一種鋼渣回收利用方法
2023-08-06 11:51:31 3
一種鋼渣回收利用方法
【專利摘要】本發明公開了一種鋼渣回收利用方法，該方法在於將鋼渣作為原料按照一定比例加入到燒結、煉鐵或者煉鋼工序中作為熔劑，其特徵在於，鋼渣採用浮選的方式進行脫磷處理後再加入到燒結、煉鐵或者煉鋼工序中。本發明能夠實現鋼渣除磷後的回收利用，減小鋼渣直接回收利用帶來的磷富集影響，同時具有操作簡單，成本低廉，適於實用，能夠快速高效地實現鋼渣除磷以進行回收利用的效果；同時能夠一定程度上提高鋼渣鐵品位，充分利用鋼渣中的鐵資源。
【專利說明】一種鋼渣回收利用方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於冶金二次資源再利用【技術領域】，具體涉及一種利用浮選工藝脫除鋼渣 中磷元素後再回收利用的處理方法。
[0002]
【背景技術】
[0003] 磷元素是鋼中最主要的有害雜質之一，需要在煉鋼時儘可能地脫除。因此希望在 煉鋼過程中儘可能地使用低磷鐵水和其它低磷原輔料。鋼渣是煉鋼過程的副產品，是冶金 行業的主要固體廢棄物。鋼渣中含有大量的Fe、Ca、Μη等有用元素，可用做燒結、煉鐵和煉 鋼等工序的熔劑。在燒結礦中適當配加部分鋼渣，可改善燒結礦結構，有利於燒結造球，提 高燒結速度，減少石灰石等熔劑的消耗，降低生產成本。鋼渣返回高爐使用可節省大量的 石灰石和白雲石資源，改善爐料透氣性與高爐渣的流動性，節省大量熱能降低焦炭的消耗。 鋼渣返回煉鋼可使冶煉成渣早，減少螢石用量，減少煉鋼初期對爐襯的侵蝕，有利於提高爐 齡，降低耐火材料消耗，同時減少總渣量，少佔農田。概而言之，鋼渣在鋼鐵企業內部循環利 用是一種理想的冶金二次資源再利用方法，是實現節能減排的重要措施。
[0004] 無論鋼渣返回燒結、煉鐵或是煉鋼工序，一個不可避免的問題是均會造成鐵水中 磷含量的增加，從而加重冶煉環節的脫磷負擔。此外，近年來在高品位鐵礦資源日益減少和 降低原料成本的雙重壓力下，眾多鋼鐵企業逐漸增大了高磷、低品位鐵礦的使用比例。高磷 鐵礦的使用會導致鐵水中磷含量的進一步上升，在煉鋼過程中大部分的磷會被氧化進入鋼 渣中，進而使渣中的磷含量增加。基於此兩方面的原因，能夠將鋼渣中的磷進行有效分離並 脫除，就可以減少磷元素的循環累積，降低對煉鋼生產的負面影響並提高經濟效益。
[0005] 為實現鋼渣的資源化再利用，冶金工作者研究了多種鋼渣除磷技術，包括利用密 度差異緩冷上浮、碳熱還原除磷、矽熱還原除磷、磁選除磷等。緩冷上浮方法的不足之處在 於分離不完全，而且要求鋼渣中的Fe0+Fe 203+Mn0需達30%以上，同時要求冷卻開始溫度較 高以及在高溫段極為緩慢的冷卻速度，以滿足磷元素上浮的要求，這些條件對工業生產來 說極為苛刻。碳熱還原除磷法需增加額外的高溫反應設備。矽熱還原除磷法通常用於濺渣 護爐濺渣層的除磷，應用範圍有限。磁選除磷法的問題在於鋼渣中磁性相與富磷相往往形 成嵌布，幹擾磁選，很難實現完全除磷。此外，還有電解除磷等方式在文獻中也有所提及。但 是，上述方法均存在各自的缺陷，目前尚無有效的方法得到工業應用。
[0006]
【發明內容】
[0007] 針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：如何提供一種操作簡 單，成本低廉，適於實用，能夠快速高效地實現鋼渣除磷以進行回收利用的一種鋼渣回收利 用方法；進一步能夠達到一定程度上提高鋼渣鐵品位的效果。
[0008] 為了解決上述技術問題，本發明採用了如下的技術方案： 一種鋼渣回收利用方法，該方法在於將鋼渣作為原料按照一定比例加入到燒結、煉鐵 或者煉鋼工序中作為熔劑，其特徵在於，鋼渣採用浮選的方式進行脫磷處理後再加入到燒 結、煉鐵或者煉鋼工序中。
[0009] 本方法中，將鋼渣作為燒結、煉鐵和煉鋼等工序的熔劑。在燒結礦中適當配加部 分鋼渣，可改善燒結礦結構，有利於燒結造球，提高燒結速度，減少石灰石等熔劑的消耗，降 低生產成本。鋼渣返回高爐使用可節省大量的石灰石和白雲石資源，改善爐料透氣性與高 爐渣的流動性，節省大量熱能降低焦炭的消耗。鋼渣返回煉鋼可使冶煉成渣早，減少螢石用 量，減少煉鋼初期對爐襯的侵蝕，有利於提高爐齡，降低耐火材料消耗，同時減少總渣量，少 佔農田。同時，本發明對現有技術做出貢獻的地方在於，對鋼渣採用浮選的方式進行脫磷處 理；這樣，和現有的除磷方法相比，要求可以更簡單，成本可以更加低廉，能夠快速高效地實 現鋼渣的脫磷回收利用。
[0010] 其中，對鋼渣以浮選方式脫磷的具體過程包括順序執行的以下步驟： 1) 磁選鋼渣粉的製取，即先對鋼渣進行處理(實施時，可以採用常規的熱潑法、熱悶法、 滾筒法等方法進行鋼渣處理）促使鋼渣中金屬鐵和爐渣相分離，再經多級破碎、磁選後得到 粒度小於10 _的磁選鋼漁粉； 2) 磁選鋼渣粉的磨礦，即在球磨機中將磁選鋼渣粉細磨至200目以下，使富磷相和富 鐵相充分分離； 3) 浮選脫磷，即將球磨後的細鋼渣粉置入加水的槽中，並攪拌調節為濃度10?20%的 礦漿，將調漿後的溶液送入浮選裝置，同時依次加入pH調節劑、抑制劑、表面活化劑和捕收 齊U;藥劑全部加入後2 min開始吹泡浮選，8~10 min後結束，得到富含磷的上浮物和低磷的 下沉物。若有必要，可對下沉物進行二次浮選以進一步除磷。
[0011] 這樣，先對鋼渣預處理，經多級破碎和磁選後，將富含金屬相的爐渣先充分分離後 提取出來，利於後續浮選脫磷；然後再球磨至200目以下，可以確保富磷相和富鐵相充分分 離以保證後續浮選脫磷效果；最後進行浮選脫磷時，加入了 pH調節劑調節pH值以避免化學 反應，同時加入了抑制劑、表面活化劑和捕收劑，其中，抑制劑可以阻礙或降低富鐵部分成 分的化學反應速率並抑制其上浮以利於物理分離，表面活化劑可以改變含磷成分礦物表面 的化學組成，使之易於吸附捕收劑，捕收劑可以改變含磷成分礦物表面疏水性，使其利於 黏附於氣泡上並上浮。各試劑相互調和配合，再結合浮選流程的特殊時間要求，可以實現富 含磷爐渣的充分上浮以及低磷富鐵爐渣的充分下沉，提高分離效率。
[0012] 作為優化，鋼渣在轉爐出渣時即先對鋼渣進行改性預處理，即在轉爐出渣時同時 向渣罐中加入一定量的富含Si0 2和/或A1203的改性劑原料，加入量，按照最終渣中Si02和 A1A的總量佔最終渣總質量的15%?35%進行控制。 這樣，通過加入特定要求比例的改性劑的作用，改變鋼渣物相組成和元素分布，減少渣 中磷元素和鐵元素的嵌布分布並令渣中的磷元素主要富集於3Ca0 · P205-2Ca0 · Si02固溶 體中；這樣，更好地減輕富含磷元素爐渣的質量，使其更加利於後續分離徹底。
[0013] 作為優化，所述步驟3)中礦漿pH值控制在9~11。pH調節劑優選採用濃度為30% 的NaOH溶液。所述步驟3)中，抑制劑用量控制在1?2 kg/噸。其作用在於抑制鋼渣中 鐵礦物的上浮，可選用澱粉和Na2Si03等常規試劑。所述步驟3)中，表面活化劑用量控制在 4. 5?6. 5 kg/噸。表面活化劑優選為十二烷基磺酸鈉。所述步驟3)中，捕收劑用量控制 在4. 5?6. 5 kg/噸。捕收劑優選為油酸鈉。
[0014] 這樣優化後，可以確保各試劑的上述效果能夠充分發揮，各試劑之間相互配合調 和，實現富含磷爐渣的充分上浮以及低磷富鐵爐渣的充分下沉，保證分離效率。經試驗，採 用上述比例的試劑調控，能夠保證除磷率提高到25-35%左右，提高鐵品位近2個百分點。確 保鋼渣回爐利用的可行性。同時，本方法中除磷效率提高後，可以使得處理後的鋼渣作為原 料加入到燒結、煉鐵或者煉鋼工序中作為熔劑的比例能夠達到5%以上，而現有技術中鋼渣 回收利用使用比例普遍在1-3%，沒有超過3%的技術，故本發明方法可以極大地提高了浮渣 利用效率。
[0015] 綜上所述，本發明能夠實現部分鋼渣除磷後的回收利用，同時具有操作簡單，成本 低廉，適於實用，能夠快速高效地實現鋼渣除磷以進行回收利用的效果；同時能夠一定程度 上提高鋼渣鐵品位，使其利於回收利用。
[0016]
【具體實施方式】
[0017] 下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細說明。
[0018] 具體實施時：一種鋼渣回收利用方法，該方法在於將鋼渣作為原料按照一定比例 加入到燒結、煉鐵或者煉鋼工序中作為熔劑，其中，鋼渣採用浮選的方式進行脫磷處理後再 加入到燒結、煉鐵或者煉鋼工序中。
[0019] 具體地說，對鋼渣以浮選方式脫磷的具體過程包括順序執行的以下步驟： 1) 磁選鋼渣粉的製取，即先對鋼渣採用常規的熱潑法、熱悶法、滾筒法等方法進行鋼渣 處理，促使鋼渣中金屬鐵和爐渣相分離，再經多級破碎、磁選後得到粒度小於10 mm的磁選 鋼渣粉； 2) 磁選鋼渣粉的磨礦，即在球磨機中將磁選鋼渣粉細磨至200目以下，使富磷相和富 鐵相充分分離； 3) 浮選脫磷，即將球磨後的細鋼渣粉置入加水的槽中，並攪拌調節為濃度10?20%的 礦漿，將調漿後的溶液送入浮選裝置，同時依次加入pH調節劑、抑制劑、表面活化劑和捕收 齊U;藥劑全部加入後2 min開始吹泡浮選，8~10 min後結束，得到富含磷的上浮物和低磷的 下沉物。
[0020] 具體實施時，1)步驟之前，鋼渣在轉爐出渣時即先對鋼渣進行改性預處理，即在轉 爐出渣時同時向渣罐中加入一定量的富含Si0 2和/或A1203的改性劑原料，加入量，按照最 終渣中Si0 2和A1A的總量佔最終渣總質量的15%?35%進行控制。這樣，通過改性劑的 作用改變鋼渣物相組成和元素分布，減少渣中磷元素和鐵元素的嵌布分布並令渣中的磷元 素主要富集於3Ca0 · P205-2Ca0 · Si02固溶體中；更加利於後續分離徹底。
[0021] 具體實施時，3)步驟中，礦漿pH值控制在擴11。pH調節劑優選採用濃度為30% 的NaOH溶液。抑制劑用量控制在1?2 kg/噸。可選用澱粉和Na2Si03等常規試劑。表面 活化劑用量控制在4. 5?6. 5 kg/噸。表面活化劑優選為十二烷基磺酸鈉。捕收劑用量控 制在4. 5?6. 5 kg/噸。捕收劑優選為油酸鈉。
[0022] 具體實施時，若有必要，可對下沉物進行二次浮選以進一步除磷。
[0023] 另外，為了驗證本方法效果， 申請人:在上述【具體實施方式】要求的基礎上，採用具體 成分的鋼渣，採用具體的浮選脫磷控制參數，進行試驗驗證。得到以下試驗實例。
[0024] 試驗實例1 : 1)採用某鋼廠含鐵19. 05%，含磷1. 46%的鋼渣磁選粉進行球磨、篩分，取200目篩子 篩下物備用；2)取20g渣樣與200ml水配成礦漿溶液。礦漿濃度為10%，並攪拌均勻；3)將 浮選藥劑每隔2min依次加入到浮選裝置中，加入順序依次為濃度為30 %的NaOH溶液、抑 製劑澱粉溶液、表面活化劑和捕收劑溶液。抑制劑、活化劑和捕收劑的用量分別為1.8 kg/ 噸、6.0 kg/噸和6.0 kg/噸。礦漿pH值控制在10左右。4)藥劑全部加入後2min開始吹 泡浮選，lOmin後結束，分出4. 5 g上浮物S-1和14. 7 g下沉物X-1 ;5)得到的上浮物和下 沉物分別過濾，淨化。在烘箱中去水烘乾後稱重，並做XRF檢測。
[0025] 6)最終得到的上浮物中的磷含量和鐵含量分別為1. 66%和17. 94%。下沉物中的 磷含量和鐵含量分別為1. 38%和20. 12%。除磷率為25. 6%且提高鐵品位近2個百分點。
[0026] 試驗實例2 1)採用某鋼廠含鐵19. 05%，含磷1. 46%的鋼渣磁選粉進行球磨、篩分，取200目篩子 篩下物備用；2)取20g渣樣與200ml水配成礦漿溶液。礦漿濃度為10%，並攪拌均勻；3)將 浮選藥劑每隔2min依次加入到浮選裝置中，加入順序依次為濃度為30 %的NaOH溶液、抑 製劑Na2Si03溶液、表面活化劑和捕收劑溶液。抑制劑、活化劑和捕收劑的用量分別為1. 8 kg/噸、6.0 kg/噸和6.0 kg/噸。礦楽pH值控制在10左右。4)藥劑全部加入後2min開 始吹泡浮選，lOmin後結束，分出4. 0 g上浮物S-1和15. 2 g下沉物X-1 ;5)得到的上浮物 和下沉物分別過濾，淨化。在烘箱中去水烘乾後稱重，並做XRF檢測。6)最終得到的上浮物 中的磷含量和鐵含量分別為1. 72 %和17. 64%。下沉物中的磷含量和鐵含量分別為1. 32% 和20. 93 %。除磷率為23. 6%且提高鐵品位近2個百分點。
[0027] 試驗實例3 1)採用某鋼廠含鐵19. 05%，含磷1. 46%的鋼渣磁選粉進行球磨、篩分，取200目篩子 篩下物備用；2)在鋼渣磁選粉中添加8%A1203。將200 g混合物裝入純鐵坩堝。純鐵坩堝 外套剛玉坩堝。剛玉坩堝外套石墨坩堝，並放入矽鑰爐中加熱到1723 K並保溫半小時。然 後以5 K/min的速度使溫度降到1623 K並保溫2小時，以充分促進3CaO · P205的析出，再 以5 K/min的速度降溫至1523 K後，關閉爐子，取出試樣空冷。3)將空冷後的鋼渣先破碎 至10 mm以下，然後裝入球磨機中球磨至200目以下備用。4)取20g渣樣與200ml水配成 礦漿溶液。礦漿濃度為10%，並攪拌均勻；5)將浮選藥劑每隔2min依次加入到浮選裝置中， 加入順序依次為濃度為30%的NaOH溶液、抑制劑澱粉溶液、表面活化劑和捕收劑溶液。抑 製劑、活化劑和捕收劑的用量分別為1. 8 kg/噸、6. 0 kg/噸和6. 0 kg/噸。礦漿pH值控制 在10左右。6)藥劑全部加入後2min開始吹泡浮選，lOmin後結束，分出6. 0 g上浮物S-1 和13.2 g下沉物X-l;7)得到的上浮物和下沉物分別過濾，淨化。在烘箱中去水烘乾後稱 重，並做XRF檢測。8)最終得到的上浮物中的磷含量和鐵含量分別為1.66%和17.26%。 下沉物中的磷含量和鐵含量分別為1. 35%和20. 97%。除磷率為34. 1%且提高鐵品位近2 個百分點。鋼渣改性處理後浮選除磷率比直接除磷高10個百分點。
[0028] 上述實例中均未採取二次浮選處理，若對下沉物進行二次浮選，可進一步降低磷 含量，取得更優的實施結果。
[0029] 經上述試驗實例證明，本發明方法中，採用浮選的方式對鋼渣進行脫磷，一次浮選 除磷率可以高達24%?35%。在除磷的同時還可在一定程度上提高鋼渣鐵品位。進一步 驗證，使得脫磷後的鋼渣加入到燒結、煉鐵或者煉鋼工序中的比例可以提高到5%以上；充 分提高了廢渣利用效率，同時，本方法具有工藝流程簡單，生產易操作，可廣泛應用等特點。
【權利要求】
1. 一種鋼渣回收利用方法，該方法在於將鋼渣作為原料按照一定比例加入到燒結、煉 鐵或者煉鋼工序中作為熔劑，其特徵在於，鋼渣採用浮選的方式進行脫磷處理後再加入到 燒結、煉鐵或者煉鋼工序中。
2. 如權利要求1所述的鋼渣回收利用方法，其特徵在於，對鋼渣以浮選方式脫磷的具 體過程包括順序執行的以下步驟： 1) 磁選鋼渣粉的製取，即先對鋼渣進行處理促使鋼渣中金屬鐵和爐渣相分離，再經多 級破碎、磁選後得到粒度小於10 mm的磁選鋼渣粉； 2) 磁選鋼渣粉的磨礦，即在球磨機中將磁選鋼渣粉細磨至200目以下，使富磷相和富 鐵相充分分離； 3) 浮選脫磷，即將球磨後的細鋼渣粉置入加水的槽中，並攪拌調節為濃度10?20%的 礦漿，將調漿後的溶液送入浮選裝置，同時依次加入pH調節劑、抑制劑、表面活化劑和捕收 齊U;藥劑全部加入後2 min開始吹泡浮選，8~10 min後結束，得到富含磷的上浮物和低磷的 下沉物。
3. 如權利要求2所述的一種鋼渣回收利用方法，其特徵在於，鋼渣在轉爐出渣時即先 對鋼渣進行改性預處理，即在轉爐出渣時同時向渣罐中加入一定量的富含310 2和/或A1203 的改性劑原料，加入量，按照最終渣中Si02和A1203的總量佔最終渣總質量的15%?35% 進行控制。
4. 如權利要求2所述的一種鋼渣回收利用方法，其特徵在於，所述步驟3)中礦漿pH值 控制在9?11。
5. 如權利要求2所述的一種鋼渣回收利用方法，其特徵在於，所述步驟3)中，抑制劑用 量控制在1?2 kg/噸。
6. 如權利要求2所述的一種鋼渣回收利用方法，其特徵在於，所述步驟3)中，表面活化 劑用量控制在4. 5?6. 5 kg/噸。
7. 如權利要求2所述的一種鋼渣回收利用方法，其特徵在於，所述步驟3)中，捕收劑用 量控制在4. 5?6. 5 kg/噸。
【文檔編號】C22B1/11GK104141018SQ201410352003
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月23日 優先權日:2014年7月23日
【發明者】刁江, 江露, 劉璇, 張濤, 謝兵 申請人:重慶大學