一种钢渣熔融-湿法分离富集回收钙和铁的方法技术

本发明专利技术公开了一种钢渣熔融

【技术实现步骤摘要】
一种钢渣熔融
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湿法分离富集回收钙和铁的方法


[0001]本专利技术属于工业固废处理和再生综合利用
，特别涉及一种钢渣熔融
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湿法分离富集回收钙和铁的方法。

技术介绍

[0002]钢渣是炼钢过程中产生的一种固体废弃物，我国钢铁产量世界第一，钢渣排放量也随之第一。但是，中国的钢渣利用率较低，那些得不到充分利用和处理的钢渣，占用了大量的土地，不仅浪费资源，而且环境污染。钢渣中含有较大数量的铁元素，平均质量分数约为28％，其中质量分数约为10％金属铁可以经过破碎、分级筛分、磁选等工艺收集，作为炼钢、炼铁原料。剩余含铁品味低的钢渣由于技术原因或生产成本导致其丢弃，不仅严重阻碍了钢渣的进一步应用，而且造成了铁资源的严重浪费。
[0003]目前回收钢渣中金属铁及氧化物的方法主要包含三种:磁选、还原和氧化。磁选法应用较为广泛，还原法是利用高温下无机碳的还原作用将钢渣中氧化亚铁还原成单质铁，但整个过程需要较高温度，同时会产生温室气体，氧化法是将钢渣内部的非磁性FeO转化成磁性Fe3O4的工艺，仅是新的研究方向，暂时无法工业化应用。另外，也有钢渣重选和浮选的技术，但由于生产成本高产生利润少，导致其应用较少。
[0004]转炉钢渣中含有40％～50％的CaO，将其回收作为高炉助溶剂可代替石灰石、白云石，从而节省矿石资源。其次也可利用其吸附废水中的污染物，脱除烟气中SO2气体以及吸附CO2气体等。但是目前有关利用钢渣单独制备CaO研究鲜见报道，一般是与钢渣金属元素联合分离提取金属与氧化钙的报道。如吕页清等专利技术一种含钒钢渣富集钒联合制备碳酸钙的方法(专利CN114293035A)。该方法包括将含钒钢渣与铵盐溶液混合，并将混合物置于真空条件下，分离出富钒渣和富钙溶液，然后通过吸入CO2气体生成微细碳酸钙。该方法最大的问题是需要在真空条件下进行，实际生产操作困难较大。
[0005]如何高效经济回收钢渣中的铁、钙元素成为研究热点。目前研究较多的是将钢渣湿法浸出然后沉淀分离铁和钙，但是在钢渣浸出过程当中，溶出率往往较低，最后剩余一部分钢渣未能溶解，且钢渣浸出过程固液比高，消耗大量浸出液并且导致后续沉淀需要消耗大量碱液，增加生产成本；同时未溶解的钢渣，需要进一步处理避免产生二次污染。针对以上问题本专利技术针对钢渣“高钙、富铁”的元素组成特点，提出采用火法
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湿法相结合的方式对钢渣进行钙和铁的分离富集，即先将钢渣与混合熔剂进行熔融，使钢渣完全熔解，再选择酸液对钢渣进行浸出，浸出完全全部变成溶液，然后碱浸沉淀后过滤分离，所得滤渣烘干后变成钙和铁的富集物。

技术实现思路

[0006]本专利技术是基于钢渣“高钙、富铁”的元素组成特征，从钢渣高值利用的目标出发，通过采用混合熔剂熔融
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酸浸取的处理方法，实现其中钙、铁元素的富集。这一方法有效地解决了钢渣固体难以完全分离和提取富集有价元素所带来的技术挑战，实现钢渣的高价值利
用。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0008]一种钢渣熔融
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湿法分离富集回收钙和铁的方法，包括以下步骤：
[0009]1、对钢渣进行粉碎处理，和成份含量检测与控制；
[0010]2、将步骤1获得的钢渣与助熔剂按质量比1:(1～20)混合后在800～1400℃下反应5～120min使其完全熔融，冷却后形成玻璃体相钢渣，然后将其破碎研磨成粉末状钢渣；
[0011]3、按质量容积比1:(3～20)g:ml往步骤2获得的粉末状钢渣中加入盐酸，反应温度为180～300℃搅拌至混合溶液；
[0012]4、往步骤3获得的混合溶液中加氢氟酸，加入量按质量容积比钢渣:氢氟酸＝1:(1～5)g:ml，90～400℃恒温加热20～180min后，再往溶液中加入高氯酸溶液，加入量按质量容积比钢渣:高氯酸溶液＝1:(0.5～2)g:ml，90～400℃恒温下搅拌20～180min后，停止搅拌并降至室温；
[0013]5、往步骤4获得的溶液里加入氢氧化钠，加入按质量容积比钢渣:氢氧化钠＝1:(0.5～3)g:ml，使其沉淀完全；
[0014]6、将步骤5获得的沉淀溶液进行过滤，得到滤液和滤饼，滤液留用，所得滤饼进行多次水洗后，进行再次过滤；
[0015]7、将步骤6所得滤饼置于110℃的烘箱10～12小时，将其烘干后，再将其研磨成粉末状，并对其进行检测分析。
[0016]进一步优选，步骤1中所述钢渣为：转炉钢渣或电炉钢渣。
[0017]进一步优选，步骤1中所述钢渣的成份含量为:CaO:20％～45％，Fe2O3:10％～35％，SiO2:10％～30％，Al2O3:0.5％～9％，MgO:2％～15％，V2O5:0.2％～8％，TiO2:0.2％～0.9％，SrO:0.01％～0.08％，CuO:0.01％～0.08％，NbO:0.02％～0.08％。
[0018]进一步优选，步骤2中所述助熔剂：四硼酸锂、偏硼酸锂、碳酸钠、硼酸、过氧化钠中的一种或任意比例的多种混合物。
[0019]进一步优选，步骤2中所述粉末状钢渣的粒径为≤0.2mm。
[0020]进一步优选，步骤3中所述盐酸的质量浓度为30％～37％。
[0021]进一步优选，步骤4中所述搅拌的速度为30～180r/min。
[0022]进一步优选，步骤5中所述氢氧化钠的质量浓度为200～400g/L，溶液PH控制在3～4。
[0023]进一步优选，步骤6中所述水洗的次数为≥5次。
[0024]本专利技术旨在通过使用助熔剂与钢渣熔融
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酸浸处理方法来富集钢渣中的钙和铁元素，实现钢渣的高价值利用。因此，本专利技术提出了一种方法，该方法包括将钢渣与助熔剂混合，然后用盐酸溶解所得混合物。助熔剂有助于熔化钢渣，从而促进其在盐酸中的完全溶解。另外，氟离子与硅元素作用可生成易挥发的四氟化硅，因此其对硅酸盐岩石和氧化物矿物有特殊的分解能力。使用氢氟酸作为选择性浸出剂有助于提取和分离钢渣中硅酸盐和氧化硅化合物形式存在的硅元素。回收的钙和铁可以直接用作生产原料，钙铁分离后，钙可作为高炉助溶剂代替石灰石，也可作为吸附剂材料。
[0025]本专利技术具有的优点和有益效果：
[0026](1)与现有的分离技术相比较，本专利技术以钢渣特性为依据，采用钢渣与助熔剂相混
合并进行高温熔融的方法，加快钢渣在浓酸溶液中的溶解速率，缩短反应时间，并使钢渣完全溶解。此外，本专利技术还采用氢氟酸溶液作为选择浸出剂，加强含硅氧化物组分的进一步转化，达到与钢渣分离目的。随后加入碱溶液沉淀并过滤得到固体材料，达到材料中钙、铁元素富集的效果，经测算，固体材料中相比于初始钢渣氧化钙最高增加了约20.1％，氧化铁最高增加了约8.4％。
[0027](2)所述方法相比传统方法工艺流程更简单、操作更简便，钢渣完全溶解，不再产生二次固废残渣，能够快速除去硅、最终产物主本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢渣熔融
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湿法分离富集回收钙和铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对钢渣进行粉碎处理和成份含量检测与控制；(2)将步骤(1)获得的钢渣与助熔剂按质量比1:(1～20)混合后在800～1400℃下反应5～120min使其完全熔融，冷却后形成玻璃体相钢渣，然后将其破碎研磨成粉末状钢渣，(3)按质量容积比1:(3～20)g:ml往步骤(2)获得的粉末状钢渣中加入盐酸，以反应温度为180～300℃搅拌至混合溶液；(4)往步骤(3)获得的混合溶液中加氢氟酸，加入量按质量容积比钢渣:氢氟酸＝1:(1～5)g:ml，90～400℃恒温加热20～180min后，再往溶液中加入高氯酸溶液，加入量按质量容积比钢渣:高氯酸溶液＝1:(0.5～2)g:ml，90～400℃恒温下搅拌20～180min后，停止搅拌并降至室温；(5)往步骤(4)获得的溶液里加入氢氧化钠，加入量按质量容积比钢渣:氢氧化钠＝1:(0.5～3)g:ml，使其沉淀完全；(6)将步骤(5)获得的沉淀溶液进行过滤，得到滤液和滤饼，滤液留用，所得滤饼进行多次水洗后，进行再次过滤；(7)将步骤(6)所得滤饼置于110℃的烘箱10～12小时，将其烘干后，再将其研磨成粉末状，并对其进行检测分析。2.根据权利要求1所述的一种钢渣熔融
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湿法分离富集回收钙和铁的方法，其特征在于，步骤(1)中所述钢渣为：转炉钢渣或电炉钢渣。3.根据权利要求1所述的一种钢渣熔融
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湿法分离富集回收钙和铁的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志彬，成洁，赵希文，秦建，朱春要，毛瑞，朱祚峤，郑传波，雷鸣，麻晗，邹长东，陈朝轶，衷水平，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：