼渣的过程。精炼渣对脱氧、脱硫、吸附夹杂有着重要的影响，钢铁研究总院和北京科技大学的研究结果表明：在没有渣的情况下，脱氧剂、脱硫剂是不能把钢中的氧和硫都降得很低。所以精炼渣是生产优特钢所必需的。
4、lf精炼渣的主要成分为cao、sio2和al2o3，占总成分的90%左右，所以精炼渣的特点主要有以下的几个方面：
5、1、炉渣的碱度 (w(cao)/w(sio2)较高，尤其是铝镇静钢和硅铝镇静钢的碱度更高，氧化性物质(feo+mno)的含量较低，且渣中含有一定量的mgo和s，其中的纯方镁石压蒸稳定性影响钢渣资源化利用的安全性。
6、2、精炼渣的熔点低于转炉钢渣，温度在1500～1650℃情况下，其密度为2.58～3.2t/m3。结晶后固态精炼渣的密度有所降低。
7、3、铝镇静钢的精炼渣中有c3a 和c12a7 及c2s 等矿物, 其主导矿物是c3a 和c12a7,并含有少量的方镁石和镁铁尖晶石。
8、4、精炼渣结晶后，由于c2s的相变，伴随体积膨胀，在温度降低后，产生严重的粉化现象，污染环境。
9、5、精炼渣中的游离氧化钙含量高于转炉渣中的游离氧化钙。
10、6、由于钢水精炼渣的存在，钢水浇铸结束时，钢包内残留部分铸余钢水是一种正常的工艺现象，残留的钢水称为铸余钢水与钢水精炼渣一起倒入渣罐。
11、查阅文献（1）邸航，杜屏，王永红，等人在2021年第4期的《烧结球团》杂志上，公布了题为“炼钢精炼铸余渣应用于烧结的试验研究”的论文，文中有“精炼钢水浇铸结束后，在钢包内残留部分即为铸余渣。钢铁企业每年产生约几十万吨的铸余渣，这些铸余渣在经过破碎磁选后，将尾渣进行外销处理。随着环保政策紧缩，为实现钢铁生产固废的多途径利用，发挥铸余渣的剩余价值，根据某钢铁厂烧结原、辅料及铸余渣的特性，在实验室条件下进行不同铸余渣、不同配比的烧结杯试验。”的内容表述；（2）张洁，杨义在2021年第1期《公路与气运》杂志上，公布了题为“精炼钢渣水泥稳定混合料性能室内试验研究”的论文，文中有“以广西北海诚德不锈钢厂的精炼钢渣为研究对象，对含水率、化学成分、物理性质、稳定性、膨胀特性及有害物质重金属析出进行分析，将钢渣作为道路材料探究其可行性；将钢渣水泥稳定混合料在５ 种水泥掺量下分别进行击实试验和7、28d 无侧限抗压强度试验验证其抗压强度，在14% 水泥掺量下进行28、90d弯拉试验、劈裂试验验证其力学性能，进行干缩试验验证其稳定性。结果表明，钢渣的主要成分是cao ，活性较高，颗粒细腻，含水率较高，f-cao、f-mgo的含量达到规范要求，且无膨胀性，重金属析出也远低于规范要求；压制成型的钢渣水泥稳定混合料试块密实性好，且抗压强度整体较高，水泥掺量为5% 以上的钢渣水泥稳定混合料满足二级及二级以下公路要求；钢渣水泥稳定混合料满足弯拉强度要求，且干缩性能稳定，符合路面基层材料要求。”的内容表述的内容表述。
12、根据以上的文献论述可知，目前还没有利用钢水精炼铸余渣协同处理飞灰的工艺先例。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种利用钢水精炼铸余渣协同处理飞灰的方法，利用钢水精炼铸余渣和铸余钢水，分解飞灰中的有机物质，还原回收飞灰中的重金属，在实现飞灰的无害化转化的同时，优化了钢水精炼铸余渣的资源化利用。
2、本发明采用的技术方案是，一种利用钢水精炼铸余渣协同处理飞灰的方法，实施步骤如下：
3、s1、将伊宁市垃圾焚烧厂产生的飞灰拉运到干粉造球生产线待用；
4、s2、将炼钢厂连铸机中间包弃渣，拉运到伊钢炼钢生产线待用，其中连铸机中间包弃渣中mgo含量大于40%即可；
5、s3、将步骤s1中的飞灰与步骤s2连铸机中间包弃渣按照质量百分数75:25的比例混合均匀后，利用干粉压球机生产成为10～15mm的球团，拉运到连铸机中间包弃渣倒渣点待用；
6、s4、首先向一个用于盛装钢水精炼铸余的空渣罐中加入以上球团，球团的加入量按照每吨钢水精炼铸余渣加入450～600kg进行控制，空渣罐加入球团后，向球团上部倒入一炉钢水精炼铸余渣，然后再向钢水精炼铸余渣上部加入以上球团，如此循环操作，直到渣罐装满钢水精炼铸余渣；注意向渣罐最后倒入一炉钢水精炼铸余渣后，不再向上部加入球团，确保一个渣罐的最上部是高温钢水精炼铸余渣，以满足飞灰无害化转化的热力学工艺条件；
7、s5、渣罐装满、渣罐静置120min后，按照钢水精炼铸余渣的正常处理工艺处理即可。
8、发明人通过研究发现了以下的科学现象：钢水精炼铸余渣的碱度高，温度在1400℃℃以上，并且含有一定量的铸余钢水，是飞灰无害化转化的最佳工艺平台。其中飞灰中的重金属在这一温度条件下，能够被还原进入铸余钢液，没有被还原的，能够形成碱金属化合物，成为精炼渣的组成部分，留在钢渣中。钢渣在资源化利用后，能够发生水化反应形成胶凝材料，实现有害物质的成矿封存，达到无害化转化的工艺目的； 钢水精炼铸余渣的高碱度，高温工艺条件，能够使飞灰中的二恶英等发生不可逆的分解反应，并且二恶英中的氯能够以氯化物的形式存在于钢渣中，有利于消除钢渣中f-mgo的不稳定因素；
9、根据以上的发现，发明人以飞灰为主原料，向飞灰中添加部分连铸机中间包弃渣，利用干粉压球机，生产成为10～25mm的球团，加入到钢水精炼铸余渣中，利用钢水精炼铸余渣对于飞灰进行无害化转化，同时降低了钢水精炼铸余渣的碱度，减少了精炼渣粉化污染的量，优化了精炼渣的资源化利用性能，实现了炼钢行业协同处理危废的融合发展。
10、本发明的创新点如下：1、发明人发现了高温碱性还原渣能够促进飞灰中有害重金属元素的无害化转化与回收利用，以及碱性高温钢渣能够分解二恶英和有机物的科学现象，利用飞灰添加部分钢厂连铸机中间包弃渣，加入到钢水精炼铸余渣的渣罐中，然后倒入钢水精炼铸余渣，对于飞灰进行无害化处理和资源化利用，完成了飞灰的资源化利用，属于行业首创技术；2、发明人利用飞灰与连铸机中间包弃渣压制成为10～15mm的球团，加入到渣罐中，然后倒入钢水精炼铸余渣，在倒入一炉钢水精炼铸余渣后，再在钢水精炼铸余渣上部继续加入飞灰球团，然后再次倒入钢水精炼铸余渣，球团在高温区反应能够形成mgo-cao-sio2陶瓷烧结相，防止不同炉次的钢水精炼铸余渣中铸余钢水相互熔合，形成渣钢大块，有利于钢水精炼铸余渣中铸余残钢的回收加工与利用。3、利用飞灰中的氯离子和低碱度组成的矿物特点，能够减少精炼渣铸余中f-cao的量，消除f-mgo的危害，有利于精炼渣的资源化利用。
11、本发明的有益贡献如下：1、利用钢水精炼铸余渣的高温和高碱度工艺条件，对飞灰进行无害化转化，节约了危险废弃物的处理成本，解决了目前飞灰大多数用于填埋引起的占地矛盾，对于社会的发展意义重大；2、使用飞灰和连铸机中间包弃渣生产的球团，在无害化处理过程中，球团能够熔融形成烧结层，防止不同炉次钢水精炼铸余渣中铸余钢水相互熔合形成渣钢大块，有利于精炼铸余渣中铸余钢水的回收利用；3、本发明技术实施后，低碱度的飞灰能够与钢水精炼铸余渣发生二次成渣反应，减少精炼渣中f-cao的量，以及硅酸二钙的含量，有利于减少钢水精炼铸余渣冷却过程中因为相变引起的粉化污染，有利于钢水精炼铸余渣的资源化利用。
12、实施方式
13、本发明的实施例以中国宝武集团伊犁钢铁股份有限公司转炉生产线为例说明。
14、一种利用钢水精炼铸余渣协同处理飞灰的方法，实施步骤如下：
15、s1、将伊宁市垃圾焚烧厂产生的飞灰拉运到干粉造球生产线待用；
16、s2、将炼钢厂连铸机中间包弃渣，拉运到伊钢炼钢生产线待用，其中连铸机中间包弃渣中mgo含量大于40%即可；
17、s3、将飞灰与连铸机中间包弃渣按照质量百分数75:25的比例混合均匀后，利用干粉压球机生产成为10～15mm的球团，拉运到连铸机中间包弃渣倒渣点待用；
18、s4、首先向一个用于盛装钢水精炼铸余的空渣罐中加入以上球团，球团的加入量按照每吨钢水精炼铸余渣加入450～600kg进行控制。空渣罐加入球团后，向球团上部倒入一炉钢水精炼铸余渣，然后再向钢水精炼铸余渣上部加入球团，如此循环操作，直到渣罐装满钢水精炼铸余渣。注意向渣罐最后倒入一炉钢水精炼铸余渣后，不再向上部加入球团，确保一个渣罐的最上部是高温钢水精炼铸余渣，以满足飞灰无害化转化的热力学工艺条件；
19、s5、渣罐装满后，渣罐静置120min后，按照钢水精炼铸余渣的正常处理工艺处理即可。