CN112410542B - 一种降低转炉钢渣中磷含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低转炉钢渣中磷含量的方法，包括以下步骤：将转炉钢渣破碎、筛分、磁选后获得渣料；向获得渣料交替喷洒水和有机酸溶液，当渣料底部出现流淌液停止喷洒，每喷洒一种液体后静置2‑5天再喷洒另一种液体；重复上述喷洒操作5‑10次，然后将最终的渣料晾干即可。该方法可有效解决现有的方法存在的磷脱方法不适合于大规模的工业生产的问题。

Description

一种降低转炉钢渣中磷含量的方法
技术领域
本发明涉及冶炼技术领域，具体涉及一种降低转炉钢渣中磷含量的方法。
背景技术
钢渣是我国钢铁工业综合利用率最低的一项大宗固体废弃物，钢渣的综合利用是现代钢铁工业技术进步的重要标志之一，也是绿色、可循环的生态钢铁工业发展的必然要求。按照每炼1t钢产生120kg钢渣计算，我国钢铁工业每年产生近1亿吨钢渣。工业发达国家历来注重钢渣的综合利用技术，美、德、日等国的钢渣利用率都在90％以上。目前，我国钢渣综合利用率仅有25％～30％，与发达国家存在明显差距，我国每年有大量钢渣因无法有效利用而堆存处理，不仅占用大量土地，破坏生态环境，同时也造成了资源浪费。
随着转炉钢渣返回烧结系统中的持续，磷元素会不断地循环往复，如攀钢转炉渣中的磷含量由2000年初始的0.2％富集至目前的0.6％以上，以每五年成倍的速度增加，这将给炼钢工序带来较大的脱磷压力，同时不利于转炉渣转变为利用率较高的高炉渣。目前转炉渣在烧结中的配加比例已低于1.5％，远低于最初的4％。为此，以低磷转炉渣粉实现衔接利用迫在眉睫。需提供一种方法实现磷元素的降低，以利于在钢铁冶金烧结系统中的熔剂使用。
目前，钢渣脱磷研究，主要有以下几种：(1)浮选法：利用含磷硅酸盐的上浮现象去除钢渣中的磷，但存在固液相分离不完全，磷的脱除率低等问题；(2)磁选法：首先利用转炉钢渣改质或其他方法促进磷在硅酸盐等非磁性相中的富集率，之后通过磁选的方式实现与铁氧化物等磁性相的分离，但是强磁性的(Mg，Mn)O·Fe2O3易与2CaO·SiO2形成嵌布，干扰磁选，很难实现磷的完全去除；(3)还原法：即在高温下，通过碳及硅质等还原剂将钢渣中磷进行气化脱除或还原进入铁水中，但只有在温度较高的条件下才能达到较好的脱磷效果；(4)强酸或强碱浸出：即利用强酸或强碱处理钢渣，但是会造成铁损以及强酸强碱的后期处理问题。而且，现有的很多方法都处于试验阶段，无法应用于大规模的生产中。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种降低转炉钢渣中磷含量的方法，该方法可有效解决现有的方法存在的磷脱方法不适合于大规模的工业生产的问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种降低转炉钢渣中磷含量的方法，包括以下步骤：
(1)将转炉钢渣破碎、筛分、磁选后获得渣料；
(2)将步骤(1)的渣料上交替喷洒水和有机酸溶液，当渣料底部出现流淌液停止喷洒，每喷洒一种液体后静置2-5天再喷洒另一种液体；
(3)重复步骤(2)中操作5-10次，然后将最终的渣料晾干即可。
上述方案中，将转炉钢渣破碎、筛分和磁选后，获得磷含量较高、体积较小的钢渣，然后向钢渣上喷洒水和有机酸，利用水和有机酸与钢渣中的磷元素反应，将磷元素溶出，可提高钢渣中磷元素的浸出率。
当喷洒水时，钢渣中部分磷酸钙逐渐溶解于水中，实现磷元素的浸出，当继续向钢渣上喷洒酸溶液时，有机酸溶液已溶出的磷元素从钢渣表面冲出，同时，有机酸溶液也可与钢渣内部的磷元素继续反应，实现磷元素的浸出，有机酸的腐蚀性较弱，更加便于后续进行收集处理；当交替向钢渣表面喷洒这两种液体时，钢渣内的磷元素从表面向内部逐渐被溶出后与钢渣脱离，提高磷元素的进出效率，而且，本发明中的方法未使用大量的液体，通过向钢渣表面喷洒液体并浸润的方式进行浸出，可适用于大规模的工业生产中，具有操作方便，可实施性强的优点。
进一步地，步骤(1)中渣料的粒径为0.5-1.5cm。
进一步地，步骤(1)中渣料的粒径为0.8cm。
上述方案中，将获得的渣料粒径限定为0.5-1.5cm，该渣料的粒径适中，经过多次加压浸润反应后，渣料中的磷元素可充分被浸出，且渣料粒径为0.5-1.5cm，生产过程中不会产生较大的粉尘，进一步提高该方法施行的环保性和方便性。
进一步地，步骤(1)中的磁选强度为4000-5000Gs。
进一步地，步骤(1)中的磁选强度为4500Gs。
上述方案中，通过4000-5000Gs的磁选强度可充分将钢渣中金属含量高的渣块分离富集，方便后续进行浸出处理。
进一步地，步骤(2)中酸溶液为枸橼酸溶液，其pH值为2-5。
上述方案中，枸橼酸可钢渣中的磷酸钙反应，将磷元素置换出，当其pH值为2-5时，其反应效果最好，磷酸浸出率最高，pH值过大，造成成本增加，pH值过小，导致浸出速率缓慢。
进一步地，步骤(2)中喷洒一种液体后静置4天后继续喷洒另一种液体。
上述方案中，交替喷洒不同的液体，通过不同的反应逐层对钢渣内的磷元素进行浸出，通过适当的增加反应时间，减少反应浸出液使用量，提高该方法的实际实用性，适用于大规模工业生产中。
进一步地，重复步骤(2)中操作8次后，将渣料晾干即可。
上述方案中，当重复操作了8次以后，钢渣中的磷元素已基本被浸出，因此，将其晾干后即可重复使用。
本发明所产生的有益效果为：
本发明中通过使用水和酸溶液两种液体交替对钢渣进行浸润，使得这两种液体分别与钢渣中的磷酸钙反应，将磷元素浸出，实现钢渣脱磷的目的。且水和酸溶液的原料易得，成本低廉，在本发明中的使用量也较少，可大大降低生产成本；本发明中的操作方法简单，便于操作，所使用的设备结构较小且结构简单，适用于大规模的工业生产。
具体实施方式
实施例1
一种降低转炉钢渣中磷含量的方法，包括以下步骤：
(1)将转炉钢渣破碎、筛分、磁选后获得渣料，磁选强度为4000Gs所得渣料的粒径为0.5cm；
(2)将步骤(1)的渣料上交替喷洒水和pH值为3的枸橼酸溶液，当渣料底部出现流淌液停止喷洒，每喷洒一种液体后静置2天再喷洒另一种液体；
(3)重复步骤(2)中操作5次，然后将最终的渣料晾干即可。
实施例2
一种降低转炉钢渣中磷含量的方法，包括以下步骤：
(1)将转炉钢渣破碎、筛分、磁选后获得渣料，磁选强度为5000Gs所得渣料的粒径为1.5cm；
(2)将步骤(1)的渣料上交替喷洒水和pH值为5的枸橼酸溶液，当渣料底部出现流淌液停止喷洒，每喷洒一种液体后静置5天再喷洒另一种液体；
(3)重复步骤(2)中操作10次，然后将最终的渣料晾干即可。
实施例3
一种降低转炉钢渣中磷含量的方法，包括以下步骤：
(1)将转炉钢渣破碎、筛分、磁选后获得渣料，磁选强度为4500Gs所得渣料的粒径为0.8cm；
(2)将步骤(1)的渣料上交替喷洒水和pH值为4的枸橼酸溶液，当渣料底部出现流淌液停止喷洒，每喷洒一种液体后静置3天再喷洒另一种液体；
(3)重复步骤(2)中操作8次，然后将最终的渣料晾干即可。
实施例4
一种降低转炉钢渣中磷含量的方法，包括以下步骤：
(1)将转炉钢渣破碎、筛分、磁选后获得渣料，磁选强度为4200Gs所得渣料的粒径为1.2cm；
(2)将步骤(1)的渣料上交替喷洒水和pH值为5的枸橼酸溶液，当渣料底部出现流淌液停止喷洒，每喷洒一种液体后静置4天再喷洒另一种液体；
(3)重复步骤(2)中操作6次，然后将最终的渣料晾干即可。
对比例1
一种降低转炉钢渣中磷含量的方法，包括以下步骤：
(1)将转炉钢渣破碎、筛分、磁选后获得渣料，磁选强度为3000Gs所得渣料的粒径为2cm；
(2)将步骤(1)的渣料上交替喷洒水和pH值为2的枸橼酸溶液，当渣料底部出现流淌液停止喷洒，每喷洒一种液体后静置1天再喷洒另一种液体；
(3)重复步骤(2)中操作3次，然后将最终的渣料晾干即可。
试验例
取某钢厂的转炉钢渣，检测其中的磷元素含量，然后将钢渣分成5份，分别对5份钢渣采用实施例1-4和对比例1中的方法进行除磷处理，处理后分别检测每一份钢渣中的磷元素含量，具体结果见表1。
表1：除磷前后转炉钢渣中磷元素含量表
除磷前钢渣中磷含量(％) 除磷后钢渣中磷含量(％)
实施例1 0.68％ 0.49％
实施例2 0.68％ 0.46％
实施例3 0.68％ 0.37％
实施例4 0.68％ 0.42％
对比例1 0.68％ 0.61％
通过上表中的数据可以看出，采用实施例1-4中的方法进行除磷后，钢渣中磷元素含量下降幅度较大，尤其是实施例3中磷元素的下降幅度最大，对比例1中的磷元素下降幅度较小，证明处理过程中的各个工艺参数均会对除磷产生一定的影响。

Claims (4)

1.一种降低转炉钢渣中磷含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将转炉钢渣破碎、筛分、磁选后获得渣料，渣料的粒径为0.8cm，磁选强度为4500Gs；
(2)将步骤(1)的渣料上交替喷洒水和有机酸溶液，当渣料底部出现流淌液停止喷洒，每喷洒一种液体后静置2-5天再喷洒另一种液体；
(3)重复步骤(2)中操作5-10次，然后将最终的渣料晾干即可。
2.如权利要求1所述的降低转炉钢渣中磷含量的方法，其特征在于，步骤(2)中有机酸溶液为枸橼酸溶液，其pH值为2-5。
3.如权利要求1所述的降低转炉钢渣中磷含量的方法，其特征在于，步骤(2)中喷洒一种液体后静置4天后继续喷洒另一种液体。
4.如权利要求1所述的降低转炉钢渣中磷含量的方法，其特征在于，重复步骤(2)中操作8次后，将渣料晾干即可。
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