堆存aod不銹鋼渣和lf精煉渣的協(xié)同處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋼渣的處理方法，尤其是一種堆存A0D不銹鋼渣和LF精煉渣的協(xié) 同處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 2014年，中國不銹鋼粗鋼產(chǎn)量為2169. 2萬噸，同比增長14. 27%。按每3噸不銹鋼 產(chǎn)生1噸含鉻廢物(主要包括不銹鋼渣、不銹鋼酸洗污泥等）計(jì)，含鉻廢物年產(chǎn)生量超過了 700萬噸。目前，不銹鋼主要生產(chǎn)設(shè)備為電爐（Electric Arc Furnace，EAF)和氬氧脫碳爐 (Argon Oxygen Decarburization，A0D)，因此不銹鋼渣主要包括EAF渣和A0D渣。不銹鋼 渣主要元素為0&、51、1%)1、？ 6等，但由于不銹鋼渣中〇等重金屬含量較高，其資源化利用 必須綜合考慮其粉化性、穩(wěn)定性和淋溶性。粉化性主要是由單斜晶0_(^向八面體y-C 2S 的無熱相變過程中約有12%的體積膨脹造成；穩(wěn)定性由f-Ca0和f-Mg0水解過程中97. 8% 和148%的體積膨脹引起；淋溶性是指不銹鋼渣堆放或尾渣用作建筑材料后在雨水等淋溶 液作用下，Cr等有毒重金屬進(jìn)入水體的能力。由于鉻等重金屬淋溶，不銹鋼渣的綜合利用 途徑受到制約，少量用于鋼渣水泥和建筑材料制備，而更多不銹鋼渣只能以堆存處理。
[0003] 由于熔煉后期為還原性氣氛，低氧勢控制了金屬和類金屬的氧化，因此A0D不銹 鋼渣中的Cr主要以金屬態(tài)和+3價(jià)形態(tài)存在，金屬態(tài)鉻通常與Ni、Fe形成合金，通過細(xì)磨 和磁選進(jìn)行回收，而三價(jià)鉻主要存在于Ca-Mg-Al硅酸鹽和尖晶石類礦物。很多學(xué)者認(rèn)為， 不僅在高溫時(shí)不銹鋼渣中Cr 3+能夠被氧化成Cr 6+，常溫狀態(tài)下該反應(yīng)也具備熱力學(xué)反應(yīng)條 件，尤其是物料吸收水分后，CaO水解將生成氧中心更多的Ca(0H) 2，使得親氧性較強(qiáng)的Cr3+ 更容易被氧化為Cr6+，從而增加A0D不銹鋼渣中鉻的淋溶毒性。由于受動(dòng)力學(xué)因素的影響， A0D不銹鋼渣堆存1年后Cr 3+的氧化率在10%左右，大大增強(qiáng)了 A0D不銹鋼渣的淋溶毒性。 因此，合理處置堆存一段時(shí)間并含有一定量Cr6+的堆存A0D不銹鋼渣是"三廢"治理領(lǐng)域工 作者重點(diǎn)關(guān)注的問題。目前，堆存A0D不銹鋼渣無害化處理主要有三類： (1)高溫還原法：高溫碳還原以焦炭、炭粉、木肩、煤矸石和富營養(yǎng)化藻類渣等做為還原 劑，利用其中含有的過量C和不銹鋼渣進(jìn)行高溫熔融反應(yīng)，將渣中Cr6+還原為Cr 3+，最終以 玻璃態(tài)或尖晶石存在，可作為產(chǎn)品回收使用。除了固態(tài)還原劑，也可采用氫、甲烷、一氧化碳 等氣體作為還原劑對Cr 3+進(jìn)行還原。固相高溫還原往往存在還原不徹底，氣相高溫還原又 存在還原劑為可燃?xì)怏w，工藝相對復(fù)雜，否則容易造成新的污染。
[0004] (2)濕法還原法：不銹鋼渣與酸性或堿性溶液混合，并向溶液中加入含有硫酸亞 鐵、堿金屬硫化物等還原性物質(zhì)，將Cr 6+還原為Cr3+，并在堿性溶液中沉淀析出Cr (0H) 3以回 收循環(huán)使用。根據(jù)反應(yīng)條件不同，可分為酸性還原法、堿性還原法和有機(jī)磷廢液還原法。這 些方法需要消耗酸堿溶液，并產(chǎn)生新的污水需要處理。
[0005] (3)水泥固化法：將一定量不銹鋼渣粉配加一定量FeS04、FeCl2等添加劑后加入水 泥熟料，加水混合、攪拌、成型和凝固，隨著水泥的水化和凝結(jié)硬化過程，將Cr封存于水泥 硬化體內(nèi)而不溶出，達(dá)到穩(wěn)定和無害化的目的。其缺點(diǎn)在于經(jīng)水泥固化后由于鉻渣體積膨 脹，造成水泥和混凝土的安定性。
[0006] LF精煉具有設(shè)備簡單、投資費(fèi)用低、操作靈活、精煉效果好等冶金特點(diǎn)，作為提升 鋼材冶金質(zhì)量的有效手段得到迅速發(fā)展，已成為現(xiàn)代化鋼鐵生產(chǎn)短流程中不可缺少的一道 關(guān)鍵工序。在LF精煉過程中，主要是利用精煉渣高堿度、低氧化性和高硫容量的特點(diǎn)對鋼 液進(jìn)行精煉，以實(shí)現(xiàn)對鋼液脫氧、脫硫，吸附鋼中的夾雜物、控制夾雜物的形態(tài)等冶金功能， 提高鋼液潔凈度。然而，精煉后也產(chǎn)生大量精煉渣，約占鋼產(chǎn)量的3%左右。按照2014年產(chǎn) 8. 23億噸鋼，1/2經(jīng)LF精煉計(jì)算，則每年將產(chǎn)生1235萬噸LF精煉渣。大量LF精煉渣的 直接排放將造成環(huán)境的嚴(yán)重污染和資源的浪費(fèi)，不符合綠色、生態(tài)冶金的發(fā)展要求。
[0007] 目前，LF精煉渣回收利用主要有熱態(tài)返回利用和冷態(tài)處理兩種工藝。熱態(tài)返回利 用主要是將熱態(tài)精煉渣返回電爐或轉(zhuǎn)爐工序，代替石灰脫硫、脫磷減少煉鋼工序的石灰消 耗，同時(shí)對殘?jiān)臒崃窟M(jìn)行有效的回收利用，降低煉鋼工序能耗、減少對環(huán)境的污染；但由 于渣中硫、磷含量的富集，使得熱態(tài)精煉渣循環(huán)再利用的次數(shù)受到制約。冷態(tài)處理是將冷態(tài) 精煉渣與含鐵物料、粘結(jié)劑等物料混合、冷壓成型后返回高爐煉鐵或轉(zhuǎn)爐煉鋼；但此種方法 只能利用精煉渣的熔劑作用，處理率受到制約。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種有效、環(huán)保的堆存A0D不銹鋼渣和LF精煉渣 的協(xié)同處理方法。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：其將堆存A0D不銹鋼渣、LF精 煉渣，與焦粉和/或煤粉混合均勻成混合渣，然后混合渣經(jīng)加熱、冷卻、后處理后，得到處理 后的精煉渣。
[0010] 本發(fā)明所述混合渣中各物料的質(zhì)量百分含量為：所述堆存A0D不銹鋼渣5%~ 20%、LF精煉渣77%~93%、焦粉和/或煤粉2%~3%。
[0011] 本發(fā)明采用微波進(jìn)行加熱。所述微波功率為150W~900W，加熱時(shí)間為30~ 90min〇
[0012] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明在高溫作用下利用焦粉或煤粉 中的碳使堆存A0D不銹鋼渣中Cr 6+被還原為Cr 3+;充分利用LF精煉渣高A1 203含量有利于 尖晶石生成的特點(diǎn)，使還原的Cr20 3進(jìn)入尖晶石被固化和封存，處理后的精煉渣Cr 6+浸出濃 度為幾微克升，遠(yuǎn)低于國家《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》（GB5085. 3-2007)中的標(biāo) 準(zhǔn)限值，有效地實(shí)現(xiàn)了堆存A0D不銹鋼渣的無害化處理，實(shí)現(xiàn)堆存A0D不銹鋼渣的無害化和 冷態(tài)LF精煉渣協(xié)同處理。因此，本發(fā)明工藝簡單，以廢治廢，節(jié)約了無害化處理成本；具有 節(jié)能環(huán)保、處理效果好的特點(diǎn)。
[0013] 本發(fā)明采用微波加熱時(shí)，充分利用微波法加熱快、熱耗小、加熱均勻等特點(diǎn)，能有 效地提升處理效果，降低處理能耗。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 本堆存A0D不銹鋼渣和LF精煉渣的協(xié)同處理方法采用下述工藝步驟：將堆存A0D 不銹鋼渣、LF精煉渣、焦粉和/或煤粉分別置于干燥箱內(nèi)于100~120°C下干燥3~6h后 冷卻至常溫；按照堆存A0D不銹鋼渣5%~20%、LF精煉渣77%~93%、焦粉和/或煤粉2%~ 3%的質(zhì)量百分配比，將物料混合均勻成混合渣?；旌显b入陶瓷坩堝，然后將陶瓷坩堝放入 微波爐內(nèi)，坩堝周圍用礦渣棉保溫，在150W~900W微波功率下加熱30~90min后，關(guān)閉微 波爐，打開爐門取出物料冷卻至常溫。冷卻后的混合渣采用常規(guī)鋼渣處理的方法進(jìn)行后處 理，即可得到無害化的、處理后的精煉渣。
[0015] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，下述實(shí)施例中的物料成分以 及反應(yīng)過程如下所述。
[0016] (1)所述堆存A0D不銹鋼渣來源于A0D工藝生產(chǎn)不銹鋼的鋼鐵企業(yè)堆場，其主要化 學(xué)成分和含量如表1所不。
[0017] 表1 :堆存A0D不銹鋼渣的主要化學(xué)成分及含量(質(zhì)量％)
(2) 所述LF精煉渣的主要化學(xué)成分及含量如表2所示。
[0018] 表2 :LF精煉渣的化學(xué)成分及含量(質(zhì)量％)
(3) 所述焦粉和粉煤中的碳能夠使堆存A0D不銹鋼渣堆存過程氧化生成的Cr6+還原為 Cr3+，微波加熱過程中的主要反應(yīng)見公式（1)至公式（3): 2C+02- 2C0 (1) 3C0+2Cr03- Cr