CN110396563A - 钢渣回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢渣回收方法，其包括如下步骤：将钢渣进行研磨；将研磨后的钢渣在600℃～800℃下用还原气体进行还原处理；所述还原气体包括氢气、以及选择性含有二氧化碳；将还原后的钢渣在600℃～700℃下用渗碳气体进行渗碳处理；所述渗碳气体包括一氧化碳、以及选择性含有二氧化碳与氢气；将渗碳后的钢渣在含二氧化碳气氛下球磨，然后进行磁选，得到精矿和尾矿；在所述尾矿中通入含二氧化碳的气体进行转化处理，得到尾渣。上述钢渣回收方法，利用钢渣制备碳化铁的同时消除钢渣里游离氧化钙，该方法既能制备出附加值高的电炉炉料，同时又能消除钢渣中含有的游离氧化钙，提高钢渣的综合利用程度。

Description

钢渣回收方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种钢渣回收方法。
背景技术
钢渣作为转炉炼钢过程中产生的废渣，每年我国钢铁行业产生的钢渣在1亿吨以上，目前尚未利用的钢渣堆放量更是高达10亿多吨。钢渣的主要成分为氧化钙，以及铁、硅、铝、镁等的氧化物，其中铁含量一般在20-30％之间。以钢渣中的铁含量估算，我国每年因为钢渣损失的铁含量在2000万吨以上。然而，目前由于钢渣中游离氧化钙含量高，只能少部分用于制备建筑材料、水泥、筑路等。钢渣用于建筑材料、水泥、筑路，其中含有的宝贵铁资源将无法得到回收利用。因此，如能有效分离和提取钢渣中的铁资源，同时消除钢渣中的游离氧化钙，那么不含游离氧化钙的非铁组分就可大范围的用于建材、水泥、筑路等，这不仅可为我国钢铁行业提供大量的铁资源，而且对于钢渣的高效利用也具有非常重要的意义。
目前，传统的钢渣回收方法，包括磁选、直接还原-磁选和磁化焙烧-磁选法等，其在产品附加值或者尾矿游离氧化钙含量方面明显不足。而传统的钢渣游离钙消除方法，均无法回收钢渣里面的铁资源，获得的产品附加值低。
故而，亟需一种既能提高钢渣中回收含铁产品附加值，又能获得游离氧化钙含量低的尾矿，以促进钢渣中铁资源的回收和磁选尾矿的利用的钢渣回收方法。
发明内容
针对现有技术中的不足，有必要提供一种新的钢渣回收方法。
一种钢渣回收方法，包括如下步骤：
将钢渣进行研磨；
将研磨后的钢渣在600℃～800℃下用还原气体进行还原处理；所述还原气体包括氢气、以及选择性含有二氧化碳；
将还原后的钢渣在600℃～700℃下用渗碳气体进行渗碳处理；所述渗碳气体包括一氧化碳、以及选择性含有二氧化碳与氢气；
将渗碳后的钢渣在含二氧化碳气氛下进行球磨，然后再进行磁选，得到精矿和尾矿；
在所述尾矿中通入含二氧化碳的气体进行转化处理，得到尾渣。
上述钢渣回收方法，利用钢渣制备碳化铁的同时消除钢渣里游离氧化钙，该方法既能制备出附加值高的电炉炉料，同时又能消除钢渣中含有的游离氧化钙，提高钢渣的综合利用程度。
可选地，在所述还原气体中，氢气与二氧化碳体积比为80～100∶0～20。
可选地，在所述渗碳气体中，氢气、一氧化碳、二氧化碳的体积比为0～30∶60～100∶0～20。
可选地，在所述还原处理中，压力为0.2Mpa～1.5Mpa；在所述渗碳处理中，压力为0.2Mpa～1.5MPa。
可选地，所述还原处理的时间小于60min。
可选地，所述渗碳处理的时间为60min～240min。
可选地，所述磁选的磁场强度为60mT～200mT。
可选地，所述研磨后的钢渣中，小于325目颗粒占60％以上。
可选地，在渗碳产物球磨之后，细度为100％小于325目。
可选地，所述转化处理的时间为6h～24h。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一种钢渣回收方法，包括如下步骤：
S1、将钢渣进行研磨。
在步骤S1中，研磨的主要作用是，将钢渣粉碎，使钢渣的颗粒粒径更小，便于钢渣后续处理的进行。优选地，将钢渣研磨细到小于325目占60％以上。例如，小于325目占70％、小于325目占80％、小于325目占90％。
S2、将研磨后的钢渣在600℃～800℃下用还原气体进行还原处理；还原气体包括氢气、以及选择性含有二氧化碳。
在步骤S2中，还原处理的主要目的是，将钢渣中的铁氧化物进行还原，同时也可以消除部分游离氧化钙。还原气体中的氢气，可以还原铁氧化物，同时产生水蒸气，而这部分水蒸气还可以有效促进游离氧化钙转化成碳酸钙。
还原气体为富含氢气、不含或者含少量二氧化碳的混合气体。可选地，在还原气体中，氢气与二氧化碳体积比为80～100∶0～20。
可选地，在还原处理中，压力为0.2Mpa～1.5Mpa。例如0.3MPa、0.5MPa、0.6MPa、1.0MPa等。
可选地，还原处理的时间小于60min。例如30min、40min、50min等。
S3、将还原后的钢渣在600℃～700℃下用渗碳气体进行渗碳处理；渗碳气体包括一氧化碳、以及选择性含有二氧化碳与氢气。
在步骤S3中，渗碳处理的主要目的是，对钢渣进行渗碳生成碳化铁，同时继续对钢渣中游离氧化钙进行碳酸化。渗碳气体中的H2和CO2可以继续起到消除游离氧化钙的作用。
可选地，在渗碳气体中，氢气、一氧化碳、二氧化碳的体积比为0～30∶60～100∶0～20。
可选地，渗碳处理的时间为60min～240min。例如120min、150min等。
在渗碳处理中，压力为0.2Mpa～1.5MPa。例如0.3MPa、0.5MPa、0.6MPa、1.0MPa等。
S4、将渗碳后的钢渣在含二氧化碳气氛下球磨，然后进行磁选，得到精矿和尾矿；
在步骤S4中，球磨的主要目的是，进一步解离碳化铁和脉石，以及使得未转化的游离氧化钙能更充分的暴露在二氧化碳气氛中，便于后续的磁选以及剩余游离氧化钙的转化。含二氧化碳气氛，可以与游离氧化钙在球磨时进一步反应，以促使游离氧化钙的转化。
具体地，球磨采用在湿式球磨机中进行球磨。
可选地，在球磨之后，钢渣的细度为100％小于325目。
球磨后的矿浆在磁选机中进行磁选，得到精矿和尾矿。
可选地，磁选的磁场强度为60mT～200mT。例如125mT、135mT等。
可以理解的是，磁选后得到的精矿，经过脱水和烘干后即可得到碳化铁精矿。
S5、在尾矿中通入含二氧化碳的气体进行转化处理，得到尾渣。
在步骤S5中，转化处理的目的是，将还残留的游离氧化钙再次进行去除。转化处理过程中，二氧化碳与游离氧化钙进一步反应，转化为碳酸钙。
可选地，转化处理的时间为6h～24h。
转化后的尾矿，经过脱水和烘干后即可得到低游离氧化钙含量的尾渣。
上述钢渣回收方法，与传统的从钢渣里回收铁矿物的方法相比，可直接制备出附加值较高的电炉原料碳化铁，其附加值显著高于用传统的方法制备的磁铁精矿和金属铁粉。在制备出碳化铁的同时还可以消除磁选尾矿中的游离氧化钙，而传统的回收钢渣中的铁矿物的方法均不能消除尾矿里的游离氧化钙。因此，本方法可实现钢渣的高效利用。
上述钢渣回收方法，与传统的消除钢渣里游离氧化钙的方法相比，在消除钢渣里游离氧化钙的同时还可有效的回收钢渣里的铁资源，并且还可以把铁资源转变成附加值较高的产品，而传统的消除钢渣里游离氧化钙方法不具备回收钢渣里铁资源的功能。本发明里消除游离氧化钙的方法不需要额外加入水蒸气，与传统的热闷法相比更安全。本方法与钢渣的间接碳酸化处理相比，不需要使用化学药剂，处理过程更环保。
上述钢渣回收方法，利用钢渣制备碳化铁的同时消除钢渣里游离氧化钙，该方法既能制备出附加值高的电炉炉料，同时又能消除钢渣中含有的游离氧化钙，提高钢渣的综合利用程度。
以下结合具体实施例对本发明作进一步的阐述。
实施例1
将钢渣(铁品位为22.1％，游离氧化钙含量为5.2％)研磨到小于325目占80％。
将研磨后的钢渣在700℃下，在还原气体(CO2∶H2体积比为80∶20的混合气体)中还原30min；在还原过程中，压力为0.5MPa。
将还原后的钢渣在650℃下，在渗碳气体(CO∶CO2∶H2体积比为70∶15∶15的混合气体)中渗碳120min；在渗碳过程中，压力为0.5MPa。
将渗碳后的钢渣在氮气里冷却，然后在矿浆浓度为50％的条件下球磨，直至球磨细度为100％小于325目；在球磨过程中，通入浓度20％的CO2气体。
球磨后的矿浆在磁场强度为125mT的磁选机中进行磁选，获得精矿和尾矿。
将获得的尾矿进行过滤后得到浓度为20％的尾矿矿浆，在尾矿矿浆中通入浓度为20％的CO2气体碳酸化12小时。
经检测，磁选精矿的铁品位为79.8％，碳含量为5.4％，铁回收率为83.1％；尾矿的游离氧化钙含量为0.42％。
实施例2
将钢渣(铁品位28.3％，游离氧化钙5.8％)研磨到小于325目占90％。
将研磨后的钢渣在700℃下，在还原气体(CO2∶H2体积比为85∶15的混合气体)中还原40min；在还原过程中，压力为0.6MPa。
将还原后的钢渣在650℃下，在渗碳气体(CO∶CO2∶H2体积比为75∶15∶10的混合气体)中渗碳150min；在渗碳过程中，压力为0.6MPa。
将渗碳后的钢渣在氮气里冷却，然后在矿浆浓度为50％的条件下球磨，直至球磨细度为100％小于325目；在球磨过程中，通入浓度15％的CO2气体。
球磨后的矿浆在磁场强度为135mT的磁选机中进行磁选，获得精矿和尾矿。
获得的尾矿进行过滤后得到浓度为20％的尾矿矿浆，在尾矿矿浆中通入浓度为15％的CO2气体碳酸化15小时。
经检测，磁选精矿的铁品位为81.0％，碳含量为5.5％，铁回收率为86.8％；尾矿的游离氧化钙含量为0.38％。
实施例3
将钢渣(铁品位为25.1％，游离氧化钙含量为5.0％)研磨到小于325目占90％。
将研磨后的钢渣在700℃下，在还原气体(CO2∶H2体积比为75∶25的混合气体)中还原30min；在还原过程中，压力为0.3MPa。
将还原后的钢渣在650℃下，在渗碳气体(CO∶CO2∶H2体积比为70∶15∶15的混合气体)中渗碳150min；在渗碳过程中，压力为0.3MPa。
将渗碳后的钢渣在氮气里冷却，然后在矿浆浓度为50％的条件下球磨，直至球磨细度为100％小于325目，在球磨过程中，通入浓度15％的CO2气体。
球磨后的矿浆在磁场强度为125mT的磁选机中进行磁选，获得精矿和尾矿。
将获得的尾矿进行过滤后得到浓度为20％的尾矿矿浆，在尾矿矿浆中通入浓度为15％的CO2气体碳酸化18小时。
经检测，磁选精矿的铁品位为80.1％，碳含量为5.3％，铁回收率为81.6％；尾矿的游离氧化钙含量为0.62％。
实施例4：
将钢渣(铁品位为29.8％，游离氧化钙含量为6.2％)研磨到小于325目占80％。
将研磨后的钢渣在700℃下，在还原气体(CO2∶H2体积比为90∶10的混合气体)中还原30min；在还原过程中，压力为1.0MPa。
将还原后的钢渣在650℃下，在渗碳气体(CO∶CO2∶H2体积比为70∶15∶15的混合气体)中渗碳120min；在渗碳过程中，压力为1.0MPa。
将渗碳后的钢渣在氮气里冷却，然后在矿浆浓度为50％的条件下球磨，直至球磨细度为100％小于325目，在球磨过程中，通入浓度120％的CO2气体。
球磨后的矿浆在磁场强度为135mT的磁选机中进行磁选，获得精矿和尾矿。
将获得的尾矿进行过滤后得到浓度为20％的尾矿矿浆，在尾矿矿浆中通入浓度为20％的CO2气体碳酸化15小时。
经检测，磁选精矿的铁品位为81.8％，碳含量为5.7％，铁回收率为88.9％；尾矿的游离氧化钙含量为0.22％。
实施例5
将钢渣(铁品位为29.8％，游离氧化钙含量为6.2％)研磨到小于325目占80％。
将研磨后的钢渣在700℃下，在还原气体(CO2∶H2体积比为90∶10的混合气体)中还原30min；在还原过程中，压力为0.3MPa。
将还原后的钢渣在650℃下，在渗碳气体(CO∶CO2∶H2体积比为70∶15∶15的混合气体)中渗碳120min；在渗碳过程中，压力为0.3MPa。
将渗碳后的钢渣在氮气里冷却，然后在矿浆浓度为50％的条件下球磨，直至球磨细度为100％小于325目，在球磨过程中，通入浓度20％的CO2气体。
球磨后的矿浆在磁场强度为125mT的磁选机中进行磁选，获得精矿和尾矿。
将获得的尾矿进行过滤后得到浓度为20％的尾矿矿浆，在尾矿矿浆中通入浓度为30％的CO2气体碳酸化15小时。
经检测，磁选精矿的铁品位为80.7％，碳含量为5.5％，铁回收率为83.5％；尾矿的游离氧化钙含量为0.51％。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种钢渣回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
将钢渣进行研磨；
将研磨后的钢渣在600℃～800℃下用还原气体进行还原处理；所述还原气体包括氢气、以及选择性含有二氧化碳；
将还原后的钢渣在600℃～700℃下用渗碳气体进行渗碳处理；所述渗碳气体包括一氧化碳、以及选择性含有二氧化碳与氢气；
将渗碳后的钢渣在含二氧化碳气氛下进行球磨，然后再进行磁选，得到精矿和尾矿；
在所述尾矿中通入含二氧化碳的气体进行转化处理，得到尾渣。
2.根据权利要求1所述的钢渣回收方法，其特征在于，在所述还原气体中，氢气与二氧化碳体积比为80～100∶0～20。
3.根据权利要求1所述的钢渣回收方法，其特征在于，在所述渗碳气体中，氢气、一氧化碳、二氧化碳的体积比为0～30∶60～100∶0～20。
4.根据权利要求1所述的钢渣回收方法，其特征在于，在所述还原处理中，压力为0.2Mpa～1.5Mpa；在所述渗碳处理中，压力为0.2Mpa～1.5MPa。
5.根据权利要求1所述的钢渣回收方法，其特征在于，所述还原处理的时间小于60min。
6.根据权利要求1所述的钢渣回收方法，其特征在于，所述渗碳处理的时间为60min～240min。
7.根据权利要求1所述的钢渣回收方法，其特征在于，所述磁选的磁场强度为60mT～200mT。
8.根据权利要求1所述的钢渣回收方法，其特征在于，所述研磨后的钢渣中，小于325目颗粒占60％以上。
9.根据权利要求1所述的钢渣回收方法，其特征在于，在渗碳产物球磨之后，细度为100％小于325目。
10.根据权利要求1所述的钢渣回收方法，其特征在于，所述转化处理的时间为6h～24h。
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