CN112725629A - 一种从钢渣中提炼有色金属及还原铁的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从钢渣中提炼有色金属及还原铁的制备方法。本发明主要是向熔融钢渣中加入还原剂、化渣剂和催化剂，并利用熔融钢渣自身的热量进行加热并促进反应，将钢渣中有色金属反应成溶于水或其他溶剂的可溶性盐，且还原出铁，后分离铁和渣，接着采取水、酸、碱或其他溶剂浸取等方法析出钢渣中的有色金属盐。本发明通过对钢渣的回收再利用，大大的降低了成本，减小了固废材料对环境的污染，提高了钢渣的市场价值。

Description

一种从钢渣中提炼有色金属及还原铁的制备方法
技术领域
本发明涉及钢渣的回收再利用，尤其是一种从钢渣中提炼有色金属及还原铁的制备方法。
背景领域
钢渣是钢铁行业炼钢过程中产生的固体副产物。在中国，据2016年中国废钢铁的数据，显示钢渣产量达1.05亿吨，其利用率仅为20％。特别是部分国产矿中含有大量的有色金属，如包钢矿，攀枝花矿等矿的工业生产中形成的钢渣固废里含有的有色金属比较多，堆积排放会造成严重的土壤污染。钢渣不仅占用大量土地面积，而且对堆放场地的土壤和地下水造成污染。寻求有效途径方式去处理和利用钢渣转为有用材料迫在眉睫，钢渣利用的方式包括钢铁行业内部循环，如返回烧结制备烧结矿等，和与其他行业的外部循环，如可以作为水泥、混凝土和路基材料的原料，同时因其较好地吸收率，可用作土壤改良剂和废水处理。
钢渣种类有很多种，按熔渣性质分为碱性渣和酸性渣：钢渣按碱度的高低分为低碱度钢渣、中碱度钢渣和高碱度钢渣。按钢渣的形态可分为块状钢渣、粉状钢渣和水淬粒状钢渣。钢渣按所用的炉型可分为电炉钢渣、平炉钢渣和转炉钢渣。电炉钢渣又可分为氧化渣和还原渣；平炉渣又可分为初期渣和末期渣。
目前来讲，我国对钢渣的利用方面仍然有待改善。提高钢渣的利用率，需要有钢渣的具体化学成分分析和微观结构作为理论支持。钢渣的成分与炼钢采用的原料，炼钢的方法及后续的处理方法有较大关系。将钢渣中含有的钙、铁、铬、钒等成分有效利用，开发这些成分作为冶炼溶剂使用的新技术，将会节约能量。钢渣中含有与水泥熟料相近的化学成分，硬度较高，难以磨细，限制了部分钢渣的使用，在制备高细度钢渣粉的工艺上受到限制，需要开发针对此工艺要求的球磨机以及其他粉磨工艺和设备。
发明内容
综上所述，本发明的目的是为解决钢渣利用率低这一技术问题而提供的一种从钢渣中提炼有色金属及还原铁的制备方法。
为实现上述发明目的，具体方法步骤如下：
(1)利用还原剂和催化剂将钢渣中有色金属反应成溶于水或其他溶剂的可溶性盐，后采取水或酸或碱及其他溶剂浸取等方法析出钢渣中的有色金属盐。
(2)向熔融钢渣中加入还原剂、化渣剂和催化剂，并利用熔融钢渣自身的热量进行加热并促进反应，加速还原铁，后分离铁和渣，实现铁的回收，提升钢渣的市场价值和再利用。
(3)将碳化稻壳和煤粉等还原剂及等催化剂材料制成比重在1.0-2.0之间小于熔融钢渣，方便熔融钢渣每次倒入时都浮于钢渣表面，保证每次倒入钢渣都能优先参与反应。
所述的水淬是指向钢渣中加入水或其他溶液，得到有色金属可溶盐，再析出回收制成可在利用的有色金属。
所述钢渣与还原剂及碳粉等还原剂质量和之比为x:y(质量比)。
所述与铁分离后剩余的无铁和有色金属的含硅渣料可用于制作免烧砖和水泥填料。
本发明的一个优点在于利用固废为原材料，减少了固废堆积，保护环境，降低成本。
本发明的另一个优点在于能够提炼有色金属的同时能够析铁，提高了钢渣利用率。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实例说明本发明的实施方式。本领域技术人员应当理解，以下描述仅用于解释本发明而非用于对其做出任何限制。本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
首先，来说明以下本发明一种从钢渣中提炼有色金属及还原铁的制备方法的工作原理。
利用钢渣熔融是的余热为反应提供热量，加入碳粉等还原剂和化渣剂，可以析出铁，并使得渣中的有色金属形成盐溶液，而后再加入溶液使有色金属盐沉淀，煅烧提炼有色金属。
实施例1
将碳化稻壳B、碳酸钠C、水玻璃D和煤粉E按质量比放入钢渣(攀钢)A中，A:B:C:D:E＝20:1:1:1:1(质量比)，钢渣温度为1200℃，待其充分反应后，将铁与渣分离，向渣中加入溶剂浸取渣中的有色金属，得到有色金属盐溶液，过滤后蒸干煅烧得到有色金属氧化物。接着将过滤渣制备成免烧砖和水泥填料。铁的回收率为20％。
实施例2
将碳化稻壳B、碳酸钠C、水玻璃D、氢氧化钠F和煤粉E按质量比放入钢渣(唐钢)A中，A:B:C:D:E:F＝100:2.5:5:0:1.5:1(质量比)，钢渣温度为1380℃，待其充分反应后，将铁与渣分离，向渣中加入溶剂浸取渣中的有色金属，得到有色金属盐溶液，过滤后蒸干煅烧得到有色金属氧化物。接着将过滤渣制备成免烧砖和水泥填料。铁的回收率为15％。
实施例3
将碳化稻壳B、赤泥G、粉煤灰H和水玻璃D按质量比放入熔融钢渣(瑞钢)A中，A:B:D:G:H＝10:2:1:6:3(质量比)，钢渣温度为1250℃，待其充分反应后，将铁与渣分离，向渣中加入溶剂浸取渣中的有色金属，得到有色金属盐溶液，过滤后蒸干煅烧得到有色金属氧化物。接着将过滤渣制备成免烧砖和水泥填料。铁的回收率为18％。
实施例4
将碳化稻壳B、碳酸钠C、水玻璃D和煤粉E按质量比混合，将混合物Z放入钢渣(攀钢)A中，B:C:D:E＝5:8:4:3(质量比)，且A:Z＝10:1,钢渣温度为1380℃，待其充分反应后，将铁与渣分离，向渣中加入溶剂浸取渣中的有色金属，得到有色金属盐溶液，过滤后蒸干煅烧得到有色金属氧化物。接着将过滤渣制备成免烧砖和水泥填料。铁的回收率为20％。
综上所述，本发明明显提高了钢渣利用率，且工艺简单，产品附加值高，具有良好的工业化发展前景。应当理解，上述实例只是对本发明的举例说明，其目的在于让熟悉此项领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。本发明也可以有其他的特定方式或其他的特定形式，而不偏离本发明的要旨或本质特征，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的范围应由权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等相关的小的变化也应包含在本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种从钢渣中提炼有色金属及还原铁的制备方法，其工艺方法步骤如下：
(1)利用碳化稻壳、煤粉和碳酸钠等还原剂和催化剂将熔融钢渣中有色金属反应成溶于水或其他溶剂的可溶性盐，后采取水或酸或碱及其他溶剂浸取等方法析出钢渣中的有色金属盐。
CaO6V2+Na2CO3→2NaVO3+CaCO3↓ NaVO3+NH4Cl→NH4VO3↓+NaCl
Figure FDA0002870662080000011
Figure FDA0002870662080000012
(2)向熔融钢渣中加入还原剂、化渣剂和催化剂，并利用熔融钢渣自身的热量进行加热并促进反应，加速还原铁，后分离铁和渣，实现铁的回收，提升钢渣的市场价值和再利用。Fe2O3+3CO→2Fe+3CO2↑ 2Fe2O3+3C→4Fe+3CO2↑
(3)将碳化稻壳和煤粉等还原剂及等催化剂材料制成比重在1.0-2.0之间小于熔融钢渣，方便熔融钢渣每次倒入时都浮于钢渣表面，保证每次倒入钢渣都能优先参与反应。
(4)加入含铝的矿物质，还原后得到的铝用作铝热剂与三氧化二铁还原铁，并且还原铬，除去重金属铬，减少铬污染。
(5)加入炼钢一次除尘灰，提高析铁率。
2.如权利要求1所述的一种从钢渣中提炼有色金属及还原铁的制备方法，其特征在于:所述的水淬是指向钢渣中加入水或其他溶液，得到有色金属可溶盐，再析出回收制成可在利用的有色金属。
3.如权利要求1所述的一种从钢渣中提炼有色金属及还原铁的制备方法,其特征在于:所述钢渣与还原剂及碳粉等还原剂质量和之比为x:y(质量比)。
4.如权利要求1所述的一种从钢渣中提炼有色金属及还原铁的制备方法，其特征在于:所述与铁分离后剩余的无铁和有色金属的含硅渣料可用于制作免烧砖和水泥填料。
5.如权利要求1所述的一种从钢渣中提炼有色金属及还原铁的制备方法，其特征在于:所述含铝的矿物质包括铝灰，赤泥中的含铝铁矿石等。
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