一種鋼渣回收利用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋼渣回收利用方法，該方法在于將鋼渣作為原料按照一定比例加入到燒結(jié)、煉鐵或者煉鋼工序中作為熔劑，其特征在于，鋼渣采用浮選的方式進(jìn)行脫磷處理后再加入到燒結(jié)、煉鐵或者煉鋼工序中。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)鋼渣除磷后的回收利用，減小鋼渣直接回收利用帶來的磷富集影響，同時(shí)具有操作簡單，成本低廉，適于實(shí)用，能夠快速高效地實(shí)現(xiàn)鋼渣除磷以進(jìn)行回收利用的效果；同時(shí)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(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金二次資源再利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種利用浮選工藝脫除鋼渣 中磷元素后再回收利用的處理方法。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003] 磷元素是鋼中最主要的有害雜質(zhì)之一，需要在煉鋼時(shí)盡可能地脫除。因此希望在 煉鋼過程中盡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(chǎn)品，是冶金 行業(yè)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(jié)、煉鐵和煉 鋼等工序的熔劑。在燒結(jié)礦中適當(dāng)配加部分鋼渣，可改善燒結(jié)礦結(jié)構(gòu)，有利于燒結(jié)造球，提 高燒結(jié)速度，減少石灰石等熔劑的消耗，降低生產(chǎn)成本。鋼渣返回高爐使用可節(jié)省大量的 石灰石和白云石資源，改善爐料透氣性與高爐渣的流動(dòng)性，節(jié)省大量熱能降低焦炭的消耗。 鋼渣返回?zé)掍摽墒挂睙挸稍?，減少螢石用量，減少煉鋼初期對爐襯的侵蝕，有利于提高爐 齡，降低耐火材料消耗，同時(shí)減少總渣量，少占農(nóng)田。概而言之，鋼渣在鋼鐵企業(yè)內(nèi)部循環(huán)利 用是一種理想的冶金二次資源再利用方法，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要措施。
[0004] 無論鋼渣返回?zé)Y(jié)、煉鐵或是煉鋼工序，一個(gè)不可避免的問題是均會(huì)造成鐵水中 磷含量的增加，從而加重冶煉環(huán)節(jié)的脫磷負(fù)擔(dān)。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(yè)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(huì)導(dǎo)致鐵水中磷含量的進(jìn)一步上升，在煉鋼過程中大部分的磷會(huì)被氧化進(jìn)入鋼 渣中，進(jìn)而使渣中的磷含量增加?；诖藘煞矫娴脑?，能夠?qū)撛械牧走M(jìn)行有效分離并 脫除，就可以減少磷元素的循環(huán)累積，降低對煉鋼生產(chǎn)的負(fù)面影響并提高經(jīng)濟(jì)效益。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)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(shù)，包括利用密 度差異緩冷上浮、碳熱還原除磷、硅熱還原除磷、磁選除磷等。緩冷上浮方法的不足之處在 于分離不完全，而且要求鋼渣中的Fe0+Fe 203+Mn0需達(dá)30%以上，同時(shí)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(yè)生產(chǎn)來 說極為苛刻。碳熱還原除磷法需增加額外的高溫反應(yīng)設(shè)備。硅熱還原除磷法通常用于濺渣 護(hù)爐濺渣層的除磷，應(yīng)用范圍有限。磁選除磷法的問題在于鋼渣中磁性相與富磷相往往形 成嵌布，干擾磁選，很難實(shí)現(xiàn)完全除磷。此外，還有電解除磷等方式在文獻(xiàn)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(yè)應(yīng)用。
[0006]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：如何提供一種操作簡 單，成本低廉，適于實(shí)用，能夠快速高效地實(shí)現(xiàn)鋼渣除磷以進(jìn)行回收利用的一種鋼渣回收利 用方法；進(jìn)一步能夠達(dá)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(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案： 一種鋼渣回收利用方法，該方法在于將鋼渣作為原料按照一定比例加入到燒結(jié)、煉鐵 或者煉鋼工序中作為熔劑，其特征在于，鋼渣采用浮選的方式進(jìn)行脫磷處理后再加入到燒 結(jié)、煉鐵或者煉鋼工序中。
[0009] 本方法中，將鋼渣作為燒結(jié)、煉鐵和煉鋼等工序的熔劑。在燒結(jié)礦中適當(dāng)配加部 分鋼渣，可改善燒結(jié)礦結(jié)構(gòu)，有利于燒結(jié)造球，提高燒結(jié)速度，減少石灰石等熔劑的消耗，降 低生產(chǎn)成本。鋼渣返回高爐使用可節(jié)省大量的石灰石和白云石資源，改善爐料透氣性與高 爐渣的流動(dòng)性，節(jié)省大量熱能降低焦炭的消耗。鋼渣返回?zé)掍摽墒挂睙挸稍?，減少螢石用 量，減少煉鋼初期對爐襯的侵蝕，有利于提高爐齡，降低耐火材料消耗，同時(shí)減少總渣量，少 占農(nóng)田。同時(shí)，本發(fā)明對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的地方在于，對鋼渣采用浮選的方式進(jìn)行脫磷處 理；這樣，和現(xiàn)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(shí) 現(xiàn)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(zhí)行的以下步驟： 1) 磁選鋼渣粉的制取，即先對鋼渣進(jìn)行處理(實(shí)施時(shí)，可以采用常規(guī)的熱潑法、熱悶法、 滾筒法等方法進(jìn)行鋼渣處理）促使鋼渣中金屬鐵和爐渣相分離，再經(jīng)多級破碎、磁選后得到 粒度小于10 _的磁選鋼漁粉； 2) 磁選鋼渣粉的磨礦，即在球磨機(jī)中將磁選鋼渣粉細(xì)磨至200目以下，使富磷相和富 鐵相充分分離； 3) 浮選脫磷，即將球磨后的細(xì)鋼渣粉置入加水的槽中，并攪拌調(diào)節(jié)為濃度10?20%的 礦漿，將調(diào)漿后的溶液送入浮選裝置，同時(shí)依次加入pH調(diào)節(jié)劑、抑制劑、表面活化劑和捕收 齊U;藥劑全部加入后2 min開始吹泡浮選，8~10 min后結(jié)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(jìn)行二次浮選以進(jìn)一步除磷。
[0011] 這樣，先對鋼渣預(yù)處理，經(jīng)多級破碎和磁選后，將富含金屬相的爐渣先充分分離后 提取出來，利于后續(xù)浮選脫磷；然后再球磨至200目以下，可以確保富磷相和富鐵相充分分 離以保證后續(xù)浮選脫磷效果；最后進(jìn)行浮選脫磷時(shí)，加入了 pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH值以避免化學(xué) 反應(yīng)，同時(shí)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(xué)反應(yīng)速率并抑制其上浮以利于物理分離，表面活化劑可以改變含磷成分礦物表面 的化學(xué)組成，使之易于吸附捕收劑，捕收劑可以改變含磷成分礦物表面疏水性，使其利于 黏附于氣泡上并上浮。各試劑相互調(diào)和配合，再結(jié)合浮選流程的特殊時(shí)間要求，可以實(shí)現(xiàn)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(yōu)化，鋼渣在轉(zhuǎn)爐出渣時(shí)即先對鋼渣進(jìn)行改性預(yù)處理，即在轉(zhuǎn)爐出渣時(shí)同時(shí) 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的總量占最終渣總質(zhì)量的15%?35%進(jìn)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并令渣中的磷元素主要富集于3Ca0 · P205-2Ca0 · Si02固溶 體中；這樣，更好地減輕富含磷元素爐渣的質(zhì)量，使其更加利于后續(xù)分離徹底。
[0013] 作為優(yōu)化，所述步驟3)中礦漿pH值控制在9~11。pH調(diào)節(jié)劑優(yōu)選采用濃度為30% 的NaOH溶液。所述步驟3)中，抑制劑用量控制在1?2 kg/噸。其作用在于抑制鋼渣中 鐵礦物的上浮，可選用淀粉和Na2Si03等常規(guī)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(yōu)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(yōu)選為油酸鈉。
[0014] 這樣優(yōu)化后，可以確保各試劑的上述效果能夠充分發(fā)揮，各試劑之間相互配合調(diào) 和，實(shí)現(xiàn)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(jīng)試驗(yàn)，采 用上述比例的試劑調(diào)控，能夠保證除磷率提高到25-35%左右，提高鐵品位近2個(gè)百分點(diǎn)。確 保鋼渣回爐利用的可行性。同時(shí)，本方法中除磷效率提高后，可以使得處理后的鋼渣作為原 料加入到燒結(jié)、煉鐵或者煉鋼工序中作為熔劑的比例能夠達(dá)到5%以上，而現(xiàn)有技術(shù)中鋼渣 回收利用使用比例普遍在1-3%，沒有超過3%的技術(shù)，故本發(fā)明方法可以極大地提高了浮渣 利用效率。
[0015] 綜上所述，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)部分鋼渣除磷后的回收利用，同時(shí)具有操作簡單，成本 低廉，適于實(shí)用，能夠快速高效地實(shí)現(xiàn)鋼渣除磷以進(jìn)行回收利用的效果；同時(shí)能夠一定程度 上提高鋼渣鐵品位，使其利于回收利用。
[0016]

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0018] 具體實(shí)施時(shí)：一種鋼渣回收利用方法，該方法在于將鋼渣作為原料按照一定比例 加入到燒結(jié)、煉鐵或者煉鋼工序中作為熔劑，其中，鋼渣采用浮選的方式進(jìn)行脫磷處理后再 加入到燒結(jié)、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(zhí)行的以下步驟： 1) 磁選鋼渣粉的制取，即先對鋼渣采用常規(guī)的熱潑法、熱悶法、滾筒法等方法進(jìn)行鋼渣 處理，促使鋼渣中金屬鐵和爐渣相分離，再經(jīng)多級破碎、磁選后得到粒度小于10 mm的磁選 鋼渣粉； 2) 磁選鋼渣粉的磨礦，即在球磨機(jī)中將磁選鋼渣粉細(xì)磨至200目以下，使富磷相和富 鐵相充分分離； 3) 浮選脫磷，即將球磨后的細(xì)鋼渣粉置入加水的槽中，并攪拌調(diào)節(jié)為濃度10?20%的 礦漿，將調(diào)漿后的溶液送入浮選裝置，同時(shí)依次加入pH調(diào)節(jié)劑、抑制劑、表面活化劑和捕收 齊U;藥劑全部加入后2 min開始吹泡浮選，8~10 min后結(jié)束，得到富含磷的上浮物和低磷的 下沉物。
[0020] 具體實(shí)施時(shí)，1)步驟之前，鋼渣在轉(zhuǎn)爐出渣時(shí)即先對鋼渣進(jìn)行改性預(yù)處理，即在轉(zhuǎn) 爐出渣時(shí)同時(shí)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的總量占最終渣總質(zhì)量的15%?35%進(jìn)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并令渣中的磷元 素主要富集于3Ca0 · P205-2Ca0 · Si02固溶體中；更加利于后續(xù)分離徹底。
[0021] 具體實(shí)施時(shí)，3)步驟中，礦漿pH值控制在擴(kuò)11。pH調(diào)節(jié)劑優(yōu)選采用濃度為30% 的NaOH溶液。抑制劑用量控制在1?2 kg/噸?？蛇x用淀粉和Na2Si03等常規(guī)試劑。表面 活化劑用量控制在4. 5?6. 5 kg/噸。表面活化劑優(yōu)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(yōu)選為油酸鈉。
[0022] 具體實(shí)施時(shí)，若有必要，可對下沉物進(jìn)行二次浮選以進(jìn)一步除磷。
[0023] 另外，為了驗(yàn)證本方法效果， 申請人:在上述【具體實(shí)施方式】要求的基礎(chǔ)上，采用具體 成分的鋼渣，采用具體的浮選脫磷控制參數(shù)，進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。得到以下試驗(yàn)實(shí)例。
[0024] 試驗(yàn)實(shí)例1 : 1)采用某鋼廠含鐵19. 05%，含磷1. 46%的鋼渣磁選粉進(jìn)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%，并攪拌均勻；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 制劑淀粉溶液、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)藥劑全部加入后2min開始吹 泡浮選，lOmin后結(jié)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，凈化。在烘箱中去水烘干后稱重，并做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(gè)百分點(diǎn)。
[0026] 試驗(yàn)實(shí)例2 1)采用某鋼廠含鐵19. 05%，含磷1. 46%的鋼渣磁選粉進(jìn)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%，并攪拌均勻；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 制劑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)藥劑全部加入后2min開 始吹泡浮選，lOmin后結(jié)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，凈化。在烘箱中去水烘干后稱重，并做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(gè)百分點(diǎn)。
[0027] 試驗(yàn)實(shí)例3 1)采用某鋼廠含鐵19. 05%，含磷1. 46%的鋼渣磁選粉進(jìn)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，并放入硅鑰爐中加熱到1723 K并保溫半小時(shí)。然 后以5 K/min的速度使溫度降到1623 K并保溫2小時(shí)，以充分促進(jìn)3CaO · P205的析出，再 以5 K/min的速度降溫至1523 K后，關(guān)閉爐子，取出試樣空冷。3)將空冷后的鋼渣先破碎 至10 mm以下，然后裝入球磨機(jī)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%，并攪拌均勻；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、抑制劑淀粉溶液、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。6)藥劑全部加入后2min開始吹泡浮選，lOmin后結(jié)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，凈化。在烘箱中去水烘干后稱 重，并做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(gè)百分點(diǎn)。鋼渣改性處理后浮選除磷率比直接除磷高10個(gè)百分點(diǎn)。
[0028] 上述實(shí)例中均未采取二次浮選處理，若對下沉物進(jìn)行二次浮選，可進(jìn)一步降低磷 含量，取得更優(yōu)的實(shí)施結(jié)果。
[0029] 經(jīng)上述試驗(yàn)實(shí)例證明，本發(fā)明方法中，采用浮選的方式對鋼渣進(jìn)行脫磷，一次浮選 除磷率可以高達(dá)24%?35%。在除磷的同時(shí)還可在一定程度上提高鋼渣鐵品位。進(jìn)一步 驗(yàn)證，使得脫磷后的鋼渣加入到燒結(jié)、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(shí)，本方法具有工藝流程簡單，生產(chǎn)易操作，可廣泛應(yīng)用等特點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種鋼渣回收利用方法，該方法在于將鋼渣作為原料按照一定比例加入到燒結(jié)、煉 鐵或者煉鋼工序中作為熔劑，其特征在于，鋼渣采用浮選的方式進(jìn)行脫磷處理后再加入到 燒結(jié)、煉鐵或者煉鋼工序中。
2. 如權(quán)利要求1所述的鋼渣回收利用方法，其特征在于，對鋼渣以浮選方式脫磷的具 體過程包括順序執(zhí)行的以下步驟： 1) 磁選鋼渣粉的制取，即先對鋼渣進(jìn)行處理促使鋼渣中金屬鐵和爐渣相分離，再經(jīng)多 級破碎、磁選后得到粒度小于10 mm的磁選鋼渣粉； 2) 磁選鋼渣粉的磨礦，即在球磨機(jī)中將磁選鋼渣粉細(xì)磨至200目以下，使富磷相和富 鐵相充分分離； 3) 浮選脫磷，即將球磨后的細(xì)鋼渣粉置入加水的槽中，并攪拌調(diào)節(jié)為濃度10?20%的 礦漿，將調(diào)漿后的溶液送入浮選裝置，同時(shí)依次加入pH調(diào)節(jié)劑、抑制劑、表面活化劑和捕收 齊U;藥劑全部加入后2 min開始吹泡浮選，8~10 min后結(jié)束，得到富含磷的上浮物和低磷的 下沉物。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種鋼渣回收利用方法，其特征在于，鋼渣在轉(zhuǎn)爐出渣時(shí)即先 對鋼渣進(jìn)行改性預(yù)處理，即在轉(zhuǎn)爐出渣時(shí)同時(shí)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的總量占最終渣總質(zhì)量的15%?35% 進(jìn)行控制。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種鋼渣回收利用方法，其特征在于，所述步驟3)中礦漿pH值 控制在9?11。
5. 如權(quán)利要求2所述的一種鋼渣回收利用方法，其特征在于，所述步驟3)中，抑制劑用 量控制在1?2 kg/噸。
6. 如權(quán)利要求2所述的一種鋼渣回收利用方法，其特征在于，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(quán)利要求2所述的一種鋼渣回收利用方法，其特征在于，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(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】刁江, 江露, 劉璇, 張濤, 謝兵 申請人:重慶大學(xué)