一种高效回收磷资源的钢渣处理方法技术

本发明专利技术涉及冶金资源再利用技术领域，公开了一种从钢渣中高效回收磷资源的钢渣处理方法。通过钢渣熔融改质，冷却凝固、粉碎、分离工艺实现钢渣中的磷在初晶相硅酸二钙（２ＣａＯ.ＳｉＯ↓［２］）中充分富集，形成所谓的富磷相，并通过选矿方法实现富磷相与其他矿物的分离，使获得的富磷相可用于替代磷矿使用。其主要特征在于，改质后熔渣的碱度（ＣａＯ／ＳｉＯ↓［２］）为１．０～１．５；在１２００℃～１１００℃范围内，钢渣的冷却速度在６℃／分钟以下；分离后富磷相中Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］在１５％以上。本发明专利技术提供的钢渣处理方法，不仅可以实现钢渣在企业内部的循环利用，还可使获得的富磷相替代磷矿使用，对促进企业节能减排，节省磷资源及环境保护等均具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金资源再利用
，具体涉及一种从钢渣中高效回收磷资源的钢渣处 理方法。
技术介绍
钢渣是炼钢过程的副产品，其发生量约为粗钢量的10%~20%左右。按我国粗钢产量5亿 吨计算，每年将产生5千万吨以上的钢渣。由于钢渣中含有较高的自由氧化钙，其有效利用 一直受到限制。例如2006年我国钢渣的产生量为5870万吨，综合利用率仅为10%，大部分 钢渣选铁后堆置而未被利用，不仅占用大量堆弃用地，还严重影响生态环境。因此，加强钢 渣高效综合利用，对促进企业节能减排与可持续发展具有十分重要的意义。目前钢渣的资源化再利用，主要包括在钢铁冶金返回料、建筑和装饰材料、农业生产及 环境工程等方面。其中，将钢渣作为钢铁冶金返回料可回收渣中的残钢、氧化铁、氧化钙、 氧化镁、氧化锰等有益成分，不仅提高金属收得率，节省熔剂和造渣材料，降低生产成本， 还可从根本上实现钢渣企业的内部循环，减少废渣排放量，是实现节能减排的重要举措。但 由于钢渣循环再利用过程中存在磷的循环累积问题，因此严重限制了钢渣在企业内部的循环 利用。特别随近年来高磷铁水的增加，这个问题越来越突出。另一方面，磷矿作为一种战略资源，其开发与利用越来越受到重视。因在全球范围内面 临枯竭的问题，我国磷矿资源尽管较为丰富，但也需加以保护。此外，我国磷矿以贫矿居多， 在开采过程中还要产生大量尾矿，既占据用地，又影响环境。因此，如果能够用从钢渣中分 离回收的磷资源替代磷矿使用，既可实现钢渣的循环利用，还可有效节省磷资源的消耗。目前已经开发了诸多钢渣除磷技术，主要包括还原分离、浸出去除、上浮去除、磁选分 离、浮选分离等， 一定程度上可以实现钢渣中含磷矿物(以下简称富磷相)与其他矿物的有效 分离，但这些钢渣除磷技术主要以实现钢渣的循环利用为目的，分离后含磷矿物中磷含量低， P205含量一般在4%~7%以下，难以替代磷矿而高效利用。因此，在钢渣分离去磷的过程中， 只有对钢渣中的磷进行充分富集，使分离出的富磷相中P205含量在15M以上，才可替代磷矿 而被高效利用。
技术实现思路
针对目前钢渣处理过程存在的问题，本专利技术提供一种新型钢渣处理方法，在实现钢渣循 环利用的同时，还可回收高品位的磷资源，用于替代磷矿使用。关于磷在钢渣中赋存状态的研究己经很多，且己表明钢渣中的磷主要以磷酸钙 (3CaOP205)的形式存在于硅酸二钙(2CaOSi02)固溶体中，形成所谓的富磷相，而其他相中很少。但由于钢渣的碱度高，熔融钢渣在冷却凝固过程中析出的硅酸二钙多，固溶体中P205 含量远低于其固溶度，富磷相中P205的浓度低，导致分离后所获得的富磷相利用价值低。因 此，本专利技术通过以下工艺实现渣中磷的富集，获得高品位的富磷相。(1) 钢渣的改质处理向液态钢渣中加入硅石、粉煤灰或高炉渣等高Si02含量的材料作为改质剂进行熔融改质。为使加入的改质剂尽快熔化、溶解，可控制加入改质剂的粒度在5mm以下。为加快熔化，可 对渣罐进行适当的热补偿。此外，对不能实现在线熔融改质的情况，也可通过加热方法将冷 却后的固态钢渣与改质剂混合后加热重新熔化来进行改质处理。为使不同部位熔渣成分尽量 均匀，可进行适当搅拌。总之，通过加入硅质改质剂，将熔渣碱度(CaO/Si02)调整至1.0~1.5范围，以便改质后的熔融钢渣在冷却凝固过程中析出硅酸二钙减少，使熔渣中的P205最大限度地溶解在硅酸二钙中。加入改质剂太少，析出硅酸二钙多，改制效果不理想。反之，加入 改质剂过多，析出硅酸二钙过少，凝固时难以保证渣中3CaOP205完全固溶于其中。(2) 冷却将改质后的熔融钢渣在渣罐、出渣场渣坑内冷却。当温度高于1200。C时，钢渣基本为熔 融状态，对富磷相的形成没有影响。当温度降至1200。C左右时，开始析出初晶相硅酸二钙。 因此，在1200。C 1100。C范围内，需要控制冷却速度在6。C/分钟以下，以便在冷却过程中 3CaOP205能够充分向2CaOSi02中固溶，并有利于形成的固溶体晶粒长大。当温度低于 1100。C时，富磷相硅酸二钙的析出及其结晶成长已经结束，因此对冷却速率不作要求。在1200。C 1100。C温度范围内，为保证6。C/分钟以下的冷却速度，可根据具体情况采用 适当热源进行温度补偿。总之，为实现磷的的充分富集，在这个温度范围内，冷却速度越小 越有利于磷的富集与晶粒长大。此外，为促进磷的的富集，在这个温度范围内，还可对熔渣 进行适当搅拌。(3) 破粉碎将完全凝固的钢渣在破碎机或球磨机内进行破、粉碎，使其粒度至250目以下，以实现富磷相与其他组分的充分分离。根据分离方法和条件不同，可在此粒度范围内酌情调整。 (4)分离回收可以通过磁选、浮选、重选等方法进行选矿处理，以实现富磷相与其他组分的分离，回 收富磷相作为磷资源。采用这种钢渣处理方法，富磷相中P205含量可达15。/。以上，完全可以替代磷矿使用。 本专利技术的特点在于，利用磷在钢渣中的赋存状态和碱度对熔渣冷却凝固过程中硅酸二钙 析出量的影响，加入硅质改质剂对钢渣进行熔融改质处理，使钢渣中的磷充充分富集，经分 离后获得高磷含量的富磷相。这种钢渣处理方法，不仅可以实现钢渣在企业内部的循环利用， 还可使获得的富磷相替代磷矿使用，对促进企业节能减排，节省磷资源及环境保护等均具有 重要意义。 具体实施例方式采用某钢厂转炉钢渣(其化学组成如表l所示)为原料，按如下工艺处理。表1实施用转炉渣的理化指标(％)CaOSi02MnOP205MgOTFe碱度52.412.65.65.27.416.84.15(1) 钢渣改质。取钢渣100kg在感应炉内加热至1400°C使之完全融化。按碱度调整为1.2 向钢渣加入粉煤灰，至完全熔融。(2) 冷却。随炉冷却至1200。C后，以1.6。C/分钟冷却至U00。C，而后自然冷却。(3) 破粉碎。将完全凝固的钢渣自感应炉中倒出，经破碎后球磨至300目以下。(4) 分离回收。将球磨后的粉渣用强度为0.3T的磁场进行磁选分离。将磁选后余下物回 收，即为分离出的富磷相。分离后，回收富磷相17.3kg，占原渣量的17.3%。化学分析结果表明，此富磷相中&05 中含量为22.6%。权利要求1. 一种自钢渣中高效回收磷资源的钢渣处理方法，其特征在于通过加入改质剂对钢渣进行熔融改质，控制富磷相的析出量实现磷的富集。具体工艺步骤如下(1)钢渣的改质处理向熔融钢渣中加入硅石、粉煤灰或高炉渣等粒度在5mm以下的高SiO2含量材料作为改质剂进行熔融改质，使改质后熔渣碱度(CaO/SiO2)在1.0～1.5的范围。(2)冷却将改质后的熔融钢渣冷却，在1200℃～1100℃范围内，控制冷却速度在6℃/分钟以下，以便在冷却过程中3CaO·P2O5能够充分向2CaO·SiO2中固溶富集，并有利于晶粒长大。(3)粉碎将完全凝固的钢渣在破碎机或球磨机内进行破、粉碎，使其粒度至250目以下，以实现富磷相与其他组分的完全分离。(4)分离回收通过磁选、浮选、重选等方法进行选矿处理，以实现富磷相与其他组分的分离。2. 按照权利要求1所述的钢渣处理方法，其特征在于，改质后熔渣的碱度(CaO/Si02)为 1.0~1.5。3. 按照权利要求l所述的的钢渣处理方法，其特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自钢渣中高效回收磷资源的钢渣处理方法，其特征在于通过加入改质剂对钢渣进行熔融改质，控制富磷相的析出量实现磷的富集。具体工艺步骤如下：　（１）钢渣的改质处理　向熔融钢渣中加入硅石、粉煤灰或高炉渣等粒度在５ｍｍ以下的高ＳｉＯ↓［ ２］含量材料作为改质剂进行熔融改质，使改质后熔渣碱度（ＣａＯ／ＳｉＯ↓［２］）在１．０～１．５的范围。　（２）冷却　将改质后的熔融钢渣冷却，在１２００℃～１１００℃范围内，控制冷却速度在６℃／分钟以下，以便在冷却过程中３ＣａＯ. Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］能够充分向２ＣａＯ.ＳｉＯ↓［２］中固溶富集，并有利于晶粒长大。　（３）粉碎　将完全凝固的钢渣在破碎机或球磨机内进行破、粉碎，使其粒度至２５０目以下，以实现富磷相与其他组分的完全分离。　（４）分离回收　 　通过磁选、浮选、重选等方法进行选矿处理，以实现富磷相与其他组分的分离。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈敏，王楠，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]