CN104907532B - 一种使用钢渣磁选后尾渣与铬渣作为烧结熔剂的铬渣无害化处理方法 - Google Patents

一种使用钢渣磁选后尾渣与铬渣作为烧结熔剂的铬渣无害化处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种使用钢渣磁选后尾渣与铬渣作为烧结熔剂的铬渣无害化处理方法。本发明提供的方法，使用了钢铁厂及化工厂废弃中钢渣磁选尾渣及钢渣代替的部分烧结熔剂，降低了烧结成本，有效的解决了铬渣中六价铬的毒性问题，实现了资源的综合回收利用。

Description

一种使用钢渣磁选后尾渣与铬渣作为烧结熔剂的铬渣无害化 处理方法
技术领域
本发明涉及钢渣综合利用及铬渣无害化处理领域，特别涉及一种钢渣磁选剩余尾渣与铬渣配比烧结的方法。
背景技术
铬元素的金属单质及化合物在电镀铸造、化工冶金、皮革制造、生物制药以及航空航天等精尖端等多行业用途广泛，位列最具竞争力的8种原料之一。铬盐在我国地位更是举足轻重，国民经济中15％产品都与其密不可分。铬渣是生产铬盐和金属铬的过程中排出的含铬废渣，其有害成分主要是1％～2％的铬酸钙(致癌物)和0.5％～1％的水溶性六价铬(剧毒物)，对人体的消化道、呼吸道、皮肤和鼻黏膜都有危害，甚至可以引发皮肤癌、咽喉癌、肺癌等疾病，是公认的危险固体废物之一。
我国历史遗留铬渣堆存量在4500kt左右，并且每年还在以超过800kt的数量增加。目前，我国铬渣的主要处理方式为填埋，不但占用大量土地资源，而且Cr6+的渗滤液污染了地表水和地下水，细小飞灰也会污染大气，对生态环境和人民生命健康造成巨大危害。
钢渣是在钢铁生产过程中由造渣材料、冶炼反应物、侵蚀脱落的炉体和补炉材料、金属炉料带入的杂质和为调整钢渣性质而特意加入的造渣材料所组成的固体渣体，是生产钢铁过程的副产品。在生产中，每生产1t钢铁，就有15％～20％的钢渣产生。在我国，全国炼钢厂堆积的钢渣总量超过4亿t占地1万多亩，而且每年仍以9000多万t的数量增长。这些钢渣若不综合利用，会占用越来越多的土地，污染环境，造成资源的浪费。
钢渣中含有10％～15％的金属铁，分级磁选技术回收钢渣中金属铁技术近年来得到越来越广泛的应用。磁选后大粒径的磁性颗粒直接返炉继续炼钢，小的颗粒则应用于铁的冶炼，尾渣经细磨破碎后，中等粒度的钢渣用做建筑骨料，小粒径的钢渣经磨机细磨后作为水泥原料和掺合料来使用。钢渣磁选后剩下的尾渣主要成分为CaO、f-CaO、FeO、Fe2O3、MgO、MnO、SiO2、P2O5、V2O5、TiO2，当将其与铬渣混合使用作为烧结熔剂时，不仅可以减少石灰石、白云石、萤石的资源的使用，降低烧结成本，而且可以使用烧结中的还原性环境将铬渣中Cr6+还原成Cr3+及铬金属，解决铬渣中Cr6+毒性问题。但将其用作冶金烧结原料时会给烧结原料成分带来很大的波动，从而影响成品烧结矿的质量。如何保证烧结中提高钢渣磁选尾渣与铬渣的同时，又保证不影响烧结矿的质量，并解决铬渣中六价铬的毒性问题，急需解决。
发明内容
本发明的目的是解决如何保证烧结中提高钢渣磁选尾渣与铬渣的同时，又保证不影响烧结矿的质量，并解决铬渣中六价铬的毒性的问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的：
一种使用钢渣磁选后尾渣与铬渣作为烧结熔剂的铬渣无害化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)烧结原料的配料：
1.1)用破碎机将钢渣磁选尾渣与铬渣破碎至粒径3mm以下，得到混合碎渣A；
1.2)将铁矿粉、熔剂和焦煤粉按质量比为79.9～88.3：10.1～11.7：0.06的比例混合，得混合粉B；
将步骤1.1)中得到的混合碎渣A与混合粉B共同加入圆筒混合机中进行一段(第一阶段)混合至混合均匀，得混合粉C；所述混合碎渣A的重量占混合粉C重量的2～5％；与此同时，喷洒占混合粉C重量的5～6％的水，使混合料润湿，最终得到烧结原料；
所述熔剂包括：石灰石、生石灰和白云石；
2)制粒：将所述烧结原料加入二段混合机中混合后制粒，制粒过程中加水，使混合的烧结原料水分为7.5±0.5％，控制制粒的时间为2～5min；
3)布料：通过皮带运输机将完成制粒后的烧结原料送入烧结机中进行烧结，烧结料层的厚度控制在580～800mm；
4)烧结：将布料后的烧结料层进行烧结，烧结过程中控制烧结机的点火温度为1000～1200℃，点火时间为1～2min，控制点火负压为6000～7000Pa，烧结负压为7000～12000Pa；
5)冷却：烧结结束后，将烧结矿运至冷却机，使烧结矿冷却至150℃以下；
6)筛分：将冷却后的烧结矿破碎至40～50mm，使用筛孔为5～6mm的振动筛对破碎后的烧结矿进行筛分，筛下物为烧结返矿，筛上物为成品烧结矿；所述筛下物投入步骤1)中，当作钢渣磁选尾渣重新使用。
进一步，所述步骤1.2)中的铁矿粉包括按质量比为4.3～8.1:19.1～24.3:25.9～35.3:17.7～22.8:4.3～8.1的比例的印度粉、61澳粉、伊朗粉、富矿粉和52中粉。
本发明的技术效果是毋庸置疑的,烧结的温度可达1150～13500℃，且存在局部的还原气氛，此条件完全具备铬渣解毒的动力学和热力学要求，铬渣中的Cr6+在此条件下被还原成Cr3+。其主要反应有:
2CrO3+3CO→Cr2O3+3CO2↑
铬渣经高温熔融，形成新的液相，经降温、结晶、冷却、固结，把未还原的Cr6+和已还原的Cr3+固封在烧结矿中。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
一种使用钢渣磁选后尾渣与铬渣作为烧结熔剂的铬渣无害化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)烧结原料的配料如表1所示
表1
1.1)称取2.5g钢渣磁选尾渣与2.5g铬渣，用破碎机将钢渣磁选尾渣与铬渣破碎至粒径3mm以下，得到混合碎渣A；
1.2)将质量为84.2g的铁矿粉、10.6g的熔剂和0.06g的焦煤粉混合得混合粉B；
将步骤1.1)中得到的混合碎渣A与混合粉B共同加入圆筒混合机中进行一段混合至混合均匀，得混合粉C；所述混合碎渣A的重量占混合粉C的5％；与此同时，喷洒占混合粉C重量的5～6％的水，使混合料润湿，最终得到烧结原料；
所述熔剂包括：质量为3.4g的石灰石、4.6g的生石灰和2.6g的白云石；
所述铁矿粉包括按质量为4.3g的印度粉、24.3g的61澳粉、28.5g的伊朗粉、22.8g的富矿粉和4.3g的52中粉。
2)制粒：将所述烧结原料加入二段混合机中混合后制粒，制粒过程中加水，使混合的烧结原料水分为7.5±0.5％；
3)布料：将完成制粒后的烧结原料送入烧结机中进行烧结，烧结料层的厚度控制在580～800mm；
4)烧结：将布料后的烧结料层进行烧结，烧结过程中控制烧结机的点火温度为1000～1200℃，点火时间为1～2min，控制点火负压为6000～7000Pa，烧结负压为7000～12000Pa；
5)冷却：烧结结束后，将烧结矿运至冷却机，使烧结矿冷却至150℃以下；
6)筛分：将冷却后的烧结矿破碎至40～50mm，使用筛孔为5～6mm的振动筛对破碎后的烧结矿进行筛分，筛下物为烧结返矿，筛上物为成品烧结矿；所述筛下物投入步骤1)中，当作钢渣磁选尾渣重新使用。
按照发明内容中要求进行烧结原料进行配料、混合、点火烧结，烧结配料时控制烧结矿TFe含量在55％左右，碱度R为2.0左右。并对成品烧结矿的落下强度、转鼓强度、抗磨指数、成品率、垂直烧结速度等表征烧结矿性能的指标进行检测，且最终检测成品烧结矿中Cr6+的浸出毒性是否达到我国排放标准。
经检测，烧结原料化学成分如表2所示
表2
注：表2中的烧损是指铁矿粉在800～1000℃会烧掉的部分，包括结晶水、CO2等。
经检测，成品烧结矿性能指标如表3所示
表3
注：转鼓强度是评价烧结矿抗冲击和耐磨性能的一项重要指标，落下强度用来表示烧结矿的抗冲击能力。
经检测，成品烧结矿成分如表4所示
表4
经检测，成品烧结矿Cr6+浸出毒性如表5所示
表5
方案 烧结矿浸出液中Cr6+含量(mg/L)
实施例一 0.14
实施例2：
一种使用钢渣磁选后尾渣与铬渣作为烧结熔剂的铬渣无害化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)烧结原料的配料如表6所示
表6
1.1)称取5g钢渣磁选尾渣与5g铬渣，用破碎机将钢渣磁选尾渣与铬渣破碎至粒径3mm以下，得到混合碎渣A；
1.2)将质量为79.9g的铁矿粉、10.1g的熔剂和0.06g的焦煤粉混合得混合粉B；
将步骤1.1)中得到的混合碎渣A与混合粉B共同加入圆筒混合机中进行一段混合至混合均匀，得混合粉C；所述混合碎渣A的重量占混合粉C的10％；与此同时，喷洒占混合粉C重量的5～6％的水，使混合料润湿，最终得到烧结原料；
所述熔剂包括：质量为3.2g的石灰石、4.4g的生石灰和2.5g的白云石；
所述铁矿粉包括按质量为4.3g的印度粉、23.9g的61澳粉、25.9g的伊朗粉、21.5g的富矿粉和4.3g的52中粉。
2)制粒：将所述烧结原料加入二段混合机中混合后制粒，制粒过程中加水，使混合的烧结原料水分为7.5±0.5％；
3)布料：将完成制粒后的烧结原料送入烧结机中进行烧结，烧结料层的厚度控制在580～800mm；
4)烧结：将布料后的烧结料层进行烧结，烧结过程中控制烧结机的点火温度为1000～1200℃，点火时间为1～2min，控制点火负压为6000～7000Pa，烧结负压为7000～12000Pa；
5)冷却：烧结结束后，将烧结矿运至冷却机，使烧结矿冷却至150℃以下；
6)筛分：将冷却后的烧结矿破碎至40～50mm，使用筛孔为5～6mm的振动筛对破碎后的烧结矿进行筛分，筛下物为烧结返矿，筛上物为成品烧结矿；所述筛下物投入步骤1)中，当作钢渣磁选尾渣重新使用。
按照发明内容中要求进行烧结原料进行配料、混合、点火烧结，烧结配料时控制烧结矿TFe含量在55％左右，碱度R为2.0左右。并对成品烧结矿的落下强度、转鼓强度、抗磨指数、成品率、垂直烧结速度等表征烧结矿性能的指标进行检测，且最终检测成品烧结矿中Cr6+的浸出毒性是否达到我国排放标准。
经检测，烧结原料化学成分如表2所示
经检测，成品烧结矿性能指标如表7所示
表7
经检测，成品烧结矿成分如表8所示
表8
经检测，成品烧结矿Cr6+浸出毒性如表9所示
表9
方案 烧结矿浸出液中Cr6+含量(mg/L)
实施例二 0.21
参照例3：
一种使用钢渣磁选后尾渣与铬渣作为烧结熔剂的铬渣无害化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)烧结原料的配料如表10所示
表10
将质量为79.9g的铁矿粉、10.1g的熔剂和0.06g的焦煤粉混合得混合粉A；
将步骤1.1)中得到的混合粉A加入圆筒混合机中进行一段混合至混合均匀；与此同时，喷洒占混合粉A重量的5～6％的水，使混合料润湿，最终得到烧结原料；
所述熔剂包括：质量为3.7g的石灰石、4.9g的生石灰和3.1g的白云石；
所述铁矿粉包括按质量为8.1g的印度粉、19.1g的61澳粉、35.3g的伊朗粉、17.7g的富矿粉和8.1g的52中粉。
2)制粒：将所述烧结原料加入二段混合机中混合后制粒，制粒过程中加水，使混合的烧结原料水分为7.5±0.5％；
3)布料：将完成制粒后的烧结原料送入烧结机中进行烧结，烧结料层的厚度控制在580～800mm；
4)烧结：将布料后的烧结料层进行烧结，烧结过程中控制烧结机的点火温度为1000～1200℃，点火时间为1～2min，控制点火负压为6000～7000Pa，烧结负压为7000～12000Pa；
5)冷却：烧结结束后，将烧结矿运至冷却机，使烧结矿冷却至150℃以下；
6)筛分：将冷却后的烧结矿破碎至40～50mm，使用筛孔为5～6mm的振动筛对破碎后的烧结矿进行筛分，筛下物为烧结返矿，筛上物为成品烧结矿；所述筛下物投入步骤1)中，当作钢渣磁选尾渣重新使用。
按照发明内容中要求进行烧结原料进行配料、混合、点火烧结，烧结配料时控制烧结矿TFe含量在55％左右，碱度R为2.0左右。并对成品烧结矿的落下强度、转鼓强度、抗磨指数、成品率、垂直烧结速度等表征烧结矿性能的指标进行检测，且最终检测成品烧结矿中Cr6+的浸出毒性是否达到我国排放标准。
经检测，烧结原料化学成分如表2所示
经检测，成品烧结矿性能指标如表11所示
表11
经检测，成品烧结矿成分如表12所示
表12
经检测，成品烧结矿Cr6+浸出毒性如表13所示
表13
方案 烧结矿浸出液中Cr6+含量(mg/L)
参照例 未检测出
由实施例1和实施例2可知，在配入2.5％和5％的钢渣磁选尾渣与铬渣后，铁矿粉及熔剂配加总量均有所减少。
其中铁矿粉配加总量，由参照例的88.3％减少到实施例1的84.2％和实施例2的79.9％；烧结熔剂的配加总量，由参照例的11.7％减少到实施例1的10.6％和实施例2的10.1％。所以配加钢渣磁选尾渣与铬渣可以有效的降低烧结成本。
由表3、表7和表11可知，与参照例相比，实施例一、实施例二的成品烧结矿的性能有所提高，其中落下强度由85.08％增至86.29％、87.01％；转股指数由64.22％增加到65.32％、66.07％；抗磨指数由4.86％减小到4.74％、4.49％。所以配加钢渣磁选尾渣与铬渣后，烧结矿的生产质量有所提高。
由表5、表9和表13可知，烧结原料中配入2.5％、5％的铬渣后，成品烧结矿浸出液中Cr6+含量分别为0.14、0.21mg/L，远远小于我国固体废弃物中Cr6+的浸出毒性5mg/L。说明利用烧结工序可以有效的解决铬渣中Cr6+的毒性问题。
所以使用钢渣磁选尾渣与铬渣代替部分烧结熔剂，不仅可以降低烧结成本，提高成品烧结矿生产质量，而且可以有效解决铬渣中六价铬毒性问题，实现资源的综合回收利用。

Claims (2)

1.一种使用钢渣磁选后尾渣与铬渣作为烧结熔剂的铬渣无害化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)烧结原料的配料：
1.1)用破碎机将钢渣磁选尾渣与铬渣破碎至粒径3mm以下，得到混合碎渣A；
1.2)将铁矿粉、熔剂和焦煤粉按质量比为79.9～88.3：10.1～11.7：0.06的比例混合，得混合粉B；
将步骤1.1)中得到的混合碎渣A与混合粉B共同加入圆筒混合机中进行一段混合至混合均匀，得混合粉C；所述混合碎渣A的重量占混合粉C重量的2～5％；与此同时，喷洒占混合粉C重量的5～6％的水，使混合料润湿，最终得到烧结原料；
所述熔剂包括：石灰石、生石灰和白云石；
2)制粒：将所述烧结原料加入二段混合机中混合后制粒，制粒过程中加水，使混合的烧结原料水分为7.5±0.5％；
3)布料：将完成制粒后的烧结原料送入烧结机中进行烧结，烧结料层的厚度控制在580～800mm；
4)烧结：将布料后的烧结料层进行烧结，烧结过程中控制烧结机的点火温度为1000～1200℃，点火时间为1～2min，控制点火负压为6000～7000Pa，烧结负压为7000～12000Pa；
5)冷却：烧结结束后，将烧结矿运至冷却机，使烧结矿冷却至150℃以下；
6)筛分：将冷却后的烧结矿破碎至40～50mm，使用筛孔为5～6mm的振动筛对破碎后的烧结矿进行筛分，筛下物为烧结返矿，筛上物为成品烧结矿；所述筛下物投入步骤1)中，当作钢渣磁选尾渣重新使用。
2.根据权利要求1所述的一种使用钢渣磁选后尾渣与铬渣作为烧结熔剂的铬渣无害化处理方法，其特征在于，所述步骤1.2)中的铁矿粉包括按质量比为4.3～8.1:19.1～24.3:25.9～35.3:17.7～22.8:4.3～8.1的比例的印度粉、61澳粉、伊朗粉、富矿粉和52中粉。
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