CN114058861B - 一种利用喷吹脱硫工艺协同铬渣无害化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用喷吹脱硫工艺协同铬渣无害化的方法，1、将铬渣加工到70～200目，然后再配入含碳量大于90%的石墨粉，石墨粉的质量为所述铬渣质量的3%，混匀后，拉运到脱硫渣生产线待用；2、喷吹脱硫渣脱硫后，向渣罐内扒入第一炉次的脱硫渣后，向脱硫渣表面加入50mm厚以上的铬渣和石墨的混合料，加入量为脱硫渣质量的六分之一，然后再进行第二次扒渣，第二次扒渣后，再向脱硫渣表面加入铬渣和石墨的混合料，直到渣罐装满脱硫渣；3、将装满脱硫渣的渣罐自然冷却，直到温度满足脱硫渣的处理工艺要求；4、按照脱硫渣的处理工艺，通过破碎筛分+磁选工艺，选取其中的金属铁和铬，在钢厂循环利用，脱硫渣和钢渣作为胶凝材料资源化利用。

Description

一种利用喷吹脱硫工艺协同铬渣无害化的方法
技术领域
本发明涉及一种利用喷吹脱硫工艺协同铬渣无害化的方法。本项发明涉及脱硫渣的阻断分层技术、铬渣的无害化处理技术两个领域。
背景技术
喷吹法脱硫脱硫过程中，产生吨铁9～15kg的脱硫渣，这些脱硫渣中的硫以硫化钙的形式存在于脱硫渣中，如果进入到电炉或者转炉，会造成电炉或者转炉冶炼过程中的渣量增加，以及钢液的硫含量波动较大，所以这些脱硫渣必须扒出铁水包。在扒渣的过程中会不可避免的扒出部分的铁液进入渣罐，不是同一次铁包扒出的铁液会相互渗透，造成脱硫渣和铁块相互包裹，形成渣中带铁，铁中裹渣的现象，并且不同炉次的铁液相互渗透凝固以后结成大块，这些大块的尺寸和使用的渣罐的尺寸有关。这些大块进入渣场以后，破碎难度很大，也难以使用氧气切割，造成大部分脱硫渣大块废弃，中间含有的大量铁元素不能够充分的利用，成为一种浪费。目前许多厂家采用脱硫渣阻断剂，即在一包铁水扒渣进入渣罐以后，在渣罐内渣面上添加阻断剂，进行下一次的扒渣。但是这些类型的阻断剂大多数是不定型耐火材料为原材料配制，成本较高。某厂喷吹脱硫渣的典型成分见下表：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
查阅文献（1）钱强在2011年第1期《鞍钢技术》杂志上公布了题为“炼钢铁水脱硫渣分层隔断试验研究”论文，文中有：“采用主要成分为CaO、Fe2O3和SiO2的单配B 型隔断剂分层隔断铁水脱硫渣，有效隔断率达到95%以上，粘罐返回率控制在3%。”的内容表述；（2）王时松、谢兵等人在2007年第29卷《北京科技大学学报》杂志上公布了题为“CaO-Mg铁水脱硫渣改性剂的实验研究”的论文，论文中有“重钢使用CaO-Mg混合脱硫剂进行铁水预处理脱硫，脱硫渣流动性差、渣铁分离困难。解决这一问题的途径一般是采用改性剂对脱硫渣进行改性。通过研究分析，在原有重钢改性剂的基础上对其进行组分的优化，优化后改性剂的熔点930℃，通过该改性剂改性的脱硫渣熔点在1350∼1370℃之间，黏度小于1Pa⋅s。初步工业实践表明，该改性剂很好地改善了脱硫渣的物理性能，能解决渣铁分离的难题”的内容表述。
以上文献没有提及利用铬渣作为原料阻断或者改质铁水喷吹脱硫渣的工艺方法。
铬渣是指在铬盐生产过程中由铬铁矿、纯碱和钙质填料按一定比例混合经高温煅烧，用水浸取铬酸钠后产生的残渣。铬渣中的有害成分主要是可溶性铬酸钠、酸溶性铬酸钙等六价铬(Cr6+ )离子，对人体的消化道、呼吸道、皮肤和黏膜都有危害，甚至致癌。因此，铬渣被原国家环保总局等国家行政主管部门列为国家危险废物。
查阅文献（1）肖瑜，蒋大春在2012年第35卷《重庆大学学报》上公布了题为“利用冶金烧结炉和高炉协同处置铬渣技术研究”的论文，文中有：“针对目前铬渣处理方法不完善，开发了一种利用烧结炉和高炉协同处置铬渣的技术及工艺方法，在不改变烧结炉和高炉工艺的前提下，用无数个小球内核的还原气氛小环境来实现铬渣的彻底解毒处理及资源化利用”的内容表述；（2）荆涛，杨帆，范虹在2018年第13期的《创新交流》杂志上公布了题为“铬渣污染防治技术应用分析及对策建议”的论文，文中有“以酒泉钢铁集团公司针对甘肃某企业的铬渣烧结炼铁工序消纳的经验为例。铬渣中除含有部分对烧结-炼铁有用的物质如铁、钙、镁外，还含有很高的三氧化二铝及碱金属，由于铬渣中的钙为非活性钙，烧结配加铬渣后，减少了生石灰的配加量，相应减少了活性钙的添加量，影响烧结混合料的制粒效果，烧结料层透气性变差，导致烧结矿产量下降，配加量较大时对高炉的生产顺行构成严重威胁。经过大量生产试验证明，铬渣配比为2%～3% 时，烧结矿的冶金性能和物理性能不会受到较大影响；铬渣粒度在进入烧结上料系统之前，铬渣粒度在1～6 毫米的达到90% 以上，小于1毫米的不超过10%，可有效保证烧结过程彻底解毒；”的内容表述；通过以上的文献介绍可知，目前没有利用脱硫渣协同无害化处理铬渣的利用思路和工艺方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用喷吹脱硫工艺协同铬渣无害化的方法，能够解决脱硫渣中的铁液相互渗透凝固成为大块，难以回收利用的工艺难题，并且脱硫渣和铬渣的固相烧结反应，可以在钢渣渣处理工序，通过破碎分离，回收金属铬加以资源化利用。
本发明的目的是这样实现的，一种利用喷吹脱硫工艺协同铬渣无害化的方法，按照下列步骤实施，1、将铬渣加工到70～200目，然后再配入含碳量大于90%的石墨粉，石墨粉的质量为所述铬渣质量的3%，混匀后，拉运到脱硫渣生产线待用；2、喷吹脱硫渣脱硫后，向渣罐内扒入第一炉次的脱硫渣后，向脱硫渣表面加入50mm厚以上的、步骤1中的铬渣和石墨的混合料，加入量为脱硫渣质量的六分之一，然后再进行第二次扒渣，第二次扒渣后，再向脱硫渣表面加入铬渣和石墨的混合料，直到渣罐装满脱硫渣；3. 将装满脱硫渣的渣罐自然冷却，直到温度满足脱硫渣的处理工艺要求；4、按照脱硫渣的处理工艺，通过破碎筛分+磁选工艺，选取其中的金属铁和铬，在钢厂循环利用，脱硫渣和钢渣作为胶凝材料资源化利用。
本发明经过研究发现了以下的创新点：
铬渣的成分，在1200℃左右，能够形成稳定的SiO2-CaO-MgO-Fe2O3烧结相，这种烧结相形成后，能够作为耐火材料使用，阻隔不同炉次的喷吹脱硫渣中的铁水相互渗透，起到脱硫渣阻断剂的功能。其中某厂产生的铬渣主要成分见下表：
Figure 357723DEST_PATH_IMAGE002
（1）发明人发现，喷吹脱硫渣在扒渣的时候，带出铁水是不可避免的，铁水中含有的C、Si、Mn、P是能够与Cr2O3反应，起到解毒铬渣的作用；其中主要的化学反应如下：
2Na2CrO4+7C+3SiO2+CaO→2Cr+2Na2O·CaO·3SiO2+7CO
Na2CrO4+3C+6SiO2+3CaO→Cr+Na2O·3CaO·6SiO2+3CO
Na2CrO4+2C+3SiO2+CaO→Cr+Na2O·2CaO·3SiO2+2CO
2CaCrO4+4C+SiO2→2Cr+2CaO·SiO2+4CO
CaCrO4+4C+SiO2→2Cr+CaO·SiO2+4CO
CaCrO4+Si→Cr+2CaO·SiO2
CaCrO4+Si→Cr+CaO·SiO2
（2）在铬渣中配加3%的石墨粉（含碳大于90%），能够在烧结相形成过程中，与铬渣中的氧化铬反应，起到充分解毒的作用；铬渣中的三氧化二铬在还原后，能够与喷吹脱硫渣中铁液形成固溶体，在脱硫渣的选铁过程中被回收。
本发明利用脱硫渣及其渣中的金属铁，配加的还原剂碳，对于铬渣解毒的同时，解决了不同炉次的喷吹脱硫渣中的铁水相互渗透，凝固成为大块，难以资源化利用的难题。上述发明产生的效益：与传统的铬渣解毒工艺相比，本发明的阻断剂成本降低至600元/吨以下，并且可以实现铬渣的资源化利用。本发明的阻断剂在工业化的实践过程中，由于有烧结相出现，脱硫渣和铬渣与铁液的分离效果明显，脱硫渣经过渣场的落锤击打以后，基本上可以回收利用，每吨铁降本增效1000元以上；喷吹脱硫渣冷却后容易粉化，造成污染，经过本发明处理的脱硫渣，呈现烧结陶瓷相，能够避免脱硫渣的粉化污染问题。
具体实施方式
本发明的实施以一座250吨转炉生产线，配置有一条喷吹钝化镁脱硫生产线为例说明：
一种利用喷吹脱硫工艺协同铬渣无害化的方法，按照下列步骤实施，1、将铬渣加工到70～200目，然后再配入含碳量大于90%的石墨粉，石墨粉的质量为所述铬渣质量的3%，混匀后，拉运到脱硫渣生产线待用；2、喷吹脱硫渣脱硫后，向渣罐内扒入第一炉次的脱硫渣后，向脱硫渣表面加入50mm厚以上的、步骤1中的铬渣和石墨的混合料，加入量为脱硫渣质量的六分之一，然后再进行第二次扒渣，第二次扒渣后，再向脱硫渣表面加入铬渣和石墨的混合料，直到渣罐装满脱硫渣；3. 将装满脱硫渣的渣罐自然冷却，直到温度满足脱硫渣的处理工艺要求；4、按照脱硫渣的处理工艺，通过破碎筛分+磁选工艺，选取其中的金属铁和铬，在钢厂循环利用，脱硫渣和钢渣作为胶凝材料资源化利用。

Claims (1)

1.一种利用喷吹脱硫工艺协同铬渣无害化的方法，其特征在于按照下列步骤实施，1）、将铬渣加工到70～200目，然后再配入含碳量大于90%的石墨粉，石墨粉的质量为所述铬渣质量的3%，混匀后，拉运到脱硫渣生产线待用；2）、喷吹脱硫渣脱硫后，向渣罐内扒入第一炉次的脱硫渣后，向脱硫渣表面加入50mm厚以上的、步骤1中的铬渣和石墨的混合料，加入量为脱硫渣质量的六分之一，然后再进行第二次扒渣，第二次扒渣后，再向脱硫渣表面加入所述铬渣和石墨的混合料，直到渣罐装满脱硫渣；3）、将装满脱硫渣的渣罐自然冷却，直到温度满足脱硫渣的处理工艺要求；4）、按照脱硫渣的处理工艺，通过破碎筛分+磁选工艺，选取其中的金属铁和铬，在钢厂循环利用，脱硫渣和钢渣作为胶凝材料资源化利用。
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