本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種綠色處理電爐鋼渣的方法。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，不銹鋼產(chǎn)量不斷升高，同時伴隨大量不銹鋼渣的產(chǎn)生，不銹鋼渣中因含有復(fù)雜的含鉻物相而與其他鋼渣在理化性能上存在明顯的差別。電爐冶煉不銹鋼時，為了保證質(zhì)量，必須吹氧脫碳。吹氧后，碳雖然能降低到規(guī)格要求，但熔池中的鉻會不可避免地要大量氧化，致使不銹鋼渣中含有大量的鉻。不銹鋼的冶煉主要采用eaf-aod工藝，因此產(chǎn)生了電爐渣(eaf渣)和aod渣，自然冷卻的eaf渣呈黑色，顆粒較大，其中質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1％的元素有ca、mg、si、al、fe、cr、o等。而aod渣中cr含量一般低于0.5％，且產(chǎn)生量少，因此一般研究電爐不銹鋼渣的無害化處置方法。鉻是一種重金屬元素，如果在鋼渣不能穩(wěn)定存在，就會以離子狀態(tài)遷移于自然環(huán)境中，并被氧化為劇毒性的六價鉻。由于不銹鋼渣中鉻的含量較低，直接回收鉻的經(jīng)濟(jì)價值不足。因此，一般采用堆存或填埋的方式來進(jìn)行處理，并沒有效解決鉻污染問題，同時也限制了電爐不銹鋼渣的資源化利用。截止2019年，我國不銹鋼產(chǎn)量超過3000萬噸。按照每噸鋼大約產(chǎn)生0.25噸渣來計算，目前每年的電爐不銹鋼渣產(chǎn)量接近750萬噸。

目前關(guān)于電爐鋼渣方式的處理方式主要有如下幾種：

(1)濕法還原：不銹鋼渣在酸堿性溶液中進(jìn)行溶解，使渣中的鉻大部分都轉(zhuǎn)移到水溶液中，然后添加合適的還原劑將六價鉻還原為三價鉻，并以沉淀的形式析出，最后通過煅燒得到含鉻的產(chǎn)品。

(2)固化封存處理：是利用穩(wěn)定化物質(zhì)來固定有害物質(zhì)，主要是通過形成穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵，將有害組分固定或包封在惰性固體基材中，從而降低危險廢物的浸出風(fēng)險，主要通過水泥固化。

(3)熔融還原：熔融還原法是利用還原劑(c、si、al)將不銹鋼渣中的cro或cr2o3還原為金屬鉻，這樣不僅可以回收有價金屬，而且也降低了不銹鋼渣中鉻的危害。

(4)尖晶石穩(wěn)定化：通過向熔融的電爐渣中加入改質(zhì)劑，使的渣中的鉻向穩(wěn)定的尖晶石相富集，從而實現(xiàn)電爐不銹鋼渣的無害化。

發(fā)明專利cn106517834a公開了一種利用熔融高爐渣高溫?zé)o害化處理不銹鋼渣的方法，是將不銹鋼渣加入到熔融的高爐渣內(nèi)，通電加熱并攪拌，水淬得到玻璃態(tài)渣，而重金屬cr被固定于玻璃態(tài)爐渣中。但該方法處理不銹鋼渣，并未全部實現(xiàn)爐渣玻璃化，仍有部分鉻賦存于不穩(wěn)定物相中，不僅能耗較高，而且依然存在鉻污染風(fēng)險。發(fā)明專利cn109796145a公開了一種降低電爐鋼渣中鉻污染風(fēng)險的方法，是將熔融的不銹鋼渣與改質(zhì)劑均勻混合，并經(jīng)過降溫處理，實現(xiàn)鉻向穩(wěn)定的尖晶石相富集，但該改質(zhì)劑為純氧化物，增加了處理成本，不能實現(xiàn)以廢治廢的效果。發(fā)明專利cn111471871a公開了一種電爐不銹鋼渣中鉻資源回收的方法，主要通過添加sio2和al2o3，調(diào)整渣的堿度和al2o3含量，使渣中含鉻富集相生長，從而創(chuàng)造鉻回收的基礎(chǔ)條件，但上述兩個添加改質(zhì)劑的方法中由于加入的改質(zhì)劑是冷料，且加入比例較高，因此導(dǎo)致高溫電爐渣的溫度驟降，不利于電爐渣中鉻富集相的生長，因此需提出一種更為綠色經(jīng)濟(jì)的電爐不銹鋼渣處理方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種綠色處理電爐鋼渣的方法，至少可以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的部分缺陷。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種綠色處理電爐鋼渣的方法，包括如下步驟：

1)電爐不銹鋼渣出渣后，將熔融的電爐不銹鋼渣裝入渣灌，并保溫維持電爐不銹鋼渣熔融狀態(tài)；

2)將熔融的高爐渣倒入熔融的電爐不銹鋼渣內(nèi)，通過攪拌作用使熔融的電爐不銹鋼渣與熔融的高爐渣均勻混合，得到混合渣；

3)將步驟2)的混合渣緩慢冷卻后進(jìn)行熱燜處理，得到處理后的尾渣，使鉻富集于穩(wěn)定的尖晶石相中，并實現(xiàn)尖晶石相的生長。

進(jìn)一步的，所述電爐不銹鋼渣主要成分按質(zhì)量百分比包括cao30～50wt％，sio220～45wt％，al2o30～10wt％，mgo5～15wt％，cr2o31～10wt％，feo0～5wt％。

進(jìn)一步的，所述高爐渣主要成分按質(zhì)量百分比包括cao32～49wt％，sio232～41wt％，al2o36～17wt％，mgo2～13wt％。

進(jìn)一步的，所述步驟2)中熔融的高爐渣質(zhì)量為熔融的電爐不銹鋼渣質(zhì)量的20～100％。

進(jìn)一步的，所述混合渣主要成分按質(zhì)量百分比控制al2o36～20wt％，mgo<12wt％，1.2<w(cao)/w(sio2)<1.4，cr2o31～10wt％。

進(jìn)一步的，所述步驟3)中混合渣緩慢冷卻速度小于10℃/min，且其冷卻至1200℃以下再進(jìn)行熱燜處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明提供的這種綠色處理電爐鋼渣的方法使熔融的高爐渣和熔融的電爐不銹鋼渣混合，利用高爐渣中的sio2和al2o3來改質(zhì)不銹鋼渣，實現(xiàn)鉻向穩(wěn)定的尖晶石相富集，并經(jīng)過緩冷處理后，實現(xiàn)鉻富集相的生長，從而實現(xiàn)電爐渣的無害化，滿足環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)，也為鉻的選礦分離創(chuàng)造了物理條件。

(2)本發(fā)明提供的這種綠色處理電爐鋼渣的方法可使得經(jīng)過高爐渣改質(zhì)和緩冷處理后的電爐不銹鋼渣中鉻在穩(wěn)定的尖晶石相中的富集度達(dá)到95％以上，尖晶石晶體尺寸大于50μm，且電爐不銹鋼渣中的鉻在標(biāo)準(zhǔn)浸出液中的溶出量小于0.05mg/l。

(3)本發(fā)明提供的這種綠色處理電爐鋼渣的方法中利用熔融電爐不銹鋼渣和熔融高爐渣的顯熱，不需要外加能耗和設(shè)備，能耗低，節(jié)約處理成本，而且熔融的高爐渣加入到電爐不銹鋼渣中，不會使電爐不銹鋼渣的溫度驟降，有利于電爐不銹鋼渣中鉻富集相的生長。

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明綠色處理電爐鋼渣方法的工藝流程圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種綠色處理電爐鋼渣的方法，包括如下步驟：

(1)電爐不銹鋼渣出渣后，將熔融的電爐不銹鋼渣裝入渣灌，并保溫維持電爐不銹鋼渣熔融狀態(tài)。其中，該電爐不銹鋼渣主要成分按質(zhì)量百分比包括cao30～50wt％，sio220～45wt％，al2o30～10wt％，mgo5～15wt％，cr2o31～10wt％，feo0～5wt％。

(2)將熔融的高爐渣倒入熔融的電爐不銹鋼渣內(nèi)，通過攪拌作用使熔融的電爐不銹鋼渣與熔融的高爐渣均勻混合，得到混合渣。

具體的，高爐渣主要成分按質(zhì)量百分比包括cao32～49wt％，sio232～41wt％，al2o36～17wt％，mgo2～13wt％。該高爐渣質(zhì)量為熔融的電爐不銹鋼渣質(zhì)量的20～100％，通過熔融的高爐渣的成分及添加量的優(yōu)化，使得熔融的電爐不銹鋼渣和高爐渣的混合渣主要成分按質(zhì)量百分比控制在al2o36～20wt％，mgo<12wt％，1.2<w(cao)/w(sio2)<1.4，cr2o31～10wt％；其中，通過控制al2o3含量在6～20wt％范圍，以促進(jìn)渣中鉻向穩(wěn)定的尖晶石相相富集，同時控制1.2<w(cao)/w(sio2)<1.4促進(jìn)富鉻尖晶石相的生長。

(3)將步驟(2)的混合渣緩慢冷卻后進(jìn)行熱燜處理，得到處理后的尾渣，使鉻富集于穩(wěn)定的尖晶石相中，并實現(xiàn)尖晶石相的生長。其中，混合渣緩慢冷卻速度小于10℃/min，并使其冷卻至1200℃以下。

下面通過具體實施例說明本發(fā)明提供的這種綠色處理電爐鋼渣的方法；以下實施例中采用質(zhì)量守恒定律和最小二乘法的方法測定鉻在尖晶石相中的富集度，采用hj/t2009-2007固體廢棄物浸出毒性浸出方法-水平振蕩法測定不銹鋼渣中鉻的溶出量。

實施例1：

電爐產(chǎn)生的不銹鋼渣正常出爐后，將高溫的不銹鋼渣裝入渣罐，電爐不銹鋼渣的主要成分為cao46.8％，sio231.2％，mgo10％，al2o34％，feo3％，cr2o35％。

將熔融高爐渣加入到電爐不銹鋼渣渣罐中，高爐渣的主要成分為cao38.5wt％，sio235.3wt％，al2o314.8wt％，mgo8.8wt％，p2o51.6wt％；采用攪拌槳將熔融的電爐不銹鋼渣與高爐渣混合均勻形成熔融混合渣，其中高爐渣的質(zhì)量為電爐不銹鋼渣的30％，混合渣的主要成分為cao44.53wt％，sio232.22wt％，al2o36.97wt％，mgo9.75wt％，cr2o33.86wt％；然后將經(jīng)過高爐渣改質(zhì)后的混合渣以20h的緩冷時間冷卻至1000℃以下，得到鉻以尖晶石相為主要賦存狀態(tài)的爐渣。

經(jīng)檢測，本實施例中鉻在尖晶石相中的富集度達(dá)到98％以上，電爐不銹鋼渣中鉻的浸出濃度低于0.04mg/l，尖晶石平均晶體尺寸達(dá)到從10μm提升到30μm以上。

實施例2

電爐產(chǎn)生的不銹鋼渣正常出爐后，將高溫的不銹鋼渣裝入渣罐，電爐不銹鋼渣的主要成分為cao47wt％，sio233wt％，mgo8wt％，al2o35wt％，feo2wt％，cr2o35wt％。

將熔融高爐渣加入到高溫的不銹鋼渣渣罐中，高爐渣的主要成分為cao36.6wt％，sio235.6wt％，al2o317.2wt％，mgo8.2wt％，p2o51.4wt％；采用攪拌槳將熔融的不銹鋼渣與高爐渣混合均勻形成熔融混合渣，其中高爐渣的質(zhì)量為電爐不銹鋼渣的50％，混合后渣的主要成分為cao43.68wt％，sio233.98wt％，al2o39.10wt％，mgo8.09wt％，cr2o33.34wt％；然后將經(jīng)過高爐渣改質(zhì)后的混合渣以24h的緩冷時間冷卻至1000℃以下，得到鉻以尖晶石相為主要賦存狀態(tài)的爐渣。

經(jīng)檢測，本實施例中鉻在尖晶石相中的富集度達(dá)到97％以上，電爐不銹鋼渣中鉻的浸出濃度低于0.06mg/l，尖晶石平均晶體尺寸從10μm提升到50μm以上。

實施例3

電爐產(chǎn)生的不銹鋼渣正常出爐后，將高溫的不銹鋼渣裝入渣罐，電爐不銹鋼渣的主要成分為cao47wt％，sio233wt％，mgo8wt％，al2o35wt％，feo2wt％，cr2o35wt％。

將熔融高爐渣加入到電爐不銹鋼渣渣罐中，高爐渣的主要成分為cao35.3wt％，sio237.6wt％，al2o317.8wt％，mgo7.5wt％，p2o51.3wt％；采用攪拌槳將熔融的電爐不銹鋼渣與高爐渣混合均勻形成熔融混合渣，其中高爐渣的質(zhì)量為不銹鋼渣的80％，混合后渣的主要成分為cao41.89wt％，sio235.12wt％，al2o310.71wt％，mgo7.80wt％，cr2o32.78wt％；然后將經(jīng)過高爐渣改質(zhì)后的混合渣以48h的緩冷時間降低混合渣冷卻至1000℃以下，得到鉻以尖晶石相為主要賦存狀態(tài)的爐渣。

經(jīng)檢測，本實施例中鉻在尖晶石相中的富集度達(dá)到95％以上，電爐不銹鋼渣中鉻的浸出濃度低于0.08mg/l，尖晶石平均晶體尺寸從10μm提升到80μm以上。

實施例4

電爐產(chǎn)生的不銹鋼渣正常出爐后，將高溫的不銹鋼渣裝入渣灌，電爐不銹鋼渣的主要成為分cao52.7wt％，sio226.3wt％，mgo9wt％,al2o34wt％，feo3wt％,cr2o35wt％。

將熔融高爐渣加入到電爐不銹鋼渣渣罐中，高爐渣的主要成分為cao35.3wt％，sio237.6wt％，al2o317.8wt％，mgo7.5wt％，p2o51.3wt％；采用攪拌槳將熔融的電爐不銹鋼渣與高爐渣混合均勻形成熔融混合渣，其中高爐渣的質(zhì)量為不銹鋼渣的60％，使電爐不銹鋼渣的堿度從2.0降低到1.5左右，al2o3含量提高到10％左右；然后將經(jīng)過高爐渣改質(zhì)后的混合渣以24h的緩冷時間冷卻至1000℃以下，得到鉻以尖晶石相為主要賦存狀態(tài)的爐渣。

經(jīng)檢測，本實施例中鉻在尖晶石相中的富集度從82％提升到99％以上，電爐不銹鋼渣中鉻的浸出濃度從0.62mg/l降低到0.02mg/l，尖晶石平均晶體尺寸達(dá)到20μm以上。

以上例舉僅僅是對本發(fā)明的舉例說明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

1.一種綠色處理電爐鋼渣的方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)電爐不銹鋼渣出渣后，將熔融的電爐不銹鋼渣裝入渣灌，并保溫維持電爐不銹鋼渣熔融狀態(tài)；

2)將熔融的高爐渣倒入熔融的電爐不銹鋼渣內(nèi)，通過攪拌作用使熔融的電爐不銹鋼渣與熔融的高爐渣均勻混合，得到混合渣；

3)將步驟2)的混合渣緩慢冷卻后進(jìn)行熱燜處理，得到處理后的尾渣，使鉻富集于穩(wěn)定的尖晶石相中，并實現(xiàn)尖晶石相的生長。

2.如權(quán)利要求1所述的一種綠色處理電爐鋼渣的方法，其特征在于：所述電爐不銹鋼渣主要成分按質(zhì)量百分比包括cao30～50wt％，sio220～45wt％，al2o30～10wt％，mgo5～15wt％，cr2o31～10wt％，feo0～5wt％。

3.如權(quán)利要求1所述的一種綠色處理電爐鋼渣的方法，其特征在于：所述高爐渣主要成分按質(zhì)量百分比包括cao32～49wt％，sio232～41wt％，al2o36～17wt％，mgo2～13wt％。

4.如權(quán)利要求1所述的一種綠色處理電爐鋼渣的方法，其特征在于：所述步驟2)中熔融的高爐渣質(zhì)量為熔融的電爐不銹鋼渣質(zhì)量的20～100％。

5.如權(quán)利要求1所述的一種綠色處理電爐鋼渣的方法，其特征在于：所述混合渣主要成分按質(zhì)量百分比控制al2o36～20wt％，mgo<12wt％，1.2<w(cao)/w(sio2)<1.4，cr2o31～10wt％。

6.如權(quán)利要求1所述的一種綠色處理電爐鋼渣的方法，其特征在于：所述步驟3)中混合渣緩慢冷卻速度小于10℃/min，且其冷卻至1200℃以下再進(jìn)行熱燜處理。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提供了一種綠色處理電爐鋼渣的方法，包括如下步驟：1)電爐不銹鋼渣出渣后，將熔融的電爐不銹鋼渣裝入渣灌，并保溫維持電爐不銹鋼渣熔融狀態(tài)；2)將熔融的高爐渣倒入熔融的電爐不銹鋼渣內(nèi)，通過攪拌作用使熔融的電爐不銹鋼渣與熔融的高爐渣均勻混合，得到混合渣；3)將混合渣緩慢冷卻后進(jìn)行熱燜處理，得到處理后的尾渣，使鉻富集于穩(wěn)定的尖晶石相中，并實現(xiàn)尖晶石相的生長。該發(fā)明使熔融的高爐渣和熔融的電爐不銹鋼渣混合，利用高爐渣中的SiO2和Al2O3來改質(zhì)不銹鋼渣，實現(xiàn)鉻向穩(wěn)定的尖晶石相富集，并經(jīng)過緩冷處理后，實現(xiàn)鉻富集相的生長，從而實現(xiàn)電爐渣的無害化，滿足環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)，也為鉻的選礦分離創(chuàng)造了物理條件。

技術(shù)研發(fā)人員：操龍虎;徐永斌;陳洪智;李偉堅

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中冶南方工程技術(shù)有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.12.31

技術(shù)公布日：2021.05.28