一种转炉钢渣的综合利用方法

摘要

本发明涉及一种转炉钢渣的综合利用方法，包括以下步骤：1、将转炉钢渣先进行磁选得到渣精矿和渣尾矿，将渣尾矿进行碳化，得碳化钢渣；2、将所述碳化钢渣进行破碎和筛选分级，得到粒径大于1cm的第一物料和粒径小于1cm的第二物料；3、将第一物料进行研磨，并与聚合硫酸铁混合，得到污水净化剂；4、将第二物料与石膏进行研磨，得到第二粉体，将第二粉体与水基丙烯酸乳液、红外反射颜料、助剂和水混合搅拌均匀，即可得到保温涂料。本发明有效的实现了钢渣的零排放目的，所制备出来的污水净化剂成本低廉，净化效率高，所制备得到的用于内墙或外墙的保温涂料安定性好，可有效的阻止外部热量的流入。

说明书

技术领域

本发明属于工业废渣综合利用技术领域，具体涉及一种转炉钢渣的综合利用方法。

背景技术

转炉钢渣是转炉炼钢过程中产生的副产品，是出炉状态温度高达1400℃以上的液体，其中不仅含有一定量的铁，还含有一定含量的CaO、MgO、SiO₂和TFe等，化学成分中CaO含量为40-60％，SiO₂含量为13-20％，主要矿物相是硅酸三钙(C₃S)、硅酸二钙(C₂S)、钙铁橄榄石、游离氧化钙(f-CaO)、游离氧化镁等，因此钢渣具有较好的利用价值。

钢渣的利用方式可分为无害化处理和综合利用两大类，无害化处理对钢渣的利用率很低，其典型的利用方式为热泼渣，将热态钢渣喷水，冷却后，磁选分离夹带的钢渣，残渣用于铺路或建筑回填；若对钢渣进行综合利用则利用率较高，一般是先回收渣中有价元素(如铁、钒、钛等)，然后根据尾渣的粒度不同，用作烧结矿熔剂(CaO含量较高的钢渣)、筑路材料或用作水泥、混凝土掺合料和建筑材料等很多领域。

现有技术中对于冷钢渣的处理方法通常为将冷却至常温的钢渣直接倒入格筛进行筛分，大于200mm的渣块经过筛选落锤处理后循环回格筛；小于200mm的渣块落于输送机上，经带式除铁器除去表面含铁，进入滚筒筛进行筛选；大于50mm的渣块进入破碎机进行破碎，20-50mm的送至振动筛筛选，小于20mm的渣块直接送走堆放掩埋。

而钢渣处理的目的均在于提取金属物料，其中的渣块无法处理，只能堆放掩埋，这样的处理不但造成了浪费，且渣块中的金属物料和造渣剂无法充分地分离，为钢铁企业的生产带来了很大的浪费。

钢渣是“放错了地方的资源”，钢渣的综合利用无论对于钢铁厂本身，还是对国家、对社会都具有十分重要的意义，尽管钢渣的应用较广泛，钢渣资源化技术的开发及应用取得了一定的成绩，但一些因素使得钢渣不能稳定可靠地应用，因此，还应进一步加强对钢渣物性的深入了解，加强钢渣在废水处理方面的研究，开发钢渣作为高分子内外墙保温涂料的应用，解决其膨胀性，提高钢渣的利用率和附加值，减轻其对环境的污染。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种转炉钢渣的综合利用方法，通过对转炉钢渣先进行磁选、碳化、破碎和分级处理等手段，然后将分级后的钢渣进一步处理分别得到污水净化剂和用于内墙或外墙的保温涂料，提高了企业对钢渣的利用率。

本发明所采用的技术方案为：

一种转炉钢渣的综合利用方法，包括以下步骤：

(1)将转炉钢渣先进行磁选得到含铁量大于40％的渣精矿和含铁量小于40％的渣尾矿将所述渣精矿返回钢厂电炉，将所述渣尾矿进行碳化，得碳化钢渣；

(2)将所述渣尾矿先破碎为粒径小于5cm的颗粒，然后再进行筛选分级，得到粒径大于1cm的第一物料和粒径小于1cm的第二物料；

(3)将所述第一物料进行研磨，得到粒径小于32μm的第一粉体，将所述第一粉体与粒径小于32μm的聚合硫酸铁进行混合，得到污水净化剂；

(4)将所述第二物料与石膏进行混合并研磨，得到粒径小于28μm的第二粉体，将所述第二粉体与水基丙烯酸乳液、红外反射颜料、助剂和水混合搅拌均匀，即可得到用于内墙或外墙的保温涂料。

本发明是对转炉钢渣的综合利用工艺，为了实现废渣的零排放，本发明首先对转炉钢渣进行磁选，将所得到的含铁较多的渣精矿返回到钢厂电炉进行循环利用，然后对渣尾矿做进一步的处理。由于渣尾矿中游离氧化钙(f-CaO)、游离MgO等有害成分含量高，冷却处理后的渣尾矿中含有大量结晶粗大、结构致密的游离氧化钙和游离氧化镁，这些游离氧化钙和游离氧化镁遇水后会在很长时间内持续水化并发生体积膨胀，导致钢渣利用时长期安定性极差，严重制约了钢渣的安全利用，因此本发明先对渣尾矿进行了碳化，应用碳化技术处理钢渣，可以快速将CO₂永久固化储存在钢渣中，得到早期强度较高，安定性合格的碳化钢渣。

本发明针对目前污水处理中采用物化法可有效去除色度、重金属等污染物，但是物化法常用的污水净化剂多为化工产品，材料一般较为昂贵，造成污水处理厂运营成本过高；成本较低的污水净化剂却无法达到理想的净化效果的问题，同时根据转炉钢渣中含有与盐酸亲和力较强的Ca和Fe，对废水中的酸有吸附和化学沉淀作用的特性，对粒径大于1cm的第一物料进行研磨，使其具有较大的比表面积，同时与粒径小于32μm的聚合硫酸铁进行混合，大大提高了其去污效果，将本发明所制得的污水净化剂对含As的废水进行净化，使As的去除率达98％以上，对含Ni的废水进行净化，使Ni去除率在99％以上，处理效果非常理想，除此之外，本发明的污水净化剂还可以用于处理含磷、含铬废水及含其他重金属废水。

进一步地，本发明对粒径小于1cm的第二物料进一步处理，将其与石膏进行研磨，得到第二粉体，将所得到的第二粉体作为反射型功能性填料与水基丙烯酸乳液、红外反射颜料、助剂和水混合制备出用于内墙或外墙的保温涂料，本发明所制备出的保温涂料为反射型隔热建筑墙体保温涂料，可以有效的阻止外部热量的流入。

通过以上的工艺步骤，本发明有效的实现了钢渣的零排放目的，同时所制备出来的污水净化剂成本低廉，净化效率高，可有效去除污水中的色度和重金属等污染物，所制备得到的用于内墙或外墙的保温涂料安定性好，能对400-2500nm范围的太阳红外线和紫外线进行高反射，不让太阳的热量在物体表面进行累积升温，又能自动进行热量辐射散热降温，把物体表面的热量辐射到太空中去，降低物体的温度，有效的阻止外部热量的流入。

优选地：在步骤(1)中所述碳化前先将冷却后的渣尾矿进行水洗并烘干，然后在纯度为99.9％的CO₂气体中进行碳化，所述碳化的温度为75-95℃，时间为2-3h，CO₂的气体压力为1-1.5MPa。

进一步地：所述烘干为在50-80℃下将水洗后的转炉钢渣烘至含水量小于10％。

优选地：步骤(3)中所述第一粉体与所述聚合硫酸铁的质量比为17-19:1-3。

优选地：步骤(4)所述第二物料与所述石膏的质量比为1-2:1。

优选地：步骤(4)中所述第二粉体为24-50重量份，所述水基丙烯酸乳液为40-65重量份，所述红外反射颜料为1-10重量份，所述助剂为3-9重量份，所述水为18-23重量份。

优选地：步骤(4)所述助剂包括以下重量份的原料：

浸润剂1-2份、渗透剂0.5-2份、消泡剂1-2份、增稠剂0.5-3份。

进一步地：所述浸润剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

进一步地：所述渗透剂为烷基苯磺酸钠或磺基琥珀酸二辛酯钠盐。

进一步地：所述消泡剂为聚氧乙烯甘油醚或烷基醚磷酸酯。

进一步地：所述增稠剂为有机膨润土。

聚合硫酸铁是一种性能优越的无机高分子絮凝剂，形态性状是淡黄色无定型粉状固体，极易溶于水，10％(质量)的水溶液为红棕色透明溶液，吸湿性。聚合硫酸铁广泛应用于饮用水、工业用水、各种工业废水、城市污水、污泥脱水等的净化处理。

石膏是单斜晶系矿物，是主要化学成分为硫酸钙(CaSO₄)的水合物。石膏是一种用途广泛的工业材料和建筑材料。可用于水泥缓凝剂、石膏建筑制品、模型制作、医用食品添加剂、硫酸生产、纸张填料、油漆填料等。石膏及其制品的微孔结构和加热脱水性，使之具优良的隔音、隔热和防火性能。

红外反射颜料(简称IR颜料Infrared Reflective Pigment)是一种颜料可以反射可见光区的光，吸收紫外区的光，反射红外区的光，或是任何其中三种情况的组合。这样它们既有一定的彩色，甚至是较深的颜色，又能反射一部分红外光，减少热量的集结，起到降温作用。我们把在可见光区呈现一定的色彩，在红外区具有反射红外光性能的颜料称为红外反射颜料。具红外反射颜料可赋予任何颜色的涂料或聚合物产品反射太阳光的能力。

本发明的有益效果为：

本发明有效的实现了钢渣的零排放目的，同时所制备出来的污水净化剂成本低廉，净化效率高，可有效去除污水中的色度和重金属等污染物，所制备得到的用于内墙或外墙的保温涂料安定性好，能对400-2500nm范围的太阳红外线和紫外线进行高反射，不让太阳的热量在物体表面进行累积升温，又能自动进行热量辐射散热降温，把物体表面的热量辐射到太空中去，降低物体的温度，有效的阻止外部热量的流入。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明以下实施例中所用到的红外反射颜料为550型红外反射颜料，由亨斯迈公司提供。

实施例1

一种转炉钢渣的综合利用方法，包括以下步骤：

(1)将热态转炉钢渣淬化冷却后，先用电磁吸盘进行磁选得到含铁量大于40％的渣精矿和含铁量小于40％的渣尾矿，渣精矿返回钢厂电炉，渣尾矿进行水洗并在50℃下将水洗后的转炉钢渣烘至含水量为10％，然后在纯度为99.9％的CO₂气体中进行碳化，其中碳化的温度为75℃，时间为2h，CO₂的气体压力为1MPa，得碳化钢渣；

(2)将所述渣尾矿先破碎为粒径为5cm的颗粒，然后再筛选分级，得到粒径大于1cm的第一物料和粒径小于1cm的第二物料；

(3)将所述第一物料进行研磨，得到粒径为32μm的第一粉体，将所述第一粉体与粒径为32μm的聚合硫酸铁按17:1的质量比进行混合，得到污水净化剂；

(4)将所述第二物料与石膏按1:1的质量比进行混合并研磨，得到粒径为28μm的第二粉体，将24重量份的所述第二粉体与40重量份的水基丙烯酸乳液、1重量份的红外反射颜料、3重量份的助剂和18重量份水混合搅拌均匀，其中助剂包括1重量份的脂肪醇聚氧乙烯醚，0.5重量份的烷基苯磺酸钠，1重量份的聚氧乙烯甘油醚，0.5重量份的有机膨润土，即可得到用于内墙或外墙的保温涂料。

实施例2

一种转炉钢渣的综合利用方法，包括以下步骤：

(1)将热态转炉钢渣淬化冷却后，先用电磁吸盘进行磁选得到含铁量大于40％的渣精矿和含铁量小于40％的渣尾矿，渣精矿返回钢厂电炉，渣尾矿进行水洗并在65℃下将水洗后的转炉钢渣烘至含水量为8％，然后在纯度为99.9％的CO₂气体中进行碳化，其中碳化的温度为85℃，时间为2.5h，CO₂的气体压力为1.2MPa，得碳化钢渣；

(2)将所述碳化钢渣渣尾矿先破碎为粒径为5cm的颗粒，然后再筛选分级，得到粒径大于1cm的第一物料和粒径小于1cm的第二物料；

(3)将所述第一物料进行研磨，得到粒径为30μm的第一粉体，将所述第一粉体与粒径为30μm的聚合硫酸铁按18:2的质量比进行混合，得到污水净化剂；

(4)将所述第二物料与石膏按1.5:1的质量比进行混合并研磨，得到粒径为26μm的第二粉体，将40重量份的所述第二粉体与52重量份的水基丙烯酸乳液、5重量份的红外反射颜料、6重量份的助剂和20重量份水混合搅拌均匀，其中助剂包括1.5重量份的脂肪醇聚氧乙烯醚，1.5重量份的磺基琥珀酸二辛酯钠盐，1.5重量份的烷基醚磷酸酯，2重量份的有机膨润土，即可得到用于内墙或外墙的保温涂料。

实施例3

一种转炉钢渣的综合利用方法，包括以下步骤：

(1)将热态转炉钢渣淬化冷却后，先用电磁吸盘进行磁选得到含铁量大于40％的渣精矿和含铁量小于40％的渣尾矿，渣精矿返回钢厂电炉，渣尾矿进行水洗并在80℃下将水洗后的转炉钢渣烘至含水量为6％，然后在纯度为99.9％的CO₂气体中进行碳化，其中碳化的温度为95℃，时间为3h，CO₂的气体压力为1.5MPa，得碳化钢渣；

(2)将所述碳化钢渣进行破碎和筛选分级，得到粒径大于1cm的第一物料和粒径小于1cm的第二物料；

(3)将所述第一物料进行研磨，得到粒径为28μm的第一粉体，将所述第一粉体与粒径为28μm的聚合硫酸铁按19:3的质量比进行混合，得到污水净化剂；

(4)将所述第二物料与石膏按2:1的质量比进行混合并研磨，得到粒径为26μm的第二粉体，将50重量份的所述第二粉体与65重量份的水基丙烯酸乳液、10重量份的红外反射颜料、9重量份的助剂和23重量份水混合搅拌均匀，其中助剂包括2重量份的脂肪醇聚氧乙烯醚，2重量份以等比例混合的烷基苯磺酸钠和磺基琥珀酸二辛酯钠盐，2重量份以等比例混合的聚氧乙烯甘油醚和烷基醚磷酸酯，3重量份的有机膨润土，即可得到用于内墙或外墙的保温涂料。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。