一种熔融消解转炉钢渣中游离氧化钙的方法技术

一种熔融消解转炉钢渣中游离氧化钙的方法，温度在1450℃以上，将SiO2和熔融的高炉渣作为稳钙剂加入到转炉钢渣中，按照一定重量比例来熔融共混，其中SiO2的加入量为处理转炉钢渣量的8％～50％，熔融高炉渣的加入量为处理转炉钢渣量的30％～100％，其中SiO2与熔融高炉渣的加入顺序可以分梯次进行或者同时进行，每梯次消解过程需要至少5分钟恒温消解时间，以保证充分混均，整个熔混时间在20分钟以内完成，冷却方式可以为水冷或空冷。本发明专利技术使改良后的熔混渣游离氧化钙的含量达到国家标准，w(CaO)/w(SiO2)适中，体积安定性良好，实现冶金固体废物的资源化综合利用，为冶金企业节能降耗开辟更加多元的途径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冶金工业中冶金渣综合处理
，尤其涉及一种熔融消解转炉钢渣中游离氧化钙的方法。
技术介绍
近几年来，随着我国钢铁工业的迅猛发展，生铁与粗钢产量均持续增长，据中国国家统计局统计数据，2014年生铁产量为71374.78万吨，粗钢产量为82230.63万吨。而作为钢铁生产过程中的副产物—高炉渣与转炉钢渣，其生成量也随着生铁和粗钢产量的增长而日益增多。目前，据中国废钢铁的统计数据，2015年，高炉渣与钢渣的产生量分别为23494万吨和10449万吨，而高炉渣的利用率可以达到81.6％，钢渣的利用率仅仅为21.1％。如此大量的冶金渣，如果直接弃置，其中潜藏的巨大固体废物资源被白白浪费，而且大量的堆砌势必占用场地，同时对周围环境也是一种污染和破坏。高炉渣与转炉钢渣的排渣温度均可以达到1450℃以上，其中蕴含的优质高温显热巨大，估算一下，吨渣显热相当于60kg标准煤的热量。而现在成熟的高炉渣处理工艺以水淬粒化为主，优质热源未经过有效利用就直接散失了，而且冷却过程还需要消耗大量的水资源；目前，转炉钢渣处理方式以热闷工艺为主，但优质的排渣显热也并没有得到充分的利用。所以，有效利用冶金熔渣显热对钢铁企业能源高效利用具有十分重要的意义。钢渣得到有效利用的一个前提是其体积安定性良好，而引起钢渣体积膨胀的主要原因是钢渣中的游离氧化钙(f-CaO)发生水化反应，体积膨胀近一倍，即：CaO(free)+H2O→Ca(OH)2 ΔV＝98％尤其是在钢渣利用潜力巨大的水泥行业，钢渣中游离氧化钙含量要求不大于3％(见国家标准GBT20491-2006)。因此，钢渣在进行资源化利用之前必须经过有效地处理，使其中的游离氧化钙得以充分消解。所以一直以来，如何降低钢渣中游离氧化钙的含量是钢渣处理方面的热点问题。而游离氧化钙的含量与钢渣的w(CaO)/w(SiO2)关系密切，高w(CaO)/w(SiO2)的钢渣在冷却后，渣中的游离氧化钙含量较高。故加入稳钙改性剂，降低钢渣的w(CaO)/w(SiO2)，是消解钢渣中游离氧化钙的有效途径。为了提高钢渣的体积安定性，需要大幅度地降低钢渣中游离氧化钙的含量。而富含硅、铝的酸性氧化物材料可以作为钢渣的稳钙改性剂，用来捕捉游离氧化钙，并且将其转化为体积安定性良好的硅酸盐或者硅铝酸盐。其原理为：2CaO(free)+SiO2→2CaO·SiO23CaO(free)+Al2O3→3CaO·Al2O32CaO(free)+SiO2+Al2O3→2CaO·Al2O3·SiO2而高炉渣作为高炉炼铁的副产物，其w(CaO)/w(SiO2)低，是特点鲜明的硅酸盐材料，其化学成分中含有较多的SiO2和Al2O3，从理论上可以作为钢渣的改性稳钙剂。目前，利用高炉渣作为稳钙剂来消解钢渣中游离氧化钙的方法，已有报道。中国专利公开(公告)号：CN102559960提出将热态转炉钢渣和高炉熔渣按一定比例混合，消解转炉钢渣中游离碱性氧化物，急冷后的改质渣能够满足进一步的使用要求，但是熔混消解过程中，转炉钢渣中的铁氧化物会被石墨电极还原成铁，进一步导致渣液返干，流动性变差，熔混消解时间变长，单一地向热态的转炉钢渣中加入熔态高炉渣无法改善整体的流动性，导致熔混消解效率不高。而中国专利公开(公告)号：CN102492792A提供了一种熔融钢渣调质改性处理方法，将排渣温度下的钢渣与石灰和熔态的高炉矿渣进行调质改性，可以消解钢渣中游离氧化钙且改性渣成分与硅酸盐熟料相似，但是，为了改变钢渣的活性而添加石灰的方式，势必会使改性渣存在新的体积安定性问题。中国专利公开(公告)号：CN101638708提出一种消解转炉钢渣中游离氧化钙的造渣工艺，在转炉吹炼后期加入SiO2材料(石英砂、碎玻璃、废旧铸砂)或者硅酸钙材料(可以为低硫高炉渣)来代替石灰造渣，满足钢水冶炼的基础要求的同时，有效地控制转炉钢渣的w(CaO)/w(SiO2)，并且保证了渣的流动性，可见SiO2材料或者硅酸钙材料的引入使转炉钢渣中的游离氧化钙含量得到极大地降低，但在转炉吹炼过程中，需要精确控制每个环节的改质材料加入量和加入顺序才能够保证钢水成分的稳定，这个环节无疑增加了炼钢负荷，而且对转炉炼钢提出了更高的要求。综上所述，所以有必要利用冶金固体废物的资源优势，专利技术一种在排渣环节下消解转炉钢渣中游离氧化钙的方法，实现转炉钢渣高效稳钙的目标。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种熔融消解转炉钢渣中游离氧化钙的方法，采用SiO2及熔融高炉渣复合消解转炉钢渣中的游离氧化钙，充分利用钢铁企业优质的排渣显热，使改良后的熔混渣游离氧化钙的含量达到国家标准，w(CaO)/w(SiO2)适中，体积安定性良好，实现冶金固体废物的资源化综合利用，进一步提高高炉渣与转炉钢渣的利用率，为冶金企业节能降耗开辟更加多元的途径。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种熔融消解转炉钢渣中游离氧化钙的方法，该方法是在转炉钢渣的排渣温度下，即1450℃以上，包括1450℃，首先把转炉钢渣倒入排渣罐中，将SiO2和熔融的高炉渣作为稳钙剂加入到转炉钢渣中，高炉渣的温度不低于1400℃，SiO2和熔融的高炉渣按照一定重量比例来熔融共混；SiO2的加入量为处理转炉钢渣量的8％～50％，熔融高炉渣的加入量为处理转炉钢渣量的30％～100％，其中SiO2与熔融高炉渣的加入顺序可以分梯次进行或者同时进行，每梯次消解过程需要至少5分钟恒温消解时间，以保证充分混均，整个熔混时间在20分钟以内完成，最后将消解完毕的改质转炉钢渣冷却，冷却方式可以为水冷或空冷。所述SiO2物料采用硅石、废弃铸造用砂或废玻璃。与现有的技术相比，本专利技术的有益效果是：1)本专利技术的处理过程在转炉钢渣的排渣环节，不增加本身炼钢负荷，能够充分利用熔态高炉渣显热和冶金废物资源优势。2)加入SiO2(硅石、废弃铸造用砂、废玻璃)，调整熔渣的w(CaO)/w(SiO2)，能够保证改质渣具有良好的流动性，不产生新的安定性问题。3)本专利技术借助熔态冶金渣的高温平台，以消解转炉钢渣中游离氧化钙为最终目的，实现冶金固体废物的综合利用，丰富转炉钢渣稳钙改质处理的现有方法，对冶金企业节能降耗，固废资源化利用意义重大。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的实施方式进一步说明：一种熔融消解转炉钢渣中游离氧化钙的方法，该方法是在转炉钢渣的排渣温度下，即1450℃以上，包括1450℃，首先把转炉钢渣倒入排渣罐中，将SiO2和熔融的高炉渣作为稳钙剂加入到转炉钢渣中，高炉渣的温度不低于1400℃，SiO2和熔融的高炉渣按照一定重量比例来熔融共混；SiO2的加入量为处理转炉钢渣量的8％～50％，熔融高炉渣的加入量为处理转炉钢渣量的30％～100％，其中SiO2与熔融高炉渣的加入顺序可以分梯次进行或者同时进行，每梯次消解过程需要至少5分钟恒温消解时间，以保证充分混均，整个熔混时间在20分钟以内完成，最后将消解完毕的改质转炉钢渣冷却，冷却方式可以为水冷或空冷。所述SiO2物料采用硅石、废弃铸造用砂或废玻璃。实施例1：一种熔融消解转炉钢渣中游离氧化钙的方法，在转炉钢渣排渣温度1500℃下，将熔融态的转炉钢渣倒入排渣罐中，第一梯次加入SiO2，本实施例加入的SiO2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔融消解转炉钢渣中游离氧化钙的方法，其特征在于，该方法是在转炉钢渣的排渣温度下，即1450℃以上，包括1450℃，首先把转炉钢渣倒入排渣罐中，将SiO2和熔融的高炉渣作为稳钙剂加入到转炉钢渣中，高炉渣的温度不低于1400℃，SiO2和熔融的高炉渣按照一定重量比例来熔融共混；SiO2的加入量为处理转炉钢渣量的8％～50％，熔融高炉渣的加入量为处理转炉钢渣量的30％～100％，其中SiO2与熔融高炉渣的加入顺序可以分梯次进行或者同时进行，每梯次消解过程需要至少5分钟恒温消解时间，以保证充分混均，整个熔混时间在20分钟以内完成，最后将消解完毕的改质转炉钢渣冷却，冷却方式可以为水冷或空冷。

【技术特征摘要】
1.一种熔融消解转炉钢渣中游离氧化钙的方法，其特征在于，该方法是在转炉钢渣的排渣温度下，即1450℃以上，包括1450℃，首先把转炉钢渣倒入排渣罐中，将SiO2和熔融的高炉渣作为稳钙剂加入到转炉钢渣中，高炉渣的温度不低于1400℃，SiO2和熔融的高炉渣按照一定重量比例来熔融共混；SiO2的加入量为处理转炉钢渣量的8％～50％，熔融高炉渣的加入量为处理转炉钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：张崇民，尹啸，肖笃飞，李博洋，杨骥，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21