一种炼钢精炼渣碳酸化脱硫的处理方法技术

本发明专利技术属于冶炼渣处理与处置技术领域，公开了一种炼钢精炼渣碳酸化脱硫的处理方法，本发明专利技术通过水热预处理或超声预处理在精炼渣碳酸化之前加速水化，使铝酸钙变成薄片状的水化铝酸钙，增大了铝酸钙与CO

A treatment method of carbonation and desulfurization of steelmaking refining slag

The invention belongs to the technical field of smelting slag treatment and disposal, and discloses a treatment method for carbonation and desulfurization of steel refining slag. The invention accelerates hydration before carbonation of refining slag through hydrothermal pretreatment or ultrasonic pretreatment, makes calcium aluminate into flake like hydrated calcium aluminate, increases calcium aluminate and Co

【技术实现步骤摘要】
一种炼钢精炼渣碳酸化脱硫的处理方法
本专利技术属于冶炼渣处理与处置
，尤其涉及一种炼钢精炼渣碳酸化脱硫的处理方法。
技术介绍
目前，最接近的现有技术：精炼渣是钢水精炼过程中产生的一类废渣，其主要化学成分是CaO、MgO、Al2O3和SiO2等，根据渣系的不同，精炼渣中的Al2O3和SiO2含量会有所不同。精炼渣的主要利用途径包括回用到精炼工序或作为建材制备原料。但是由于精炼渣S含量较高，限制了其在这些领域中的利用，而不得不堆弃或者与转炉渣混合后出售，精炼渣价值较高的Al2O3没有得到有效利用。因此，精炼渣要想获得高值利用需脱除渣中的硫。目前，已有的精炼渣脱硫技术包括高温焙烧脱硫，亚临界水脱硫和碳酸法脱硫等。高温焙烧脱硫能耗较高，设备复杂；亚临界水脱硫会使CaO过氧化，造成回硫，经济效益不明显，而碳酸化脱硫可以充分利用钢厂废气，工艺简单，成本较低，碳酸化后的精炼渣可以作为炼钢溶剂返回炼钢工序或制成预熔精炼渣，也可以提取其中的氢氧化铝和硅胶制备沸石。现有技术公开精炼渣的碳酸化的脱硫工艺，但是研究发现脱硫效率平均只有40％，反应时间需要1h。精炼渣中的S以CaS形式存在或固溶在硅酸钙和铝酸钙相中，若精炼渣在不进行前处理直接通入CO2的情况下，精炼渣碳酸化脱硫的机理主要是CaS+CO2+H2O＝CaCO3↓+H2S，而固溶于铝酸钙和硅酸钙中的S难以被脱除，主要原因是(1)在精炼渣悬浮液中通入CO2，铝酸钙水化后的水化产物与CO2生成碳酸钙或水合碳铝酸钙并覆盖在未水化的铝酸钙表面，阻止了铝酸钙进一步与CO2反应(硅酸钙与CO2反应生成碳酸钙和氢氧化铝，固溶在其中的S游离出来与H+反应生成H2S而被去除)；(2)精炼渣中的硅酸钙是由1400-1500℃的液态精炼渣缓慢冷却过程中析晶形成，矿物结晶致密，晶粒较大，导致其水化速度较慢，与CO2反应活性较低(硅酸钙与CO2反应生成碳酸钙和硅酸溶胶，固溶在其中的S游离出来与H+反应生成H2S而被去除)。较低的脱硫效率可能会使精炼渣还难以回用或制备建筑材料的要求，因此仍然需要进一步提高脱硫效率。综上所述，现有技术存在的问题是：(1)现有技术脱硫效率平均只有40％，反应时间需要1h。(2)精炼渣在不进行前处理的情况下，精炼渣碳酸化脱硫的机理主要是CaS+CO2+H2O＝CaCO3↓+H2S，而固溶于铝酸钙和硅酸钙中的S难以被脱除。解决上述技术问题的难度：现有的精炼渣直接碳酸化在技术上已表明难以克服在精炼渣表面形成碳酸钙或水化碳铝酸钙膜而阻止反应持续进行以及硅酸钙反应活性低的问题，如果解决该问题的技术过于复杂，使渣的处理成本过高，也会直接影响渣的利用，因此需要一种工艺简单，较易实现的提高精炼渣碳酸化脱硫效率的方法。解决上述技术问题的意义：获得一种工艺简单，脱硫效率高的精炼渣脱硫方法，有利于精炼渣的综合利用，避免精炼渣直接堆弃造成环境问题，对钢铁企业的可持续发展具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种炼钢精炼渣碳酸化脱硫的处理方法。本专利技术是这样实现的，一种炼钢精炼渣碳酸化脱硫的处理方法，所述炼钢精炼渣碳酸化脱硫的处理方法包括以下步骤：第一步，将精炼渣磨细，按固液比1：5-1：20将磨细的渣与水充分混合，搅拌；第二步，进行碳酸化反应；反应压力为常压，搅拌程度要求容器底部没有沉淀；第三步，碳酸化反应后，将悬浮液过滤，将滤渣用水洗涤并干燥。进一步，所述第一步将精炼渣磨细至200目以下，按固液比1：5-1：20将磨细的渣与水充分混合，在50-90℃温度下搅拌反应5-15min。进一步，所述第一步还包括：将精炼渣磨细至200目以下，按固液比1：5-1：20将磨细的渣与水混合；使用超声波粉碎仪，在工作频率16-20kHZ条件下超声处理5-15min。进一步，所述第二步碳酸化反应，固液比保持在1：5-1：15，反应温度20℃-60℃，反应时间10min-30min，CO2气体流量0.3-1L/(min·g渣)。综上所述，本专利技术的优点及积极效果为：本专利技术通过水热预处理或超声预处理在精炼渣碳酸化之前加速水化，使铝酸钙变成薄片状的水化铝酸钙，增大了铝酸钙与CO2的反应面积，避免了碳酸钙或水合碳铝酸钙膜的形成，提高了反应速率，直接通入CO2的碳酸化完全反应一般需要1h以上，而本专利技术提供的方法充分反应在30min左右，另外通过超声处理激发硅酸钙的活性，硅酸钙与CO2的反应程度可提高20％以上。在已有的文献(R.Santos,P.Ceulemans,D.Franc，ois,T.VanGerven.Ultrasound-enhancedmineralcarbonation,EuropeanProcessIntensificationConference,2011:108-116)报道了AOD精炼渣通过超声提高碳酸化程度的方法，但该文献与本专利技术的主要不同点是：(1)文献研究的是AOD精炼渣间接碳酸化制备CaCO3，而本专利技术的目的是精炼渣直接碳酸化脱硫(2)文献中是超声的同时通入CO2，其主要目的是在碳酸化过程中通过超声使硅酸钙颗粒表面形成的碳酸钙膜剥离出来，从而提高碳酸化效率。文献(ParisK.Araizi,ColinD.Hills,AlanMaries,PeterJ.Gunning,DavidS.Wray.Enhancementofacceleratedcarbonationofalkalinewasteresiduesbyultrasound.WasteManagement,2016(50):121–129)报道的也是在钢渣碳酸化的同时进行超声，但其使用的超声清洗装置，而本专利技术使用的是超声波破碎装置。本专利技术提供的方法与文献中提供的方法相比具有以下优势：(1)文献中的方法是一边超声一边碳酸化处理，超声时间长，能耗高，超声条件受到碳酸化工艺条件的局限，而本专利技术提供的方法是在碳酸化前用超声作为预处理，超声时间短，功率要求更低，操作条件不受碳酸化工艺条件限制，操作更方便；(2)本专利技术提供的方法反应更快，文献中的碳酸化反应为1h，本专利技术提供的方法只需30min左右。本专利技术使用水热预处理再碳酸化，脱硫效率比不使用预处理直接碳酸化提高20％以上，使用超声预处理，脱硫效率比不使用预处理直接碳酸化提高30％以上。本专利技术可显著提高碳酸化脱硫反应的效率，加快反应速度，且工艺较为简单，可直接在常温常压下进行。附图说明图1是本专利技术实施例提供的炼钢精炼渣碳酸化脱硫的处理方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的原渣的SEM图。图3是本专利技术实施例提供的加热预处理后渣的SEM图。图4是本专利技术实施例提供的碳酸化后渣的SEM图。图5是本专利技术实施例提供的原渣及碳酸化后渣的XRD图。图6是本专利技术实施例提供的直接碳酸化渣的SEM图。图7是本专利技术实施例提供的超声预处理渣的SEM图。图8是本专利技术实施例提供的超声预处理碳酸化渣的SEM图。图9是本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种炼钢精炼渣碳酸化脱硫的处理方法，其特征在于，所述炼钢精炼渣碳酸化脱硫的处理方法包括以下步骤：/n第一步，将精炼渣磨细，按固液比1：5-1：20将磨细的渣与水充分混合，搅拌；/n第二步，进行碳酸化反应；反应压力为常压，搅拌程度要求容器底部没有沉淀；/n第三步，碳酸化反应后，将悬浮液过滤，将滤渣用水洗涤并干燥。/n

【技术特征摘要】
1.一种炼钢精炼渣碳酸化脱硫的处理方法，其特征在于，所述炼钢精炼渣碳酸化脱硫的处理方法包括以下步骤：
第一步，将精炼渣磨细，按固液比1：5-1：20将磨细的渣与水充分混合，搅拌；
第二步，进行碳酸化反应；反应压力为常压，搅拌程度要求容器底部没有沉淀；
第三步，碳酸化反应后，将悬浮液过滤，将滤渣用水洗涤并干燥。


2.如权利要求1所述的炼钢精炼渣碳酸化脱硫的处理方法，其特征在于，所述第一步将精炼渣磨细至200目以下，按固液比1：5-1：20将磨细的渣与水充分混合，在50-90℃温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄毅，
申请(专利权)人：湖南城市学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43