含Cr⁶⁺爐渣氣體還原固化方法

2023-07-30 06:57:41 1

專利名稱：：含Cr6+爐渣氣體還原固化方法
技術領域：
：本發明屬於冶金爐渣無公害處理
技術領域：
，涉及含Cr6+爐渣氣體還原固化處理的方法。技術背景含鉻特殊鋼是種類最多的特殊鋼品種，生產時將加入能夠滿足其性能要求的鉻鐵合金，鉻元素絕大部分進入液態鋼中，但也有少量進入渣中。進入渣中的鉻元素往往形成水溶性物質，在得不到有效處理的情況下，會嚴重地汙染地下水資源。而目前特殊鋼渣的處理主要側重於游離Ca0的消解和金屬鐵的回收。我國對特殊鋼渣的處理主要是以熱潑工藝為主，通過灑水對自由CaO進行消化，然後通過粉碎、細磨、磁選等工序回收金屬鐵，最後通過添加穩定劑或進行時效穩定處理後作路基材料。鋼渣中水溶性鉻離子的浸出及其對環境的汙染問題還沒有引起足夠的重視。隨著我國國民經濟的快速發展，對含鉻特殊鋼的需求將會進一步增加，含鉻特殊鋼爐渣對環境的汙染問題也會越來越嚴重，而現有技術方法沒有對Cr"進行有效的無害化固化處理，因此，發明了該含Cr6+爐渣氣體還原固化處理的方法，從根本上解決水溶性&6+對環境的汙染問題，消除對特殊鋼行業發展的制約，促進特殊鋼行業的健康可持續發展。
發明內容本發明的目的在於提供一種含C,爐渣氣體還原固化方法，利用氣體還原的方法實現含Cr6+爐渣的無害化處理。其方法是利用煤氣中的C0使渣中的Cr6+逐級還原反應，由高價鉻向低價鉻轉變，最後形成穩定的尖晶石，消除Cr"的危害。將具有一定壓力的煤氣通過噴槍吹入裝有含Cr6+液態冶金爐渣的渣罐中，在噴吹煤氣過程中同時加入一定量的熔劑以降低爐渣的粘度，含C,爐渣在煤氣攪拌下，與煤氣中的有效成分CO充分接觸，在高溫條件下，渣中的Cr"與煤氣中CO發生高價鉻向低價鉻的逐級還原反應，最後形成穩定的尖晶石，使Cr6+完全固化在渣中。噴槍吹入裝有含C,液態冶金爐渣的渣罐中的煤氣中CO體積含量為16%30%，煤氣壓力為0.2MPa0.6MPa。06+液態冶金爐渣的溫度為14001700°C。本發明所述的熔劑為螢石，加入量為0.5~10%。本發明所述的Cr6+爐渣成分包括CaO、Si02、MgO、A1A、FeA等。在高溫度條件下，將高價鉻還原到低價鉻,要求的還原勢很低，高爐煤氣中C0/C02完全能夠滿足熱力學要求。使渣中的Cr6+與煤氣中C0發生高價鉻向低價鉻的逐級還原反應，最後形成穩定的尖晶石，不再發生鉻離子的浸出現象，從而解決了汙染水的問題。渣罐中液態渣中可能發生的化學反應如下Na20'Cr03或Ca0.Cr03+C0—Ca0.Cr203+C02CaO.Cr03+CO+MgO—MgO-Cr203+CaO+C02Ca0-Cr03+C0+Fe0—Fe0.Cr203+Ca0+C023Ca0-Cr03+C04Ca0+Cr0.Cr203+C02MgOCr203、FeOCrA、&0*&203等的礦物形態都是尖晶石，在自然界中非常穩定，鉻鐵礦石就是以這形態存在的，不會發生鉻離子浸出或3價鉻氧化成6價鉻的現象。這樣的爐渣無論是堆放或作為建築材料都不會再汙染水資源。噴煤氣過程是在一個相對密閉條件下進行的，反應氣進到除塵器中，經除塵後用於其他用途。由於渣中鉻氧化物含量較低，消耗的氣量很小，煤氣化學熱降低很少。且由於與液態渣進行較充分的熱交換，物理熱大幅度增加，可作為預熱了的加熱爐燃料，使爐渣熱量得到了部分回收。經氣體還原處理後的爐渣可採用目前已有的常規處理方法作進一步處理，破碎、碾磨、回收金屬等，然後作路基材料。本發明所需還原氣體中CO含量要求不高，過高的C0含量，反而容易將鉻離子過還原，根據我們的研究，本發明噴入的煤氣CO含量為16%-30%比較適宜。本發明需將煤氣噴人反應器內，因此對煤氣噴吹壓力有所要求，煤氣壓力過低，煤氣攪拌動能不夠，鉻離子還原不均勻，噴吹壓力過大，動能消耗大。根據研究，本發明所選壓力為0.2MPa-0.6MPa。本發明對爐渣的熔點也有所要求，溫度過低，爐渣粘度過大，溫度過高，爐襯浸蝕嚴重，因此，本發明爐渣溫度為1400-1700°C。根據上述目的和方法原理，本發明的具體的技術方案為通過本發明處理後，基本上將爐渣中Cr6+轉為穩定的尖晶石相，從而解決了含鉻渣的安全處理問題，本發明處理簡單、煤氣來源廣，處理成本低。圖1為本發明的試驗流程圖。其中，閥門1、加壓機2、、閥門3、煤氣儲罐4、閥門5、煤氣噴槍6上、鋼渣罐7閥門8、除塵器9。具體實施方式實施過程如圖1所示，含C0的煤氣經閥門1進入加壓機2進行加壓，加壓後的煤氣經閥門3進入高壓煤氣儲罐4,具有一定壓力的煤氣經閥門5連接到煤氣噴槍6上，然後將裝有液態特殊鋼渣罐7拉到煤氣噴吹工位上，將煤氣噴槍插入液態渣中，進行噴吹和攪拌，在噴煤氣過程中加入一定量的熔劑，以降低爐渣的粘度，使反應更加充分。煤氣與渣液中的Cr"反應後，化學能稍有降低，但物理熱顯著增大，經閥門8進入除塵器9，除塵後的潔淨煤氣可供加熱爐使用或返回煤氣管網，除塵灰定期從除塵器中排出。主要裝置是加壓機、煤氣罐與渣罐。使用含鉻渣的成分見表l，將含鉻渣放熱渣罐，升溫至所需溫度，再將一定壓力的含C0煤氣通過噴槍吹入渣罐進行還原，還原30min後，將渣冷卻，並按照國家標準HJ/T301-2007進行浸出試驗，試驗中所採取的操作條件與Cr6+浸出結果見表2。從表2可見，在本發明所給的條件下，還原後的含鉻渣可達到路基材料的汙染防治標準。從表2可見，爐渣溫度越高，所需的煤氣噴出壓力可以降低，但爐渣溫度不宜過低，否則爐渣粘度過大；而爐渣溫度過高，爐襯浸蝕嚴重，因此，本發明爐渣溫度為1400-1700°C。通過添加螢石，可以降低爐渣粘度，因此可降低冶煉時的熔渣溫度。通過試驗表明，螢石的添加量以0.5%~10%為佳。本發明對CO含量的要求不高，16%-30%的0)含量就可滿足六價鉻的還原。對於鋼鐵企業來說，高爐煤氣就可作為氣源。因此可見本發明的操作成本較低。表1試驗中使用含鉻渣的化學成分tableseeoriginaldocumentpage5表2試驗條件與結果tableseeoriginaldocumentpage5權利要求1.一種含Cr6+冶金爐渣的氣體還原無害化處理的方法，其特徵在於，工藝為將具有一定壓力的煤氣通過噴槍吹入裝有含Cr6+液態冶金爐渣的渣罐中，在噴吹煤氣過程中同時加入一定量的熔劑以降低爐渣的粘度，含Cr6+爐渣在煤氣攪拌下，與煤氣中的有效成分CO充分接觸，在高溫條件下，渣中的Cr6+與煤氣中CO發生高價鉻向低價鉻的逐級還原反應，最後形成穩定的尖晶石，使Cr6+完全固化在渣中；逐級還原反應式如下Na2O·CrO3或CaO·CrO3+CO→CaO·Cr2O3+CO2，CaO·CrO3+CO+MgO→MgO·Cr2O3+CaO+CO2，CaO·CrO3+CO+FeO→FeO·Cr2O3+CaO+CO2。2、根據權利要求i所述處理方法，其特徵在於，噴槍吹入裝有含(:？+液態冶金爐渣的渣罐中的煤氣中CO體積含量為16%30%，煤氣壓力為0.2MPa0.6MPa。3、根據權利要求1所述處理方法，其特徵在於，06+液態冶金爐渣的溫度為14001700°C。4、根據權利要求1所述處理方法，其特徵在於，所述的熔劑為螢石，加入量為0.5%~10%。全文摘要一種含Cr6+爐渣氣體還原固化方法，屬於冶金爐渣無公害處理
技術領域：
。工藝為將具有一定壓力的煤氣通過噴槍吹入裝有含Cr6+液態冶金爐渣的渣罐中，在噴吹煤氣過程中同時加入一定量的熔劑以降低爐渣的粘度，含Cr6+爐渣在煤氣攪拌下，與煤氣中的有效成分CO充分接觸，在高溫條件下，渣中的Cr6+與煤氣中CO發生高價鉻向低價鉻的逐級還原反應，最後形成穩定的尖晶石，使Cr6+完全固化在渣中，從而達到爐渣無害化。本發明優點在於，處理成本低，適合在鋼鐵企業應用。文檔編號B09B3/00GK101264481SQ200810105570公開日2008年9月17日申請日期2008年4月30日優先權日2008年4月30日發明者嚴定鎏,那賢昭,郭培民,齊淵洪申請人:鋼鐵研究總院