專利名稱：一種鋼渣處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋼渣處理方法。特別是涉及鋼渣中游離氧化鈣和游離氧化鎂無害化處理方法，提高鋼渣利用率。
背景技術：
隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程的加快，工業(yè)領域的資源消耗量將進一步加大，資源和環(huán)境問題將更加突出，工業(yè)發(fā)展面臨更加嚴峻的挑戰(zhàn)，而進一步提高大宗工業(yè)固體廢物綜合利用水平將是解決資源供應、緩解環(huán)境壓力的有效途徑之一。2011年我國重點統(tǒng)計高爐渣產(chǎn)生量為1.5億t，鋼渣產(chǎn)生量為5893萬t。目前高爐渣已在建材行業(yè)得到充分利用， 但因鋼渣中存在的游離氧化鈣和游離氧化鎂的長期危害，鋼渣利用依然是個難題。現(xiàn)行的鋼渣燜渣工藝雖然解決了鋼渣中夾雜的金屬回收，但依然沒有根本消除游離氧化鈣和游離氧化鎂的危害問題。因此大量鋼渣依然是作為工業(yè)廢渣堆積存放，不僅造成了環(huán)境污染，也浪費土地資源。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種工藝方法消除了轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣及游離氧化鎂的危害。轉(zhuǎn)爐鋼渣是轉(zhuǎn)爐煉鋼產(chǎn)生的一種廢渣，出爐狀態(tài)溫度高達1400°C以上的液體，化學成分CaO含量約40-60%，SiO2含量約13-20%。主要礦物相是硅酸三鈣(C3S)、硅酸二鈣(C2S)、鈣鐵橄欖石、游離氧化鈣(f-CaO)、游離氧化鎂等。由于游離氧化鈣(f-CaO)、游離 MgO等有害成分含量高，冷卻處理后的鋼渣中含有大量的結(jié)晶粗大、結(jié)構(gòu)致密的游離氧化鈣和游離氧化鎂，這些游離氧化鈣和游離氧化鎂遇水后會在很長時間內(nèi)持續(xù)水化并發(fā)生體積膨脹，導致鋼渣利用時長期安定性極差，嚴重制約了鋼渣的安全利用。。高爐熔渣是高爐生產(chǎn)鐵水時產(chǎn)出的一種廢渣，出爐狀態(tài)也是溫度高達1400°C以上的液體，化學成分中CaO含量約30-40%，SiO2含量約30-40%，反應形成的礦物主要是低鈣硅酸鈣。如果將熱態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣和高爐熔渣混合在一起，并將熔渣溫度保持在1300°C以上， 鋼渣中的游離氧化鈣與和游離氧化鎂就會和高爐渣中的二氧化硅組分充分反應形成安全的硅酸鈣和硅酸鎂，從而消除了游離氧化鈣和游離氧化鎂的危害。反應后的熔渣經(jīng)水淬急冷、風冷或其他急冷方式急冷后，形成玻璃態(tài)固體渣或微晶固體渣，進一步加工粉磨即成水化活性較高且無短期或長期膨脹危害的能安全使用的活性冶金渣?！N鋼渣處理方法，將兩種熱態(tài)渣出爐后按比例直接在電爐內(nèi)混合調(diào)節(jié)到合適的溫度，利用電弧擾動攪拌均勻，使各種化學成分充分反應，原鋼渣中的游離氧化鈣和氧化鎂與高爐渣中的二氧化硅組分反應生成硅酸鈣和硅酸鎂，消除了游離氧化鈣和游離氧化鎂的潛在危害。反應后的液態(tài)熔渣進行急冷(水淬或風冷或其他方式急冷)，形成水化活性較高且無短期或長期膨脹危害的玻璃態(tài)渣，可像高爐礦渣那樣進一步加工用于相關建筑材料。 渣中夾雜的金屬鐵沉淀到爐底后及時排出。
本發(fā)明技術方案原理是鋼渣中的游離CaO和游離MgO可以被高爐渣中的低鈣硅酸鹽和二氧化硅組分吸收反應生成安全的硅酸鈣和硅酸鎂，從而消除了游離氧化鈣和游離氧化鎂的危害。將轉(zhuǎn)爐鋼渣和高爐熔渣混合均勻完全反應，熔渣急冷(水淬、風冷或其他急冷方式)后形成玻璃體及少量的微晶，從而形成水化活性較高且無短期或長期膨脹危害的能夠安全應用的活性渣。本方法根除了鋼渣中游離氧化鈣及游離氧化鎂的危害，為鋼渣全部利用奠定了基石出。本方法使得鋼渣中夾雜的金屬鐵得到很好的渣鐵分離，提高了金屬收得率。本方法充分利用熱態(tài)熔渣的熱能，以至于節(jié)約能源、減少能耗、降低成本，減少(X)2 的排放，具有極高的社會和經(jīng)濟意義。轉(zhuǎn)爐鋼渣與高爐礦渣的配料重量比例為轉(zhuǎn)爐鋼渣 0-70、高爐礦· 30-100。一種鋼渣處理方法，含有以下步驟建造電弧爐，將高爐熔渣和轉(zhuǎn)爐熔渣，重量比例為轉(zhuǎn)爐熔渣0-70，高爐熔渣 30-100，輸送至電爐內(nèi)，電極起弧發(fā)熱，電弧擾動電爐內(nèi)兩種熔渣混合促進反應，在電爐底部或下部側(cè)邊，開有除鐵口，每30min-;3h放出沉積的液態(tài)金屬鐵，控制電極起弧，保證電弧爐內(nèi)熔體溫度1300°C -1600°C，保溫30π η- ι至堿性氧化物和酸性氧化物反應完全，電弧爐內(nèi)熔渣從出渣口流出后被急冷成玻璃態(tài)或微晶態(tài)渣，玻璃態(tài)或微晶態(tài)渣經(jīng)進一步破碎、粉磨，形成水化活性較高且無短期或長期膨脹危害的活性渣粉。本發(fā)明的優(yōu)點是有效消除了鋼渣中游離氧化鈣和游離氧化鎂的危害，使鋼渣能夠安全利用，為鋼渣全部利用奠定基礎。本方法直接利用熱態(tài)熔渣，充分利用了熔渣顯熱，減少能耗、降低成本，節(jié)約能源、 減少(X)2排放，具有極高的社會和經(jīng)濟意義。一種鋼渣處理方法，將熱態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣和高爐熔渣，按比例直接在電弧爐內(nèi)混合，利用電弧爐起弧將爐內(nèi)熔渣調(diào)節(jié)到合適的溫度，并利用電弧擾動攪拌熔渣，使熔渣內(nèi)酸性氧化物和堿性氧化物充分反應，原鋼渣中的游離氧化鈣和氧化鎂與高爐渣中的二氧化硅組分和低鈣硅酸鈣反應生成安全的硅酸鈣和硅酸鎂，消除了鋼渣中游離氧化鈣和游離氧化鎂的危害。熔渣經(jīng)急冷后，形成水化活性較高且無短期或長期膨脹危害的玻璃態(tài)固體渣，固體渣可進一步磨細成渣粉像高爐礦渣一樣安全地用于相關建筑材料。本方法所采用的工藝消除了鋼渣中游離氧化鈣和游離氧化鎂的危害，為鋼渣全部利用奠定了基礎。本方法充分利用熱態(tài)熔渣的熱能，以至于節(jié)約能源、減少能耗、降低成本， 減少(X)2的排放，具有極高的社會和經(jīng)濟意義。本方法使得鋼渣與高爐渣中夾雜的金屬鐵得到很好的渣鐵分離，提高了金屬回收率。
具體實施例方式顯然，本領域技術人員基于本發(fā)明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明不受下列實例的限制，可根據(jù)上述發(fā)明的工藝和實際各鋼鐵廠熔渣情況來確定具體的實施方案。實施例1，一種鋼渣處理方法，含有以下步驟在鐵廠附近建造電弧爐，將1400°C轉(zhuǎn)爐鋼渣和1400°C高爐熔渣按重量配比熱態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣50，高爐熔渣50輸送至電爐內(nèi)，電極起弧發(fā)熱，電弧擾動電爐內(nèi)兩種渣液混合促進反應，在電爐底部每池放出沉積的金屬鐵，調(diào)整溫度1400°C _1500°C保溫至反應完全，反應后的熔渣從渣口流出后水淬急冷，烘干、破碎、粉磨制成高活性渣粉。取樣進行礦物分析，91 %以上都是玻璃相。制備好的渣粉摻入60%與硅酸鹽熟料及調(diào)凝劑配制的水泥達到P042. 5水泥的技術指標。實施例2，在鐵廠附近建造電弧爐，將液態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣和液態(tài)高爐熔渣按重量配比熱態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣70，高爐熔渣30輸送至電爐內(nèi)，電極起弧發(fā)熱，電弧擾動電爐內(nèi)兩種渣液混合促進反應，在電爐底部每1. 5h放出沉積的金屬鐵，調(diào)整溫度1300°C _1500°C保溫至反應完全，反應后的熔渣從渣口流出后水淬急冷，烘干、破碎、粉磨制成高活性渣粉。取樣進行礦物分析，90%以上都是玻璃相。制備好的渣粉40%等量替代P042. 5水泥，配置的水泥強度指標與P042. 5的水泥強度指標不降低。實施例3，在鐵廠附近建造電弧爐，將轉(zhuǎn)爐放出的熱態(tài)鋼渣和液態(tài)高爐熔渣按重量配比熱態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣30，高爐熔渣70輸送至電爐內(nèi)，電極起弧發(fā)熱，電弧擾動電爐內(nèi)兩種渣液混合促進反應，在電爐底部每池放出沉積的金屬鐵，調(diào)整溫度1300°C -1500°C保溫至反應完全，反應后的熔渣從渣口流出后水淬急冷，烘干、破碎、粉磨制成高活性渣粉。取樣進行礦物分析，93%以上都是玻璃相。制備好的渣粉摻入60%與硅酸鹽熟料及調(diào)凝劑配制的水泥達到P042. 5水泥的技術指標。如上所述，對本發(fā)明的實施例進行了詳細地說明，但是只要實質(zhì)上沒有脫離本發(fā)明的發(fā)明點及效果可以有很多的變形，這對本領域的技術人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鋼渣處理方法，其特征在于含有以下步驟將熱態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣和高爐熔渣按比例直接在電爐內(nèi)混合，并調(diào)節(jié)到合適的溫度，利用電弧擾動攪拌熔渣，使熔渣內(nèi)酸性氧化物和堿性氧化物充分反應，原鋼渣中的游離氧化鈣和氧化鎂與高爐渣中的二氧化硅組分和低鈣硅酸鈣生成安全的硅酸鈣和硅酸鎂，消除了鋼渣中游離氧化鈣和游離氧化鎂的危害；充分反應后的熔渣從電弧爐放出并被急冷形成玻璃態(tài)渣，玻璃態(tài)渣可進一步磨細成水化活性較高且無短期和長期膨脹危害的活性渣粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼渣處理方法，其特征在于含有以下步驟建造電弧爐，將高爐熔渣和轉(zhuǎn)爐熔渣，重量比例為轉(zhuǎn)爐熔渣0-70，高爐熔渣30-100，輸送至電爐內(nèi)，電極起弧發(fā)熱，電弧擾動電爐內(nèi)兩種熔渣混合促進反應，在電爐底部或下部側(cè)邊留有除鐵口，每30min-;3h放出沉積的液態(tài)金屬鐵，控制電極起弧，保證電弧爐內(nèi)熔體溫度1300°C -1600°C，保溫30min-ai至堿性氧化物和酸性氧化物反應完全，電弧爐內(nèi)熔渣從出渣口流出后被急冷成玻璃態(tài)固體渣，玻璃態(tài)固體渣經(jīng)進一步破碎、粉磨，形成水化活性較高且無短期或長期膨脹危害的活性渣粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋼渣處理方法，其特征在于所述比例為重量比轉(zhuǎn)爐鋼渣0-70，高爐礦渣30-100。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種鋼渣處理方法，其特征在于熱態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣和高爐熔渣直接利用，利用了熱態(tài)渣攜帶的熱能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種鋼渣處理方法，其特征在于原鋼渣中的游離氧化鈣和氧化鎂與高爐渣中的二氧化硅組分和低鈣硅酸鈣生成安全的硅酸鈣與硅酸鎂，消除了渣中游離氧化鈣和游離氧化鎂的危害。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種鋼渣處理方法，其特征在于用電弧爐起弧調(diào)整反應溫度，并利用電極起弧擾動和攪拌熔體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種鋼渣處理方法，其特征在于從電弧爐出來的熔渣被急冷處理。
全文摘要
一種鋼渣處理方法，將熱態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣和高爐熔渣，按比例直接在電弧爐內(nèi)混合，利用電弧爐起弧將爐內(nèi)熔渣調(diào)節(jié)到合適的溫度，并利用電弧擾動攪拌熔渣，使熔渣內(nèi)酸性氧化物和堿性氧化物充分反應，原鋼渣中的游離氧化鈣和氧化鎂與高爐渣中的二氧化硅組分和低鈣硅酸鈣反應生成安全的硅酸鈣和硅酸鎂，熔渣經(jīng)急冷后，形成水化活性較高且無短期或長期膨脹危害的玻璃態(tài)固體渣，固體渣可進一步磨細成渣粉像高爐礦渣一樣安全地用于相關建筑材料。本方法消除了鋼渣中游離氧化鈣和游離氧化鎂的危害，為鋼渣全部利用奠定了基礎。充分利用熱態(tài)熔渣的熱能，以至于節(jié)約能源、減少能耗、降低成本，減少CO2的排放，具有極高的社會和經(jīng)濟意義。
文檔編號C21B3/06GK102559960SQ20121006583
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者皮艷靈, 章榮會 申請人:北京聯(lián)合榮大工程材料有限責任公司