一种热态转炉钢渣的处置方法技术

本发明专利技术涉及一种热态转炉钢渣的处置方法，特别是将含CO2的气体通入热态转炉钢渣，从而提高钢渣性能的处置方法，在热态转炉钢渣冷却降温处置过程根据钢渣组成通入一定量的含有CO2的气体，实现降低转炉钢渣游离氧化钙含量和提高金属回收量的双重目的，提高热态转炉钢渣处置效率，提升钢渣应用性能，从而实现热态转炉钢渣处置及后续产物利用的综合性能提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金环保和建材领域，特别涉及一种通过将含CO2废气通入热态转炉钢渣后提高钢渣性能的处置方法。
技术介绍
温室气体是导致全球气候变化的主要因素，CO2气体在温室气体中占比最大，2013年我国碳排放高达100亿吨，已成碳排放第一大国。我国对于碳减排十分重视，在哥本哈根大会上向世界承诺到2020年单位GDP碳排放比2005年下降40％～50％，“十二五”期间单位GDP碳排放降低17％。但碳减排并不意味着降低经济发展速度，发展“低碳经济”是国内外在未来发展上的共识，而创新型的节能减排技术将是“低碳经济”发展的重要组成部分。钢铁是我国工业化发展的重要基础材料，2013年我国粗钢产量已达7.79亿吨，已占全球粗钢16亿吨的近半比例。但是，钢铁业也是典型资源和能源密集型产业，这就决定了钢铁是高消耗、碳排放大户，即便是以能源高效著称的日本其粗钢碳排放也达到了1.64t/t钢。转炉钢渣是炼钢过程产生的副产物，其产量约为粗钢产量的12％～14％。目前我国转炉钢渣年产量接近1亿吨，但利用率仅22％，大量钢渣被弃置堆积，累计堆存量高达10亿吨，在污染环境的同时占用大量土地，更是对资源的巨大浪费。碳捕集与封存技术(Carbon Capture and Storage，简称CCS)是钢铁行业碳减排的重要举措和发展方向，其中“温室气体CO2矿物碳酸化”是指利用含有金属氧化物的物质与CO2反应生成稳定碳酸盐的过程，即发生MO(s)+CO2(g)→MCO3(s)反应，矿物碳酸化技术已经成为碳固定技术的重要组成。其中常温冷态钢渣矿物碳酸化——即利用冷态钢渣中的氧化物固定钢厂产生的废气CO2，成为近年来关注的发展方向。热态转炉钢渣出渣温度高达1300℃以上，其吨渣显热约50～60kg标煤，因此在冷却过程中释放大量热能、降温缓慢，转炉钢渣中的部分CaO、MgO组成以游离氧化钙(f-CaO)、游离氧化镁(f-MgO)存在，在钢渣制砖、铺路方面容易发生吸水膨胀(f-CaO、f-MgO分别膨胀98％、148％)导致开裂，这是导致钢渣利用率低、堆存量大的根本原因。另外，热态钢渣出渣温度高，其降温过程在空气中进行(多采用水作为冷却介质)，其缺点是：钢渣中的金属Fe会发生氧化，降低冷态钢渣选铁附加值；氧化放热又造成降温时间延长，降低处置效率；热渣中的金属Fe会与水蒸气反应产生的H2，在空气下存在安全隐患。因此，本专利技术提出利用含CO2的废气通入热态钢渣(1300℃以上)，实现降低游离氧化物含量，降低金属Fe氧化程度，规避热渣降温过程的安全隐患，从而提高热态钢渣处置效率和钢渣应用性能。经文献和专利检索，未发现有关含CO2废气通入热态钢渣(出渣温度1300℃以上)后提高钢渣性能的处置方法的相关文献研究和相关专利。
技术实现思路
转炉钢渣中含有大量游离氧化物组成，直接采用建材化利用方式如制砖、铺路等则容易出现开裂现象，影响后续安全使用。另外，热态钢渣处置过程多与空气直接接触，容易发生热渣再氧化，氧化放热又将导致热态钢渣处置效率降低。基于上述问题，本专利技术提出一种提高热态转炉钢渣综合利用的方法。其原理在于：在热态转炉钢渣(1300℃以上)冷却降温过程中通入含有CO2组成的废气，通过气体与钢渣组成的高温化学反应降低热渣氧化程度和游离氧化物含量，达到提高钢渣处置效率、提升钢渣应用性能的目的，实现热态转炉钢渣综合性能提高的目的。上述目的和任务是通过如下技术方案实现的：一种热态转炉钢渣的处置方法，在热态转炉钢渣降温处置过程中通入含有CO2的气体，其中热态钢渣温度为1300℃以上。其中，具体步骤为：(1)将初始温度为1300℃～1550℃的热态转炉钢渣倾倒至热焖装置中，并密封热焖装置；(2)对钢渣打水进行热焖过程的同时，通入含有CO2的气体，所述气体的温度为25℃～200℃；其中每吨钢渣需通入的所述气体中含有的CO2为2m3～20m3；(3)处置后的所述钢渣的终点温度为25℃～200℃，所述钢渣从初始温度降温至终点温度的处置时间为3h～15h。与现有热态转炉钢渣空气冷却处理方法相比，上述方法具有如下优点：(1)实现钢渣冷却过程游离氧化物含量的大幅降低，同时提高铁资源的回收量，提高了钢渣处置的附加值，大大降低了钢渣的后续处置难度。(2)与现有热焖法、滚筒法等热态钢渣密闭处置工艺可以有效对接。(3)促进热态钢渣降温，规避安全隐患，提高热态钢渣处置效率。(4)实现近距离“以废治废、循环利用”，利用钢厂自身产生的副产物热态钢渣来固定钢厂所产生废气中的CO2，属于节能环保碳减排和资源高效利用的创新思路。具体实施方式实施例1将转炉产生的1550℃的热态钢渣1吨倾倒至热焖池中，盖上盖，通过CO2气瓶将CO2气体(温度为25℃，CO2组成体积含量为100％)通入热焖池，通入管道接入热焖池一角，热焖池排气管道设置于热焖池对面一角(与通入对角)。在钢渣打水热焖过程的同时，设计CO2气体通入量共计为20立方米，通入气体流量为0.111立方米/分，钢渣热焖时间为3h，热态钢渣温度降至25℃时停止通气。检测结果表明：热焖后的钢渣游离氧化钙含量为2.95％，金属铁回收量提高1％。实施例2将转炉产生的1500℃的热态钢渣150吨倾倒至热焖池中，盖上盖，通过引风机将含有CO2组成的废气(废气温度为200℃，CO2组成体积含量为25％)通入热焖池，通入管道接入热焖池对称四角处，热焖池排气管道设置于热焖池中间位置。在钢渣打水热焖过程的同时，设计废气通入量共计为1200立方米，通入气体流量为每0.5h通入一次，每次通入气体量为40立方米；通入速率为8立方米/分，10分钟内通完；钢渣热焖时间为15h，热渣温度降至200℃时停止通气。检测结果表明：热焖后的钢渣游离氧化钙含量为2.0％，金属铁回收量提高2％。实施例3将转炉产生的1300℃的热态钢渣30吨倾倒至可卸装池中，然后通过运输设备将小池输送至圆筒形中空容器，进行密闭，通过引风机将含有CO2组成的废气(废气温度为80℃，CO2组成体积含量为52.8％)通入中空容器，通入管道接入圆筒形设备底部中间靠一侧位置，排气管道设置于圆筒形设备中间靠另一侧位置。在热态钢渣打水热焖过程的同时，设计废气通入量共计为900立方米，通入气体流量为2.5立方米/分，钢渣热焖时间为6h，热渣温度降至180℃时停止通气。检测结果表明：热焖后的钢渣游离氧化钙含量为1.95％，金属铁回收量提高1.5％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热态转炉钢渣的处置方法，其特征在于，在热态转炉钢渣降温处置过程中通入含有CO2的气体，其中热态转炉钢渣温度为1300℃以上。

【技术特征摘要】
1.一种热态转炉钢渣的处置方法，其特征在于，在热态转炉钢渣降温处置过程中通入含有CO2的气体，其中热态转炉钢渣温度为1300℃以上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)将初始温度为1300℃～1550℃的热态转炉钢渣倾倒至热焖装置中，并密封热焖装置；
(2)对转炉钢渣打水进行热焖过程的同时，通入含有CO2的气体，所述气体的温...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳昌盛，杨景玲，彭犇，夏春，韩志强，吴龙，张硕，郑琦，李正东，王帅，
申请(专利权)人：中冶节能环保有限责任公司，中冶建筑研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11