CN109665817A - 一种冶金渣资源综合回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冶金渣资源综合回收方法，其特征是将熔点剂、粘度剂分别研磨成粉料，混合均匀，得到冶金渣调质剂。将冶金渣调质剂加入刚出炉的冶金渣中搅拌均匀后倒入雾化器，同时用高速流体将冶金渣雾化成超微冶金渣颗粒。将冶金渣颗粒与流体分离，通过重选和磁选分离冶金渣颗粒中的高铁颗粒和低铁颗粒。在低铁颗粒中加入介孔剂、微孔剂混合均匀，倒入磨具成型、放入窑炉中干燥、煅烧后，得到保温墙体材料；然后，在保温墙体材料表面涂覆釉质材料。同已有技术方案相比，本方法生产成本低，资源综合利用，产品附加值高的特点。

Description

一种冶金渣资源综合回收方法
技术领域
本发明涉及冶金渣的处理特别是钢渣的处理方法，该钢渣是炼钢过程中所产生的工业废渣，也可用于炼铁高炉渣、炼铅铅渣及其它熔融态冶金渣的处理。
背景技术
中国是世界钢铁生产大户，10余年来一直稳居世界第一，并且产量逐年呈上升趋势。2012年钢产量已突破７亿ｔ。在炼钢工艺中，钢渣是炼钢生产的副产品，每吨钢产生80-150kg钢渣；如果每吨钢产渣量按120kg计，中国年总产钢渣量可达9000万ｔ以上。钢渣是由CaO、MgO、FeO、MnO、SiO2、Al2O3、FeS等各种矿物组分组成，在炼钢高温溶解和化学反应过程中形成的复合氧化物，主要以C3S（硅酸三钙）、C2S（硅酸二钙）、f-CaO（游离氧化钙）、f-MgO（游离氧化镁）等组成，并以温度为1450-1650℃的液体形态被排放炉外。钢渣中不仅含有多种有益的矿物组分，而且含有大量热资源。熔融钢渣的比热容约为1.2kJ/(kg·℃)，如果回收热量前后熔渣的温度分别以1400和400℃计，则每吨钢渣可回收1.2GJ的显热，大约相当于41kg标准煤完全燃烧后所产生的热量。假如全国钢厂产生的钢渣的显热都加以回收利用的话，中国每年至少可节省370万ｔ标准煤[张宇，张健，张天有，等. 钢渣处理与余热回收技术的分析[J]. 中国冶金，2014，24（8）：33-37]。
目前热态钢渣的主要处理方法有：冷弃法、闷澄法、热泼法、盘泼法、水淬法、滚筒法、风淬法、粒化轮法等。这些热态钢渣处理方法都有各自的优缺点。对流动性好（粘度低）的热态钢液，釆用滚筒法、风淬法、水淬法和粒化轮法。对流动性差（粘度高）的热态钢渣，可釆用盘泼法、热泼法和热闷法。上述方法中，风淬法、热闷法工艺简、投资少、设备磨损小；风淬法、热闷法、滚筒法比较节能和环保；从处理后钢渣粒度的均匀程度考虑，风淬法得到的钢渣粒度最小、均匀度最好；从处理后钢渣的安定性和活性考虑，风淬法和热闷法较好。因此，处理流动性好的钢渣的最佳工艺是风淬法，处现流动性差的钢渣的最佳工艺是热闷法[张凯.模拟热态钢渣直接熔制微晶玻璃晶化规律[J].华中科技大学，2012：14-15]。
目前，风淬法处理后的钢渣粒径较大，循环利用钢渣，还需将其粉磨，增加工艺流程。由于普通的钢渣粘度较高，流动性较差，不适合采用风淬。降低钢渣粘度，提高其流动性有利于采用风淬法处理，并回收钢渣中的热量。目前，钢渣主要用于水泥行业，附加值较低。将其用于功能陶瓷领域，将提高其附加值。
发明内容
本发明的目的是提供一种冶金渣热量、铁资源回收，并对冶金渣进行超细化和高值化利用的方法，用以处理炼钢过程中所产生的工业废渣。
本发明的技术方案是一种冶金渣资源综合回收方法，依次包括下述步骤：
A、将熔点剂、粘度剂分别研磨成粉料，混合均匀，得到冶金渣调质剂。
B、将冶金渣调质剂加入刚出炉的冶金渣中搅拌均匀后倒入雾化器，同时用高速流体将冶金渣雾化成超微冶金渣颗粒。用分离设备将冶金渣颗粒与流体分离，通过重选和磁选分离冶金渣颗粒中的高铁颗粒和低铁颗粒。
C、在低铁颗粒中加入介孔剂、微孔剂混合均匀，倒入磨具成型、放入窑炉中干燥、煅烧后，得到保温墙体材料；然后，在保温墙体材料表面涂覆釉质材料。
上述方法中，所述的熔点剂为芒硝、铸造废砂、硫化钠渣、钠长石中的一种，加入量为冶金渣质量的1-10%。
所述的粘度剂为废高铝砖、铝灰、铝土尾矿中的一种，加入量为冶金渣质量的1-10%。
所述的高速流体为氮气、水、混合气、氦气中的一种，流体流动速度为100-500m/s。
所述的介孔剂为炭泥、焦油渣、焦炭粉中的一种，加入量为冶金渣质量的5-10%。
所述的微孔剂为废润滑油、废液压油、废冷冻机油中的一种，加入量为冶金渣质量的5-10%。
所述的干燥温度为60-120℃，干燥时间为1-4小时；煅烧温度为900-1300℃，煅烧时间为1-3小时。
所述的在保温墙体材料表面涂覆上釉质材料，可增加墙体材料的功能性。
本发明的优点是：
熔点剂中含有钠，可降低冶金渣的熔点，可使冶金渣在较低温度保持为液相。熔点剂中硫化钠渣为煤粉高温还原硫酸钠生产硫化钠过程中，沉淀过滤得到的渣为硫化钠渣，该渣主要为含硫、钠、硅、铝、钙、铁、碳等元素的物质，具有强碱性。铸造废砂为砂型铸造过程中，产生的废型砂，含水玻璃。
粘度剂为含铝物质，铝可破坏硅的网络结构，降低熔体的粘度。铝灰为生产铝过程中产生的烟尘。废高铝砖为使用后的废弃高铝耐火砖，铝土尾矿为铝土矿选矿后产生的尾矿。
冶金渣调质剂的原料为工业矿或工业废渣，具有成本低的特点。冶金渣调质剂中熔点剂和粘度剂的粉体粒径均小于0.1mm。在冶金渣中加入调质剂后，冶金渣在1250℃时均为熔融态，粘度均≤0.8Pa·s。
雾化器为在一空腔壁装有流体喷头的装备，熔融冶金渣从雾化器顶部倒入，在高速流体作用下雾化成微小颗粒、并被冷却凝固，冶金渣颗粒的粒径为0.05-0.10mm。冶金渣颗粒与流体分离后，用余热锅炉回收流体中的热量。由于含铁高的颗粒密度较大，可用重选的方法将其部分回收，再用磁选对其进一步回收，含铁高的颗粒可回用于炼钢炉。
高速流体为氮气、氦气、水时，其不会对冶金渣中的铁进行氧化，有利于铁的磁选回收。混合气为在空气中混入煤粉，煤粉可与空气中的氧反应，消耗掉空气中的氧，也可避免冶金渣中铁的氧化。每100kg冶金渣雾化，所用流体的量为100立方米。
介孔剂为其在高温下燃烧后，在保温墙体材料中留下孔，有利于提高墙体的保温性能。焦油渣，为煤焦油分馏、精制过程中产生的焦油渣；焦炭粉，为焦炭生产过程中熄焦废水沉淀产生的焦粉及筛焦过程中产生的粉尘；它们为危险废弃物，将其在高温煅烧，为墙体材料烧结提供热量，实现资源循环利用。炭泥为生活污水处理厂产生的污泥，通过微生物作用，得到的泥。微生物为已知微生物，含有异氧菌、腐生性真菌、丝状菌、鞭毛虫、肉毛虫、纤毛虫和吸管虫、轮虫、线虫等（其比例为任意值），这些微生物通过驯化，能在污水处理厂污泥中生存。本专利中，在100kg碳泥中，加入微生物的总数约107个。
微孔剂为废润滑油、废液压油、废冷冻机油中的一种，为危险废弃物。它们的分子链较小，在高温下燃烧后，在保温墙体材料中留下微孔，提高墙体保温性能的同时，并使其具有较高的强度。
在保温墙体材料表面涂覆上用尾矿制备的釉质材料，增加墙体材料的功能性。尾矿为固体废物，如不处理，污染环境。如抗菌釉，采用含铜的尾矿作为釉质材料，具有抗菌作用；防霾釉，采用含钛的尾矿作为釉质材料，可分解空气中的氮氧化物，具有防霾的作用。
具体实施方式
一种冶金渣资源综合回收方法，依次包括下述步骤：
A、冶金渣调质剂制备：将熔点剂、粘度剂分别研磨成粉料，混合均匀，得到冶金渣调质剂。冶金渣调质剂的配方见表1。
B、将冶金渣调质剂加入刚出炉的冶金渣中搅拌均匀，倒入雾化器，同时用高速流体将冶金渣雾化成超微冶金渣颗粒。用分离设备将冶金渣颗粒与流体分离，通过重选和磁选分离冶金渣颗粒中的高铁颗粒和低铁颗粒。高速流体速度与冶金渣颗粒粒径的关系，见表2。
C、在低铁颗粒中加入介孔剂、微孔剂混合均匀，倒入磨具成型、放入窑炉中干燥、煅烧后，得到保温墙体材料；然后，在保温墙体材料表面涂覆釉质材料。墙体材料配方，见表3。
保温墙体材料的干燥、煅烧和性能，见表4。

Claims (8)

1.一种冶金渣资源综合回收方法，依次包括下述步骤：A、将熔点剂、粘度剂分别研磨成粉料，混合均匀，得到冶金渣调质剂;
B、将冶金渣调质剂加入刚出炉的冶金渣中搅拌均匀后倒入雾化器，同时用高速流体将冶金渣雾化成超微冶金渣颗粒;用分离设备将冶金渣颗粒与流体分离，通过重选和磁选分离冶金渣颗粒中的高铁颗粒和低铁颗粒;
C、在低铁颗粒中加入介孔剂、微孔剂混合均匀，倒入磨具成型、放入窑炉中干燥、煅烧后，得到保温墙体材料；然后，在保温墙体材料表面涂覆釉质材料。
2.根据权利要求1所述的一种冶金渣资源综合回收方法，其特征在于，所述的熔点剂为芒硝、铸造废砂、硫化钠渣、钠长石中的一种，加入量为冶金渣质量的1-10%。
3.根据权利要求1所述的一种冶金渣资源综合回收方法，其特征在于，所述的粘度剂为废高铝砖、铝灰、铝土尾矿中的一种，加入量为冶金渣质量的1-10%。
4.根据权利要求1所述的一种冶金渣资源综合回收方法，其特征在于，所述的高速流体为氮气、水、混合气、氦气中的一种，流体流动速度为100-500m/s。
5.根据权利要求1所述的一种冶金渣资源综合回收方法，其特征在于，所述的介孔剂为炭泥、焦油渣、焦炭粉中的一种，加入量为冶金渣质量的5-10%。
6.根据权利要求1所述的一种冶金渣资源综合回收方法，其特征在于，所述的微孔剂为废润滑油、废液压油、废冷冻机油中的一种，加入量为冶金渣质量的5-10%。
7.根据权利要求1所述的一种冶金渣资源综合回收方法，其特征在于，所述的干燥温度为60-120℃，干燥时间为1-4小时；煅烧温度为900-1300℃，煅烧时间为1-3小时。
8.根据权利要求1所述的一种冶金渣资源综合回收方法，其特征在于，所述的在保温墙体材料表面涂覆上釉质材料，可增加墙体材料的功能性。
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