转炉钢渣协同处理二次铝灰的方法技术

本发明专利技术公开了一种转炉钢渣协同处理二次铝灰的方法，准备电解铝企业产生的二次铝灰，将炼钢厂产生的连铸机中间包弃渣加工到1mm以下，采购粒度小于1mm的膨胀石墨；将步骤二次铝灰与连铸机中间包弃渣按照质量百分比80:20混合均匀作为混合物，加入膨胀石墨，膨胀石墨的加入量为混合物质量的3%～5%，利用高压干粉造球机将加入膨胀石墨后的所述混合物压制成为直径30～50mm的球团，拉运到转炉生产线和热闷渣生产线待用；转炉出钢前倒炉倒渣时，将所述球团作为渣罐的压渣消泡剂使用，随转炉渣流加入渣罐，加入量为吨渣100kg～200kg；或者将所述球团加入到装有转炉液态钢渣的渣罐，按照正常的热泼渣或热闷渣工艺处理。常的热泼渣或热闷渣工艺处理。

【技术实现步骤摘要】
转炉钢渣协同处理二次铝灰的方法


[0001]本专利技术涉及钢渣质热耦合（钢渣在线调质）技术与危险废物的无害化处理两个
，特别是一种转炉钢渣协同处理二次铝灰的方法。

技术介绍

[0002]再生铝和铝材加工过程中，废铝及铝锭重熔、精炼、合金化、铸造熔体表面产生的铝灰渣，经过再次熔炼回收铝的过程产生的盐渣和二次铝灰，因为富含氧化铝、氮化铝、易溶性氟化物，所以具有较强的反应性和毒性，是铝工业生产过程中产生的典型危险废物。
[0003]中国的电解铝和再生铝行业每年产生数百万吨的二次铝灰和盐渣，对于环境的危害极大，中国有色冶金的科技工作者，关于二次铝灰的无害化处理和资源化利用做了大量的工作，开发了多种工艺方法。查阅文献（1）李帅在2018年第10期《有色金属》杂志上公布了题为“铝灰处理技术现状与展望”的论文，文中有“铝灰是由金属铝、氧化铝、氮化铝、盐及其它组分构成的混合物，蕴藏丰富的资源。铝灰被定义为危险废物后，传统的粗放式处理方式已不可行，随着环保税的实施，企业迫切需要经济、安全、环保的铝灰处理技术。当前，我国对铝灰的处理主要集中在金属铝的回收，与国外相比仍处于起步阶段，特别是对于二次铝灰至今尚缺乏先进、成熟、高效的处理技术。鉴于当前我国铝工业区域性集中发展特征越来越鲜明，未来建立大型铝灰综合处理厂，将区域内铝灰集中处理，实现过去低效分散利用，向高效规模利用转变，是行业发展的必经之路。现阶段铝灰处理成本较高，部分企业难以承受，因此开发低成本处理无害化技术或高附加值资源化技术将是破解铝灰处置难题的关键策略。”的内容表述；（2）柯晶晶在2011年第3期《铝镁通讯》杂志上，公布了题为“铝电解过程中铝灰的综合利用”的论文，文中有“随着铝冶炼行业这几年的迅猛发展，导致了铝灰的大量增加，通过科研和生产工作者这些年的不懈努力，铝灰已经得到了广泛的应用。但是同时也还必须承认，如何更好的利用铝灰，将其更好的变废为宝，还有很多工作可做。随着研究的不断深入，铝灰的应用范围和可用性必将越来越大。”的内容表述；（3）李燕龙在2014年第3期《钢铁》杂志上，公布了题为“铝灰用于钢包渣改质剂试验”的论文，文中有“低铝铝灰具有较强的还原性，铝灰和石灰与萤石按4：6：1混合后可降低渣钢氧化性，但此过程会造成钢液增氮。”的内容表述。
[0004]根据以上的文献介绍可知，有色冶金领域已有多种铝灰的资源化利用工艺方法，但是成本较高；铝灰在炼钢工序已有利用的工艺方法，但是存在一定的负面影响，利用转炉钢渣协同处理二次铝灰的工艺技术目前没有文献介绍。
[0005]转炉钢渣是转炉炼钢过程中的副产物。液态转炉钢渣的温度在1350℃～1750℃之间，转炉液态中含有大量的物理热难以利用，并且转炉钢渣的碱度较高，钢渣中含有的f
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CaO和f
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MgO影响了钢渣的资源化利用的安全性。已有的研究和实践证明，液态钢渣的在线调质技术，是优化转炉钢渣资源化利用过程中安全性能的最佳工艺方法。目前利用转炉钢渣在线调质优化转炉钢渣性能的技术研究已有大量的文献公开。查阅文献（1）许莹，王巧玲，胡晨光，张孜孜在2019年第2期《矿产综合利用》杂志上公布了题为“液态钢渣在线重构
技术研究进展”的论文，文中有：“本文简述了钢渣的的特性及存在的问题，并重点综述液态钢渣在线重构中调质组分、温度制度、冷却制度、气氛制度、均混制度、工艺设备以及热力学与动力学研究对重构钢渣胶凝活性和体积安定性的影响；最后针对于钢渣在线重构所存在的问题及钢铁行业中较先进的技术展望钢渣在线重构的发展趋势。”，文中没有提及利用转炉钢渣处理二次铝灰的内容；（2）华南理工大学的宫晨琛等人在2010年第11期的《硅酸盐学报》杂志上，公布了题为“电炉还原渣对转炉钢渣的重构机理”的论文，文中有“电炉还原渣的掺入为转炉钢渣的重构补充了钙源，促进了转炉钢渣中硅铝惰性组分的解体和活性胶凝矿物C2S、C3S和C
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A7的生成，为重构钢渣提供了活性来源”的内容表述；文中同样没有提及利用转炉钢渣协同处理二次铝灰的工艺方法。
[0006]综上所述，目前还没有利用转炉高温钢渣协同处理二次铝灰的工艺方法介绍。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种转炉钢渣协同处理二次铝灰的方法，利用二次铝灰优化转炉钢渣矿物组织的同时，实现了二次铝灰的无害化转化。
[0008]本专利技术采用的技术方案是，一种转炉钢渣协同处理二次铝灰的方法，按照下列步骤实施：1）、首先将电解铝企业产生的二次铝灰运到钢渣厂造球生产线待用；2）、将炼钢厂产生的连铸机中间包弃渣拉运到钢渣厂，使用棒磨机和雷蒙磨加工到1mm以下，拉运到造球生产线待用；3）、采购粒度小于1mm的膨胀石墨拉运到造球生产线待用；4）、将步骤1）的二次铝灰与步骤2）加工后的连铸机中间包弃渣按照质量百分比80:20混合均匀作为混合物，然后向该混合物中加入步骤3）的膨胀石墨，膨胀石墨的加入量为所述混合物质量的3%～5%、其中石墨含碳量大于80%，利用高压干粉造球机将加入膨胀石墨后的所述混合物压制成为直径30～50mm的球团，拉运到转炉生产线和热闷渣生产线待用；5）、转炉出钢前倒炉倒渣时，将所述球团作为渣罐的压渣消泡剂使用，随转炉渣流加入渣罐，加入量为吨渣100kg～200kg；6）、或者在步骤5）的操作无法实现的情况下，待转炉出渣结束后，装有转炉液态钢渣的渣罐拉运到钢渣厂，将所述球团加入到装有转炉液态钢渣的渣罐，加入量为吨渣50～150kg，加入后渣罐静置30min左右，将渣罐内转炉钢渣倒入另外一个空渣罐，静置60min后，按照正常的热泼渣或热闷渣工艺处理即可。
[0009]专利技术人通过试验和研究发现了以下的科学现象：1、专利技术人发现，高温转炉钢渣中富含FeO和MnO，能够消除二次铝灰中AlN的反应性，其中高温转炉钢渣与氮化铝发生化学反应的相关热力学数据如下：
[0010]2、专利技术人发现，二次铝灰中的氯化物，加入含有氧化镁材料后，氯化物能够在钢渣结晶凝固过程中析出氯化镁，能够优化转炉钢渣的胶凝活性，并且钾盐和钠盐在钢渣资源化利用过程中，能够激发钢渣中胶凝材料的活性，提高了钢渣资源化利用的潜在价值；3、专利技术人发现，二次铝灰中的氟在液态转炉钢渣中，解离为氟离子后，在钢渣的凝固过程中，按照钢渣凝固的特点，优先生成氟磷石灰、氟化钙、氟化镁等复杂矿物，能够消除二次铝灰中氟的毒害性；其无害化转化的原理如下：A：易溶性氟化物在转炉高温钢渣中的熔解：
[0011]B：溶解于转炉渣中的F离子凝固时最基本的无害化转化：
[0012]4、专利技术人发现，二次铝灰转化为转炉钢渣的组成部分后，转炉钢渣的胶凝活性增强，加上转炉钢渣是一种过烧的硅酸盐水泥熟料，二次铝灰中含有对环境有害的As等物质，在钢渣资源化利用后，在经过水化反应后形成新的矿物组织，二次铝灰中的有害物质封存在新的胶凝矿物组织中，实现部分有害物质成矿封存的无害化处理；5、专利技术人发现，二次铝灰中的金属铝和氮化铝参与成渣反应后，炉渣中的低熔点物相有所增加，向铝灰中加入碳质还原性物质，能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转炉钢渣协同处理二次铝灰的方法，其特征在于按照下列步骤实施：1）、首先将电解铝企业产生的二次铝灰运到钢渣厂造球生产线待用；2）、将炼钢厂产生的连铸机中间包弃渣拉运到钢渣厂，使用棒磨机和雷蒙磨加工到1mm以下，拉运到造球生产线待用；3）、采购粒度小于1mm的膨胀石墨拉运到造球生产线待用；4）、将步骤1）的二次铝灰与步骤2）加工后的连铸机中间包弃渣按照质量百分比80:20混合均匀作为混合物，然后向该混合物中加入步骤3）的膨胀石墨，膨胀石墨的加入量为所述混合物质量的3%～5%、其中所述石墨含碳量大于80%，利用高压干粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏博，杨玉飞，俞海明，赵旭章，肖永利，王强，刘文胜，王洪林，段建勇，余成江，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：