一种利用熔融高炉渣高温无害化处理不锈钢渣的方法

摘要

一种利用熔融高炉渣高温无害化处理不锈钢渣的方法，包括以下步骤：（1）高炉渣正常出渣后，将熔融高炉渣装入渣罐，通过电加热使熔融高炉渣保持熔融状态；（2）将不锈钢渣加入到熔融高炉渣内，通电加热并搅拌；（3）水淬得到玻璃态炉渣，重金属Cr被固定于玻璃态炉渣中。本发明的方法形成了混合渣玻璃体，Cr在玻璃炉渣中稳定，满足环境排放标准；处理过程能耗低；所需新建设备少；可进一步资源利用。

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金和环境工程领域，特别涉及一种利用熔融高炉渣高温无害化处理不锈钢渣的方法。

背景技术

不锈钢渣是不锈钢在电炉（EAF）、氩氧混吹炉（AOD）中冶炼所产生的主要废弃物。生产1吨不锈钢约产生不锈钢渣约0.3吨。2015年我国不锈钢产量约2150万吨，共产生不锈钢渣约645万吨。不锈钢渣中含有约0.5%-5%的铬（Cr），这些Cr主要以Cr⁶⁺或者Cr³⁺的形式存在，会对人体、水体、土壤等带来研究的危害和污染，必须对其进行无害化处理。现在处理不锈钢渣主要有干法还原、湿法处理、水泥固化、微晶玻璃固定等手段。

张深根等[201410783923.9]、孙俊等[201510637615.X]公开了一种以不锈钢渣等危险固废为原料制备微晶玻璃的方法，其解毒机理是将重金属Cr固定于微晶玻璃中；李俊国等[201510565139.5、201510565136.1]公开了一种堆存EAF、AOD不锈钢渣的处理方法，其将堆存EAF、AOD不锈钢渣与LF精炼渣混合，在还原性气氛下精炼形成精炼终渣，精炼终渣经后处理，即可得到处理后的精炼渣。该方法解毒的原理是利用LF精炼的高温和还原性气氛，使堆存的EAF、AOD不锈钢渣中Cr⁶⁺被还原为Cr³⁺；武杏荣等[201610016497.5]>

以上这些方法尚存在Cr固定效率低、处理工艺复杂、成本高等缺点。

发明内容

本发明提供一种利用熔融高炉渣高温无害化处理不锈钢渣的方法，其解毒机理是使不锈钢渣和高炉渣的混合渣形成稳定的玻璃体，从而高效固定其中的重金属Cr；将不锈钢渣直接加入到熔融高炉渣中，两种炉渣熔融混匀后，采用水淬快速冷却，得到以玻璃体结果为主的炉渣。由于玻璃态结构非常稳定，能够非常有效的固定不锈钢渣中的Cr等重金属。

本发明的方法包括以下步骤：

（1）高炉渣正常出渣后，将熔融高炉渣装入渣罐，通过电加热使熔融高炉渣保持熔融状态；

（2）将电炉或氩氧混吹炉冶炼所产生不锈钢渣加入到熔融高炉渣内，通过电加热使物料保持熔融状态，通过搅拌使不锈钢渣与高炉渣混合均匀形成熔融混合渣；其中不锈钢渣的质量为熔融高炉渣的5~50%；

（3）将熔融混合渣水淬，得到以玻璃态结构为主的玻璃态炉渣，重金属Cr被固定于玻璃态炉渣中。

上述的高炉渣的主要成分按质量百分比为CaO 25~45%，SiO₂>2O₃>

上述的不锈钢渣的主要成分按质量百分比为CaO 35~70%，SiO₂>2O₃>2O₃>2O₃>

上述的步骤（2）中，不锈钢渣是以熔融状态、半熔融状态或者粒径小于150mm的块状加入到熔融高炉渣中。

上述的以玻璃态结构为主的高炉渣中玻璃体含量质量百分比为85~99%。

本发明的方法在不锈钢无害化处理方面有显著的优点：

（1）不锈钢渣解毒彻底，不锈钢渣与高炉渣熔融混匀后经过水淬形成了混合渣玻璃体，Cr在玻璃炉渣中非常稳定，完全满足环境排放标准；

（2）处理过程能耗低，利用熔融高炉渣和热态不锈钢渣的显热，所需外加能耗很少，在处理成本上有优势；

（3）设备建设少，实现了不锈钢渣在钢厂的内部循环和无害化处理，可完全利用高炉的出渣、水淬、炉渣后处理等系统，所需新建设备少；

（4）可进一步资源利用，水淬得到的玻璃态炉渣可进一步制备微晶玻璃、陶瓷等高附加值产品。

附图说明

图1为本发明的利用熔融高炉渣高温无害化处理不锈钢渣的方法流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例中采用符合GB/T 18046中附录C的方法测定炉渣玻璃体含量。

本发明实施例中采用符合GB 5085.3-2007的方法测定所得到的炉渣中总铬浸出浓度和六价铬浸出浓度。

本发明实施例中的水淬是将用常温水冲击熔融混合渣。

实施例1

高炉渣正常出渣后，将熔融高炉渣装入渣罐，通过电加热使熔融高炉渣保持熔融状态；高炉渣的主要成分按质量百分比为CaO 25%，SiO₂>2O₃>

将电炉或氩氧混吹炉冶炼所产生不锈钢渣加入到熔融高炉渣内，其中不锈钢渣是以熔融状态加入到熔融高炉渣中；通过电加热使物料保持熔融状态，通过搅拌使不锈钢渣与高炉渣混合均匀形成熔融混合渣；其中不锈钢渣的质量为熔融高炉渣的5%；不锈钢渣的主要成分按质量百分比为CaO 35%，SiO₂>2O₃>2O₃>2O₃>

将熔融混合渣水淬，得到以玻璃态结构为主的玻璃态炉渣，重金属Cr被固定于玻璃态炉渣中；测得炉渣中玻璃体含量质量百分比为99%；炉渣中总铬浸出浓度为0.08 mg/L，六价铬浸出浓度为0.018 mg/L。

实施例2

高炉渣正常出渣后，将熔融高炉渣装入渣罐，通过电加热使熔融高炉渣保持熔融状态；高炉渣的主要成分按质量百分比为CaO 45%，SiO₂>2O₃>

将电炉或氩氧混吹炉冶炼所产生不锈钢渣加入到熔融高炉渣内，不锈钢渣是以半熔融状态加入到熔融高炉渣中；通过电加热使物料保持熔融状态，通过搅拌使不锈钢渣与高炉渣混合均匀形成熔融混合渣；其中不锈钢渣的质量为熔融高炉渣的50%；不锈钢渣的主要成分按质量百分比为CaO 70%，SiO₂>2O₃>2O_{3>2%，Cr2O3>}

将熔融混合渣水淬，得到以玻璃态结构为主的玻璃态炉渣，重金属Cr被固定于玻璃态炉渣中；测得炉渣中玻璃体含量质量百分比为85%；炉渣中总铬浸出浓度为0.10 mg/L，六价铬浸出浓度为0.033 mg/L。

实施例3

高炉渣正常出渣后，将熔融高炉渣装入渣罐，通过电加热使熔融高炉渣保持熔融状态；高炉渣的主要成分按质量百分比为CaO 28%，SiO₂>2O₃>

将电炉或氩氧混吹炉冶炼所产生不锈钢渣加入到熔融高炉渣内，不锈钢渣是以粒径小于150mm的块状加入到熔融高炉渣中；通过电加热使物料保持熔融状态，通过搅拌使不锈钢渣与高炉渣混合均匀形成熔融混合渣；其中不锈钢渣的质量为熔融高炉渣的10%；不锈钢渣的主要成分按质量百分比为CaO 40%，SiO₂>2O₃>2O₃>2O₃>

将熔融混合渣水淬，得到以玻璃态结构为主的玻璃态炉渣，重金属Cr被固定于玻璃态炉渣中；测得炉渣中玻璃体含量质量百分比为95%；炉渣中总铬浸出浓度为0.04 mg/L，六价铬浸出浓度为0.009 mg/L。

实施例4

高炉渣正常出渣后，将熔融高炉渣装入渣罐，通过电加热使熔融高炉渣保持熔融状态；高炉渣的主要成分按质量百分比为CaO 33%，SiO₂>2O₃>

将电炉或氩氧混吹炉冶炼所产生不锈钢渣加入到熔融高炉渣内，不锈钢渣是以半熔融状态加入到熔融高炉渣中；通过电加热使物料保持熔融状态，通过搅拌使不锈钢渣与高炉渣混合均匀形成熔融混合渣；其中不锈钢渣的质量为熔融高炉渣的40%；不锈钢渣的主要成分按质量百分比为CaO 39%，SiO₂>2O₃>2O₃>2O₃>

将熔融混合渣水淬，得到以玻璃态结构为主的玻璃态炉渣，重金属Cr被固定于玻璃态炉渣中；测得炉渣中玻璃体含量质量百分比为89%；炉渣中总铬浸出浓度为0.03 mg/L，六价铬浸出浓度为0.004 mg/L。

实施例5

高炉渣正常出渣后，将熔融高炉渣装入渣罐，通过电加热使熔融高炉渣保持熔融状态；高炉渣的主要成分同实施例1；

将电炉或氩氧混吹炉冶炼所产生不锈钢渣加入到熔融高炉渣内，不锈钢渣是以半熔融状态加入到熔融高炉渣中；通过电加热使物料保持熔融状态，通过搅拌使不锈钢渣与高炉渣混合均匀形成熔融混合渣；其中不锈钢渣的质量为熔融高炉渣的6%；不锈钢渣的主要成分按质量百分比为CaO 50%，SiO₂>2O₃>2O₃>2O₃>

将熔融混合渣水淬，得到以玻璃态结构为主的玻璃态炉渣，重金属Cr被固定于玻璃态炉渣中；测得炉渣中玻璃体含量质量百分比为97%；炉渣中总铬浸出浓度为0.10 mg/L，六价铬浸出浓度为0.025 mg/L。

实施例6

高炉渣正常出渣后，将熔融高炉渣装入渣罐，通过电加热使熔融高炉渣保持熔融状态；高炉渣的主要成分同实施例2；

将电炉或氩氧混吹炉冶炼所产生不锈钢渣加入到熔融高炉渣内，不锈钢渣是以粒径小于150mm的块状加入到熔融高炉渣中；通过电加热使物料保持熔融状态，通过搅拌使不锈钢渣与高炉渣混合均匀形成熔融混合渣；其中不锈钢渣的质量为熔融高炉渣的25%；不锈钢渣的主要成分按质量百分比为CaO 48%，SiO₂>2O₃>2O₃>2O₃>

将熔融混合渣水淬，得到以玻璃态结构为主的玻璃态炉渣，重金属Cr被固定于玻璃态炉渣中；测得炉渣中玻璃体含量质量百分比为91%；炉渣中总铬浸出浓度为0.07 mg/L，六价铬浸出浓度为0.014 mg/L。

实施例7

高炉渣正常出渣后，将熔融高炉渣装入渣罐，通过电加热使熔融高炉渣保持熔融状态；高炉渣的主要成分同实施例3；

将电炉或氩氧混吹炉冶炼所产生不锈钢渣加入到熔融高炉渣内，不锈钢渣是以粒径小于150mm的块状加入到熔融高炉渣中；通过电加热使物料保持熔融状态，通过搅拌使不锈钢渣与高炉渣混合均匀形成熔融混合渣；其中不锈钢渣的质量为熔融高炉渣的35%；不锈钢渣的主要成分按质量百分比为CaO 41%，SiO₂>2O₃>2O₃>2O₃>

将熔融混合渣水淬，得到以玻璃态结构为主的玻璃态炉渣，重金属Cr被固定于玻璃态炉渣中；测得炉渣中玻璃体含量质量百分比为90%；炉渣中总铬浸出浓度为0.06 mg/L，六价铬浸出浓度为0.011 mg/L。