(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202210014643.6
(22)申请日 2022.01.07
(71)申请人 广西柳钢环保股份有限公司
地址 545002 广西壮族自治区柳州市北雀
路117号
(72)发明人 王志国 彭波 吴文斌 刘上月
方盛楠 梁康 俞玉富 黎树霖
李凤远 梁峻瑜 李婷 杜松燕
(74)专利代理机构 北京卓岚智财知识产权代理
事务所(特殊普通合伙)
11624
代理人 李景辉
(51)Int.Cl.
C21B 3/08(2006.01)
C21B 3/06(2006.01)
B03C 1/015(2006.01)C04B 7/147(2006.01)
(54)发明名称新型钢渣处理方法(57)摘要本发明提供了一种新型钢渣处理方法，所述新型钢渣处理方法包括以下步骤：步骤A：加入粉料：在盛放钢渣的容器中，先铺底35％～55％的中碳粉尾泥，第二层铺5％～10％石头粉，再加入35％～55％难还原含铁物料；步骤B：搅拌降温：向容器中加入液态钢渣，液态钢渣和粉料形成混合物，用耐高温的搅拌装置对液态钢渣和粉料形成的混合物进行搅拌，混合物的整体温度从1500℃降低至500℃以下；步骤C：转移慢冷：为保证处理钢渣的能力，将步骤B得 到的500℃以下的混合物移至另外的耐高温堆场，让钢渣慢冷至60℃以下，即可出料。本发明为后续的二次处理和尾渣资源化利用提供了良好的条件，工艺安全、操作简单、
成本低廉。权利要求书1页 说明书6页 附图1页CN 114292971 A 2022.04.08
C N 114292971
A
1.一种新型钢渣处理方法，其特征在于，所述新型钢渣处理方法包括以下步骤：
步骤A：加入粉料：在盛放钢渣的容器中，先铺底35％～55％的中碳粉尾泥，第二层铺5％～10％石头粉，再加入35％～55％难还原含铁物料；
步骤B：搅拌降温：向容器中加入液态钢渣，液态钢渣和粉料形成混合物，用耐高温的搅拌装置对液态钢渣和粉料形成的混合物进行搅拌，混合物的整体温度从1500℃降低至500℃以下；
步骤C：转移慢冷：为保证处理钢渣的能力，将步骤B得到的500℃以下的混合物移至另外的耐高温堆场，让钢渣慢冷至60℃以下，即可出料。
2.如权利要求1所述的新型钢渣处理方法，其特征在于，所述的中碳粉尾泥含有20％左右的固定碳，38％左右的全铁，粒径约为0.1mm，含水率在15％～20％；所述石头粉为天然石粉，主要成分为含水碳酸钙(CaCO 3)，其含量不低于90％，粒径在0.1mm～0.3mm之间；所述难还原含铁物料铁品位在35％～47％之间，二氧化硅含量在20％～25％，入罐粒径控制在0.5mm以下。
3.如权利要求1所述的新型钢渣处理方法，其特征在于，所加入的液态钢渣温度在1300℃～1700℃之间，其化学组成为40％～55％CaO、10％～20％SiO 2、15％～30％Fe 2O 3、5％～15％FeO、3％～5％MgO、2％～8％Al 2O 3。
4.如权利要求1所述的新型钢渣处理方法，其特征在于，所加入的液态钢渣主要物相为30％～60％C 2S、5％～20％C 3S、15％～25％RO相、2％～10％f ‑CaO。
5.如权利要求1所述的新型钢渣处理方法，其特征在于，所述耐高温的搅拌装置包括：基座(8)；
设置在基座(8)上的升降电机(7)；
升降臂(6)，能升降的竖直设置在基座(8)上并连接升降电机(7)；
横臂(4)，沿水平方向设置并连接在所述升降臂(6)上；
搅拌电机(5)，设置在横臂(4)上；
搅拌轴(3)，竖直设置并连接在横臂(4)下方；
57cao
搅拌叶片(2)，连接在搅拌轴(3)下方。
6.如权利要求5所述的新型钢渣处理方法，其特征在于，所述耐高温的搅拌装置包括：设置在基座(8)底部的移动轮(9)。
7.如权利要求1所述的新型钢渣处理方法，其特征在于，粉料与液态钢渣的加入量的质量比为小于等于1:6。
8.如权利要求1所述的新型钢渣处理方法，其特征在于，所述盛放钢渣的容器为钢渣罐或耐火池。
9.如权利要求1所述的新型钢渣处理方法，其特征在于，粉料与液态钢渣的加入量的质量比等于1:9。
10.如权利要求1所述的新型钢渣处理方法，其特征在于，转移前的钢渣温度控制在400℃～450℃之间。
权 利 要 求 书1/1页CN 114292971 A
新型钢渣处理方法
技术领域
[0001]本发明涉及炼钢渣处理领域，具体涉及一种新型钢渣处理方法，特别涉及利用常温的需要还原、磁化焙烧的粉料对高温液态钢渣进行一次处理的方法。
背景技术
[0002]中国是钢产量大国，目前粗钢产量超过10亿吨/年。而钢渣是炼钢过程中产生的副产物，以现有的炼钢技术水平，其产量约占粗钢量的10％～15％。也就是说，目前中国每年会有超1亿吨钢渣产生。我们所面临的最大的问题就是钢渣的综合利用率较低，仅为30％左右，与发达国家之间仍旧存在较大的差距。若钢渣没有得到合理的利用，其会占据大量的土地资源，并对环境造成十分严重的污染。
[0003]钢渣处理大体可分为三步，第一步为稳定化处理，使钢渣实现稳定化也可称为一次处理，即把热态或熔融态钢渣经各种冷却工艺处理成常温块渣，以有利于钢渣的后续处理。目前国内外钢渣一次处理主要工艺有热泼法、热闷法、风淬法、滚筒法、粒化轮法等，其中热泼法、滚筒法、热闷法最为常用；第二步为筛分及金属回收处理也称为二次处理，即将钢渣破碎、分级和回收金属铁，其作用是实现高效率渣铁分离，将富集含铁料返回冶炼生产，用以降低生产成本；第三步是尾渣资源化利用、直接产品化，如用于回填、农业和建材领域。
[0004]目前，现有的钢渣一次处理技术还存在诸多不足，如热泼法、水淬法、风淬法存在处理方式粗放、大量含尘蒸汽无组织排放，对环境造成严重污染；常压池式热闷f‑CaO消解反应时间长，效率低，且钢渣显热没有得到回收；滚筒法、有压热闷法则存在设备投资大，铁回收率低等不足。
[0005]综上所述，现有技术中存在以下问题：钢渣一次处理技术钢渣利用和回收效果差。
发明内容
[0006]本发明提供一种新型钢渣处理方法，以增加钢渣中磁性物质含量、减少RO相提高钢渣的易磨性。
[0007]为此，本发明提出一种新型钢渣处理方法，所述新型钢渣处理方法包括以下步骤：[0008]步骤A：加入粉料：在盛放钢渣的容器中，先铺底35％～55％的中碳粉尾泥，第二层铺5％～10％石头粉，再加入35％～55％难还原含铁物料；
[0009]步骤B：搅拌降温：向容器中加入液态钢渣，液态钢渣和粉料形成混合物，用耐高温的搅拌装置对液态钢渣和粉料形成的混合物进行搅拌，混合物的整体温度从1500℃降低至500℃以下；
[0010]步骤C：转移慢冷：为保证处理钢渣的能力，将步骤B得到的500℃以下的混合物移至另外的耐高温堆场，让钢渣慢冷至60℃以下，即可出料。
[0011]进一步地，所述的中碳粉尾泥含有20％左右的固定碳，38％左右的全铁，粒径约为
，其含0.1mm，含水率在15％～20％；所述石头粉为天然石粉，主要成分为含水碳酸钙CaCO
3
量不低于90％，粒径在0.1mm～0.3mm之间；所述难还原含铁物料铁品位在35％～47％之间，二氧化硅含量在20％～25％，入罐粒径控制在0.5mm以下。
[0012]进一步地，所加入的液态钢渣温度在1300℃～1700℃之间，其化学组成为40％～55％CaO、10％～20％SiO 2、15％～30％Fe 2O 3、5％～15％FeO、3％～5％MgO、2％～8％Al 2O 3。
[0013]进一步地，所加入的液态钢渣主要物相为30％～60％C 2S、5％～20％C 3S、15％～25％RO相、2％～10％f ‑CaO。
[0014]本申请中，所述耐高温的搅拌装置包括：
[0015]基座8；
[0016]设置在基座8上的升降电机7；
[0017]升降臂6，能升降的竖直设置在基座8上并连接升降电机7；
[0018]横臂4，沿水平方向设置并连接在所述升降臂6上；
[0019]搅拌电机5，设置在横臂4上；
[0020]搅拌轴3，竖直设置并连接在横臂4下方；
[0021]搅拌叶片2，连接在搅拌轴3下方。
[0022]进一步地，所述耐高温的搅拌装置包括：设置在基座8底部的移动轮9。
[0023]进一步地，粉料与液态钢渣的加入量的质量比为小于等于1:6。
[0024]进一步地，所述盛放钢渣的容器为钢渣罐或耐火池。
[0025]进一步地，粉料与液态钢渣的加入量的质量比等于1:9。
[0026]进一步地，转移前的钢渣温度控制在400℃～450℃之间，更多的利用显热。
[0027]本发明利用了钢渣显热，尾渣含铁少了，有利于后续应用，例如用于生产水泥。本发明达到了
烧结的效果，能够节省烧结的生产或工序，为后续的二次处理和尾渣资源化利用提供了良好的条件，工艺安全、操作简单、成本低廉，有较好的经济价值和环保价值，能够实现固废进行协同处理。
附图说明
[0028]图1为本发明的结构示意图。
[0029]附图标号说明：
[0030]1、钢渣罐；2、搅拌叶片；3、搅拌轴；4、横臂；5、搅拌电机；6、升降臂；7、升降电机；8、基座；9、移动轮。
具体实施方式
[0031]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。
[0032]本发明是一种利用常温的需要还原、磁化焙烧的粉料对高温液态钢渣进行一次处理的方法，用以增加钢渣中磁性物质含量、减少RO相(以FeO、MgO为主及MnO等其他二价的金属氧化物形成的广泛固溶体)提高钢渣的易磨性。
[0033]本发明的发明原理为：
[0034]钢渣中含有15％～30％的全铁(TFe)，含铁物质化学组成包含有Fe、Fe 2O 3、FeO、Fe 3O 4。其中Fe 2O 3有α‑Fe 2O 3和γ‑Fe 2O 3两种同质多象变种。前者在自然条件下稳定，称为赤铁
矿；后者在自然条件下不如α‑Fe 2O 3稳定，处于亚稳定状态，称之为磁赤铁矿。钢渣中磁性铁为Fe、γ‑Fe 2O 3、Fe 3O 4。
[0035]在渣罐中加入的难还原含铁物料含有较多的α‑Fe 2O 3，而中碳粉尾泥含有20％左右的固定碳和38％左右的全铁。中碳粉尾泥当中含有的固定碳和钢渣中含有的一定量的碳在高温下可将Fe 2O 3还原成Fe，碳在高温下也可与水蒸气反应产生还原性气体CO、H 2。而在还原气氛下，在400℃～600℃温度区间内，α‑Fe 2O 3可转化为γ‑Fe 2O 3，颜由暗红转变为褐并产生磁性。FeO在570℃以下的温度下是不稳定相，可分解为α‑Fe和Fe 3O 4，而从570℃时骤冷却能够抑制分解反应。因此，需采用缓慢冷却的方式获得较多的磁性含铁物质。加入的石头粉主要成分为含水碳酸钙(CaCO 3)，在高温下可分解为氧化钙(CaO)和二氧化碳(CO 2)，提供过饱和的氧化钙使C/S提高引起RO相分解生成易磨性矿物、磁性铁氧化物。搅拌可使加入的物料与高温液态钢渣混合均匀，反应充分。钢渣到900℃左右时基本固化，为不至于导致产品块度过大，600℃～900℃温度范围内需要翻动钢渣，并适量喷洒雾化水以降低扬尘。通过以上钢渣一次处理步骤，利用钢渣显热促使高温液态钢渣与加入的需要还原、磁化焙烧的粉料发生一系列物理化学反应。
[0036]改性粉料的加入充分利用钢渣的显热，发生了如下的反应使产物的磁性铁含量提高，易磨性增强，较传统的处理方式更具优势。
[0037]①加入的难还原含铁物料含有较多的α‑Fe 2O 3、中碳粉尾泥含有20％左右的固定碳：2Fe 2O 3+3C＝4Fe+3CO 2(Fe可通过磁选选出，物料磁选率提高经济效益提升，尾渣铁含量降低有利于后期处理)
[0038]②加入的石头粉主要成分为含水碳酸钙(CaCO 3
)：[0039]CaCO 3→CaO+CO 2
(1)[0040]2(CaO)+(Fe 2O 3)→(2CaO ·Fe 2O 3) (2)
[0041]
[0042]x(MgO)+y(FeO)→(MgO)x (FeO)y (4)
[0043]由化学式(2)可知随着CaO含量的增多，渣中Fe 2O 3不断消耗生成2CaO ·Fe 2O 3，导致化学式
(3)的平衡向有利于生成Fe 2O 3的方向转变，降低了渣中FeO的含量，由化学式(4)可知渣中的难磨RO相减少，易磨性提高。
[0044]③采用缓慢冷却的方式获得较多的磁性含铁物质：
[0045]4FeO →α‑Fe+Fe 3O 4
[0046]α‑Fe 2O 3→γ‑Fe 2O 3
[0047](生成物三者均有磁性可通过磁选选出，磁选率提高经济效益提升，尾渣铁含量降低有利于后期处理)。
[0048]经试验，通过该处理工艺后的磁选粉收得率相比原方式最高可提高51.7％，5min 粉磨后的中位径细度最高可提高18.2％。该处理方式可大幅度增加钢渣中磁性含铁物质含量、减少RO相提高钢渣的易磨性。为后续的二次处理和尾渣资源化利用提供了良好的条件，工艺安全、操作简单、成本低廉，有较好的经济价值和环保价值。固废进行协同处理。由于显热得到了充分利用，本发明只需少量打水除扬尘，相比传统热泼、热闷钢渣处理方法每处理一吨钢渣可节约水量0.3～1.5吨。
[0049]表1为加入不同比例混合料改性后钢渣磁选粉收得率大小(％)
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