CN116622920A - 一种选择性提取钢渣中钙并二次磁选铁的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢渣固废利用技术领域，尤其是涉及一种选择性提取钢渣中钙并二次磁选铁的方法，包括以下步骤：向钢渣中加入浸取剂，并控制浸取温度为95‑125℃，浸取体系pH为5.5‑8，持续浸取钙0.5‑2h；在浸取钙过程中或浸取钙结束后，向反应体系中加入氧化剂，将钢渣中原有的部分无磁性氧化亚铁氧化为有磁性的四氧化三铁；对浸取后的残渣进行磁选，得到总铁含量大于40%的磁选粉和氧化铁含量大于40%的尾粉。该方法能够高效并选择性的提取钢渣中的钙，在提取钙的同时还可以改变钢渣矿相，使浸取后残渣中的大部分铁可以重新通过磁选富集，实现了钢渣中钙、铁元素的分级高效利用，提高了铁的回收利用率。
Description
技术领域
本发明涉及钢渣固废利用技术领域，尤其是涉及一种选择性提取钢渣中钙并二次磁选铁的方法。
背景技术
钢渣是炼钢过程中排出的熔渣，包含了金属炉料中多种元素被氧化后形成的氧化物、金属炉料中的杂质，以及石灰石等调性物质的煅烧产物等。为了提高铁的利用率，通常将熔融态的钢渣经过热闷、水淬、风淬等不同处理方式后会进行破碎筛分，然后进行磁选，将大约20%左右的渣铁（粒度大于30mm，总铁含量大于80%）返回炼钢工段，将粒度不大于8mm，总铁含量大于40%的磁选粉返回烧结工段，剩余的钢渣主要是钙镁铝的氧化物、硅酸盐等物质，但其中仍含有2%以下的游离铁和20%左右的氧化铁无法被利用，这部分剩余的钢渣除了应用于水泥和道路铺设外，大部分仍作堆存处置，不仅占用土地资源，还给生态环境带来了较大的安全隐患，同时也是对铁资源的浪费。
磁选后钢渣的化学组成主要有CaO（34%-48%）、Fe2O3（7%-12%）、SiO2（9%-15%）、MgO（2.5%-10%）、Al2O3（0.9%-2.8%），同时还有少量MnO、TiO2等氧化物，这些氧化物主要以硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）、铁酸钙（Ca2Fe2O5）、RO相（MgO和FeO等金属氧化物的固溶体）及少量的铁铝酸钙（C4AF）和游离氧化钙（ƒ-CaO）形式存在。其中，钢渣中的钙可作为固定二氧化碳的钙源而加以利用，通过提取钙也可以进一步富集其中的铁等元素。
目前，针对钢渣中钙的提取所用的浸取剂主要有醋酸、盐酸、铵盐等酸性溶剂。以盐酸浸取钢渣中钙，效率快、浸取率高，但钙浸出的同时也会将钢渣中铁、镁、铝、硅等杂质元素以离子形式一同浸出，若想提高溶液中钙的纯度，需要采取碱沉等方式去除杂质，这个过程会不可避免地造成钙的损失，且消耗大量的酸碱。以铵盐如硝酸铵、醋酸铵、氯化铵为浸取剂浸取钢渣中的钙，由于其本身酸性较弱，对钢渣中钙的提取率较低，通常仅能提取其中游离的氧化钙，而要进一步提取出硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙等矿相中的钙，则一般需要较高的氯化铵浓度，并通过微波、超声等手段进行浸取过程强化，强化过程中也会导致铁、镁、铝、硅等杂质元素以离子形式一同浸出。
提取钙后的钢渣，其中的铁主要以无磁性的氧化亚铁存在于矿相中，仍无法采用磁选的方式分离。一些文献报道将剩余残渣通过高温还原的方式提取铁，如申请号为CN202010726836.5的中国发明专利，将氯化铵浸取钢渣后的浸取残渣在1300-1500℃下还原提铁，并在熔融态下将其制成透辉石相微晶玻璃，该过程能耗高，且对设备的要求也较高。
鉴于此，本发明提出了一种选择性提取钢渣中钙同时强化磁选铁的方法，该方法能够高效并选择性的提取钢渣中的钙，在提取钙的同时还可以改变钢渣矿相，使浸取后残渣中的大部分铁可以重新通过磁选富集，进而获得具有实际用途的磁选粉和尾粉，实现了钢渣中钙、铁元素的分级高效利用，提高了铁的回收利用率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种选择性提取钢渣中钙并二次磁选铁的方法，该方法实现了钢渣中钙、铁元素的分级高效利用，提高了铁的回收利用率。
本发明提供一种选择性提取钢渣中钙并二次磁选铁的方法，包括以下步骤：
S1、向钢渣中加入浸取剂，并控制浸取温度为95-125℃，浸取体系pH为5.5-8，持续浸取钙0.5-2h；
S2、在浸取钙过程中或浸取钙结束后，向反应体系中加入氧化剂，将所述钢渣中原有的部分无磁性氧化亚铁（FeO）氧化为有磁性的四氧化三铁；
S3、氧化处理后反应体系经固液分离得到浸取后残渣和含钙溶液，对浸取后残渣进行磁选，得到总铁含量大于40%的磁选粉和氧化铁含量大于40%的尾粉；
其中，步骤S1中，所述浸取剂为氯化铵-氨的缓冲溶液，且浸取时控制钢渣硅酸盐矿相中钙的提取率大于30%；
步骤S2中，所述氧化剂包括过氧化氢、过氧化钙、空气和氧气中的任意一种或多种。
本发明首先向钢渣中加入氯化铵-氨的缓冲溶液，浸取钢渣中的钙，浸取过程中的主要化学反应分别为氯化铵与钢渣中游离氧化钙、含钙硅酸盐的钙提取反应：
CaO+2NH4Cl=CaCl2+ 2NH3+H2O
CaXnOm+2NH4Cl=CaCl2+XnOm-1+ 2NH3+H2O
（这里X为硅、铁、铝铁等）
同时，浸取剂也可将钢渣中部分铁、氧化铝溶解：
Al2O3+6NH4Cl=2AlCl3+3H2O + 6NH3
FeO+2NH4Cl=FeCl2+H2O + 2NH3
本发明实现钙选择性浸取的依据是不同元素在不同pH下的溶解度不同。其中铝和铁需要在pH小于4时，才可大量从钢渣中溶出，但是二价铁溶解的pH与钙接近，因此，在本发明的pH范围内，二价铁会明显地溶出，从而使提取溶液中铁含量增加，后续该提取液用于矿化制备碳酸钙时，将严重影响碳酸钙质量。
为此，本发明选择在浸取的同时或者浸取结束后向体系中加入氧化剂，将钢渣中原有的部分无磁性二价铁氧化为三价铁或四氧化三铁，主要反应为（以氧气为例）：
6FeO+O2=2Fe3O4
4FeO+O2=2Fe2O3
4FeCl2+O2+4NH4Cl=4 FeCl3+4NH3+2H2O
此时，存在于矿相中的部分FeO被氧化为Fe3O4或者Fe2O3后，在本发明所要求的pH下，并不会明显溶解，而浸取液中的二价铁离子被氧化为三价铁后，会进一步与氨反应生成氢氧化铁沉淀而进入残渣：
FeCl3+3NH3+2H2O=Fe(OH)3+3NH4Cl
从而去除溶液中的铁离子，实现钙的选择性提取。
在氧化过程中，可进一步通过控制氧化剂用量和浓度控制氧化深度，以使氧化产物主要集中为Fe3O4，从而使钢渣中的铁重新具有磁性。
因此，本发明的选择性提取钢渣中钙并二次磁选铁的方法，通过氧化剂和浸取剂的协同，以及对浸取温度及pH的控制，可实现钢渣中钙的高效、高选择性的提取，钙的提取率可达80%以上，特别是硅酸盐矿相中钙的提取率可达30%以上。与此同时，因硅酸盐矿相中钙的提取也改变了原料钢渣的矿相，矿相的改变一方面通过氧化剂可使钢渣中原有的部分无磁性氧化亚铁（FeO）氧化为有磁性的四氧化三铁，另一方面也可使存在于硅酸盐矿相中的部分铁释放，两者共同作用使得钢渣浸取后残渣的磁性增强，为实现二次磁选铁创造了条件，显著提高了二次磁选率。
进一步，研究表明，当钢渣硅酸盐矿相中钙的提取率大于30%（质量分数）时，才能使矿相发生改变，进而才可显著提高铁的二次磁选率。当然，采用本发明提供的技术方案，针对不同的钢渣进行适当优化，该提取率均可达到。
最后，通过合理控制磁场强度，可将部分浸取后残渣中总铁含量（TFe）大于40%的磁选粉返回烧结工段，将剩余氧化铁的含量大于40%的尾粉用作水泥生料铁质校正剂，整个过程中无新的固废产生，实现了钢渣的100%利用，具有较高的经济价值。
作为本技术方案优选地，步骤S1中，浸取体系pH的控制方法包括：向浸取体系中补充氯化铵或将浸取过程中产生的氨及时蒸出。
作为本技术方案优选地，步骤S1中，每kg钢渣所使用浸取剂的量为18-76L，并优选为30-57L，其中，浸取剂中氯化铵与钢渣中钙（以氧化钙计）的摩尔比为（1.2-2.4）：1，且浸取剂中氯化铵的质量分数为6-25%，而浸取剂中氨的用量根据对浸取体系pH的控制范围确定。
作为本技术方案优选地，步骤S2中，本发明的氧化剂可在浸取过程中加入，还可在浸取结束后加入，具体地，可在持续浸取钙0.5-1h后，再加入氧化剂。浸取过程中因浸取剂对硅酸盐矿相中钙的提取，已使矿相发生了改变，使存在于硅酸盐矿相中的部分铁释放。此时再加入氧化剂，可将浸取液中的二价铁氧化为三价铁去除，将硅酸盐矿相释放的铁氧化物氧化为四氧化三铁，从而使钢渣矿相中的铁重新具有磁性，使二次磁选成为可能。
作为本技术方案优选地，步骤S2中，在氧化过程中，可进一步通过控制氧化剂用量和浓度控制氧化深度，以使氧化产物主要集中为Fe3O4。具体地，按氧化剂中所含氧元素的物质的量计量，所述氧化剂的用量为钢渣中所含铁元素物质的量的1/6-1/3。
作为本技术方案优选地，步骤S3中，在二次磁选时，采取的措施是控制磁场强度，磁场强度越大，磁选粉含铁量越高，本发明通过控制磁场强度并以剩余尾粉中氧化铁含量大于40%时磁场强度的最大值为临界值，从而获得总铁含量大于40%的磁选粉和氧化铁含量大于40%的尾粉。
作为本技术方案优选地，所述钢渣的粒径为100-300目，并优选为200-300目。
作为本技术方案优选地，所述钢渣为磁选后的钢渣，包括转炉钢渣、电弧炉钢渣和炉外处理废渣中的任意一种，其中，炉外处理废渣的处理方式包括热闷法、热泼法、水淬法、滚筒法和风淬法中的任意一种。
作为本技术方案优选地，浸取时所使用的钙浸取装置为液固两相反应器或气液固三相反应器，具体地，钙浸取装置可以为釜式反应器或鼓泡塔反应器。而为实现本发明的效果，该钙浸取装置需要具备以下功能及结构单元：具有搅拌或者液体强制循环结构单元，以保证液固均匀混合；具有加热单元，以保证浸取温度在所要求的范围内；钙浸取装置的反应器本体上设置有钢渣、浸取剂和氧化剂的入口，以及浸取料液的出口及气体出口。
此外，该钙浸取装置还需具备冷凝回流单元，气体出口与冷凝回流单元连通，以冷凝回流蒸汽中部分氨，从而控制浸取体系的pH。
本发明的选择性提取钢渣中钙并二次磁选铁的方法，至少具有以下技术效果：
1、本发明的选择性提取钢渣中钙并二次磁选铁的方法，通过氧化剂和浸取剂的协同，以及对浸取温度及pH的控制，可实现钢渣中钙的高效、高选择性的提取，钙的提取率可达80%以上，特别是硅酸盐矿相中钙的提取率可达30%以上，所提取的钙以及生成的氨，可作为CO2矿化的原料，用于矿化CO2并制备碳酸钙；
2、本发明在提钙的过程中改变了原料钢渣的矿相，一方面通过氧化剂使钢渣中原有的部分无磁性氧化亚铁（FeO）氧化为有磁性的四氧化三铁，另一方面使存在于硅酸盐矿相中的部分铁释放，两者共同作用使得钢渣浸取后残渣的磁性增强，为实现二次磁选铁创造了条件，显著提高了二次磁选率；
3、本发明浸取后通过合理控制磁场强度，可将部分浸取后残渣中总铁含量（TFe）大于40%的磁选粉返回烧结工段，将剩余氧化铁的含量大于40%的尾粉用作水泥生料铁质校正剂，整个过程中无新的固废产生，实现了钢渣的100%利用，具有较高的经济价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种选择性提取钢渣中钙并二次磁选铁的工艺流程图；
图2为本发明的另一种选择性提取钢渣中钙并二次磁选铁的工艺流程图；
图3为钢渣、浸取后残渣及磁选粉的磁滞曲线；
图4为钢渣、浸取后残渣及磁选粉的XRD图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
选用热闷钢渣作为原料，其主要组成如表1所示，测得其游离氧化钙的含量为9.2%。处理工艺流程如图1所示。
表1热闷钢渣的主要组成
S1、将上述热闷钢渣粉碎筛分至200目，取33.2kg由钢渣入口加入搅拌釜中，该搅拌釜由加热单元、钢渣入口、浸取剂入口、氧化剂入口、浸取浆液出口、气体出口以及与气体出口相连的冷凝回流单元等构成，通过浸取剂入口加入含氯化铵质量浓度为10%的氯化铵和氨的缓冲液1522L，通过浸取剂入口补充氯化铵或通过冷凝回流单元回流蒸汽中部分生成的氨控制浸取液pH为5.5，加热单元控制浸取体系的温度为105℃；
S2、通过氧化剂入口持续加入氧化剂过氧化氢，过氧化氢的加入量（以H2O2计）为0.32kg，浸取60 min后，将浆液由浸取浆液出口排出；
S3、浸取浆液经过滤后，得到浸取后残渣和含钙溶液，浸取后残渣经干燥后称重为21.14kg，送入磁选系统进行二次磁选，控制磁场强度为65kA/m，得到总铁含量（TFe）为40.2%的磁选粉3.2kg，测得剩余尾粉质量为17.94kg，其中氧化铁的含量为40.1%。
经测试，上述含钙溶液中钙离子（以氯化钙计）浓度为15.87g/L，提取液中铁的含量低于0.00005g/l；计算得到钢渣中钙的提取率为90.2%，其中，硅酸盐相中钙的提取率为87.34%，钙的选择提取率（含钙溶液中钙离子的质量分数）为98.74%；浸取后残渣的磁选率（磁选率=磁选粉的质量/浸取后残渣总质量*100%）为15.14%。
取上述热闷钢渣原料、浸取后残渣、磁选粉进行磁滞曲线测定，由图3可知，热闷钢渣的饱和磁感应强度为1.29emu/g，浸取后残渣的饱和磁感应强度为1.80emu/g，磁选粉的饱和磁感应强度为4.62emu/g，由此表明，经过浸取过程，浸取后残渣的磁性比原钢渣提高了40%。
取上述热闷钢渣原料、浸取后残渣、磁选粉进行X射线衍射（XRD）晶相组成分析，图4中XRD曲线自下而上依次代表原料钢渣、浸取后残渣和磁选粉，由图4可知，热闷钢渣中有铁酸钙（C2F）、硅酸二钙、硅酸一钙等多种晶相，经过浸取过程后，浸取后残渣中铁酸钙的晶相基本完全被破坏而以自由状态的铁氧化物形式存在，使得浸取后残渣的顺磁性增强，整个过程中无废渣及新的固废产生。
实施例2
选用脱硫钢渣作为反应原料，其主要组成如表2所示，测得其游离氧化钙的含量为12%。处理工艺流程如图1所示。
表2 脱硫钢渣的主要组成
S1、将上述脱硫钢渣粉碎筛分至200目，取33.2kg由钢渣入口加入鼓泡塔反应器中，鼓泡塔反应器由温控盘管、钢渣入口、浸取剂入口、氧化剂入口、浸取浆液出口、气体出口以及与气体出口相连的冷凝回流单元等构成，通过浸取剂入口加入含氯化铵质量浓度为15%的氯化铵和氨的缓冲液1015L，通过浸取剂入口补充氯化铵或通过冷凝回流单元回流蒸汽中部分生成的氨来控制浸取液pH为6.5，由温控盘管控制浸取体系的温度为95℃；
S2、由氧化剂入口持续通入氧化剂空气，空气流量为0.8m3/h，空气的加入量（以O2计）为0.11 kg，浸取30min后，将浆液由浸取浆液出口排出；
S3、浸取浆液经过滤后，得到浸取后残渣和含钙溶液，浸取后残渣经干燥后称重为21.24kg，送入磁选系统进行二次磁选，控制磁场强度为80kA/m，得到总铁含量（TFe）为40.3%的磁选粉5.6kg，测得剩余尾粉质量为15.64kg，其中氧化铁的含量为40.1%，整个过程中无废渣及新的固废产生。
经测试，上述含钙溶液中钙离子（以氯化钙计）浓度为23.63g/L，提取液中铁的含量低于0.00004g/L；计算得到钢渣中钙的提取率为83.2%，其中，硅酸盐相中钙的提取率为76.86%，钙的选择提取率（含钙溶液中钙离子的质量分数）为99.32%；浸取后残渣的磁选率（磁选率=磁选粉的质量/浸取后残渣总质量*100%）为26.37%。
实施例3
以实施例1中的热闷钢渣作为反应原料，物料加入量和操作基本相同，不同之处在于氧化剂在浸取结束后加入，并且加入量与实施例1一致。处理工艺流程如图2所示。
具体地：
浸取结束后，将浸取浆液排出，并向浸取浆液中加入双氧水（以H2O2计）0.32kg，搅拌均匀，静置10min后，经过滤后得到浸取后残渣和含钙溶液；
浸取后残渣经干燥后称重为21.24kg，送入磁选系统进行二次磁选，控制磁场强度为65kA/m，得到总铁含量（TFe）为40.2%的磁选粉2.9kg，测得剩余尾粉质量为18.34kg，其中氧化铁的含量为40.1%，整个过程中无废渣及新的固废产生。
经测试，上述含钙溶液中钙离子（以氯化钙计）浓度为15.75g/L，铁含量低于0.00004g/L；计算得到钢渣钙的提取率为89.5%，其中，硅酸盐相中钙的提取率为86.43%，钙的选择提取率（含钙溶液中钙离子的质量分数）为97.31%；浸取后残渣的磁选率（磁选率=磁选粉的质量/浸取后残渣总质量*100%）为13.66%。
对照例1
以实施例1所用钢渣为原料，操作步骤与实施例1基本相同，不同之处在于本对照例不添加任何氧化剂。
浸取后残渣经干燥后称重为21.06kg，送入磁选系统进行二次磁选，控制磁场强度为65kA/m，得到总铁含量（TFe）为40.2%的磁选粉0.01kg，测得剩余尾粉质量为21.05kg，其中氧化铁的含量为40.1%。
经测试，浸取液中钙离子（以氯化钙计）浓度为15.18g/l，铁含量为0.00014g/L；计算得到钢渣中钙的提取率为86.3%，其中硅酸盐相中钙的提取率为82.30%，钙的选择提取率（含钙溶液中钙离子的质量分数）为81.12%；浸取后残渣的磁选率（磁选率=磁选粉的质量/浸取后残渣总质量*100%）为0.047%。
对照例2
以实施例1所用钢渣为原料，操作步骤与实施例1基本相同，不同之处在于本对照例控制浸取体系的pH小于4。
浸取后残渣经干燥后称重为18.61kg，送入磁选系统进行二次磁选，控制磁场强度为80kA/m，得到总铁含量（TFe）为40.2%的磁选粉1.25kg，测得剩余尾粉质量为17.36kg，其中氧化铁的含量为40.1%。
经测试，浸取液中钙离子（以氯化钙计）浓度为16.59g/L，铁含量为0.00031g/L，铝含量为0.00011 g/L，计算得到钢渣中钙的提取率为94.3%，其中硅酸盐相中钙的提取率为92.64%，钙的选择提取率（含钙溶液中钙离子的质量分数）为70.39%；浸取后残渣的磁选率（磁选率=磁选粉的质量/浸取后残渣总质量*100%）为6.72%。
对照例3
以实施例1所用钢渣为原料，操作步骤与实施例1基本相同，不同之处在于以氯化铵为浸取剂浸取钢渣中的钙，浸取体系中氯化铵的浓度为10%，浸取体系的pH为4.6。
浸取后残渣经干燥后称重为19.71kg，送入磁选系统进行二次磁选，控制磁场强度为80kA/m，得到总铁含量（TFe）为40.2的磁选粉1.46kg，测得剩余尾粉质量为18.25kg，其中氧化铁的含量为40.1%。
经测试，浸取液中钙离子（以氯化钙计）浓度为16.15g/L，铁含量为0.0002g/L，铝含量为0.00006g/L，计算得到钢渣中钙的提取率为91.8%，其中硅酸盐相中钙的提取率为89.41%，钙的选择提取率（含钙溶液中钙离子的质量分数）为75.47%；浸取后残渣的磁选率（磁选率=磁选粉的质量/浸取后残渣总质量*100%）为7.41%。
对照例4
以实施例1所用钢渣为原料，操作步骤与实施例1基本相同，不同之处在于通过改变浸取体系pH值以及氯化铵的加入量以获得不同硅酸盐相钙提取率，不同硅酸盐相钙提取率对浸取后残渣磁选率的影响如表3所示。
表3不同硅酸盐相钙提取率对浸取后残渣磁选率的影响
表4实施例1-3及对照例1-3钢渣处理效果
由表4可知，通过本发明的选择性提取钢渣中钙并二次磁选铁的方法，向钢渣加入浸取剂和氧化剂，通过对工艺条件、工艺参数的控制，不仅实现了钢渣中钙的高效、选择性的提取，同时由于氧化剂的协同和钢渣中的钙被提取后改变了原料钢渣的矿相，钢渣中四氧化三铁的含量增加，使得浸取后残渣的磁性增强，为钢渣的二次磁选铁创造了条件，由此可获得粒度不大于8mm，总铁含量大于40%的磁选粉返回钢厂烧结工段，氧化铁含量大于40%的尾粉用作水泥铁质校正剂等用途，且过程中无新的固废产生，实现了钢渣的100%利用，具有较高的经济价值。
对照例1中虽因钢渣中钙的提取改变了原料钢渣的矿相，但因未加入氧化剂，无法将矿相中的二价铁氧化为具有磁性的四氧化三铁，因此，其磁选率仅为0.047%。
对照例2中浸取体系的pH小于4，使得大量的Al和Fe从钢渣中溶出，从而使得浸取液中铁含量和铝含量增加，浸取后残渣中铁含量降低，导致磁选率仅为6.72%。
对照例3中由于单独使用氯化铵作为浸取剂，在105℃下，氯化铵溶液的初始pH值为4.6，钢渣中Al和Fe部分溶出，导致浸取液中铁含量和铝含量增加，浸取后残渣中铁含量降低，最终导致磁选率仅为7.41%。
而对照例4表明只有当钢渣硅酸盐矿相中钙的提取率大于30%（质量分数）时，才可使钢渣矿相发生改变，进而才能显著提高铁的二次磁选率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种选择性提取钢渣中钙并二次磁选铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、向钢渣中加入浸取剂，并控制浸取温度为95-125℃，浸取体系pH为5.5-8，持续浸取钙0.5-2h；
S2、在浸取钙过程中或浸取钙结束后，向反应体系中加入氧化剂，将钢渣中原有的无磁性氧化亚铁氧化为有磁性的四氧化三铁；
S3、氧化处理后反应体系经固液分离得到浸取后残渣和含钙溶液，对浸取后残渣进行磁选，得到总铁含量大于40%的磁选粉和氧化铁含量大于40%的尾粉；
其中，步骤S1中，所述浸取剂为氯化铵-氨的缓冲溶液，且浸取时控制钢渣硅酸盐矿相中钙的提取率大于30%；
步骤S2中，所述氧化剂包括过氧化氢、过氧化钙、空气和氧气中的任意一种或多种。
2.根据权利要求1所述的选择性提取钢渣中钙并二次磁选铁的方法，其特征在于，步骤S1中，控制浸取体系pH的方法包括：向浸取体系中补充氯化铵或将浸取过程中产生的氨蒸出。
3.根据权利要求1所述的选择性提取钢渣中钙并二次磁选铁的方法，其特征在于，步骤S1中，每kg钢渣所使用浸取剂的量为18-76L，其中，浸取剂中氯化铵与钢渣中钙的摩尔比为（1.2-2.4）：1，且浸取剂中氯化铵的质量分数为6-25%，浸取剂中氨的用量根据浸取体系的pH范围确定。
4.根据权利要求1所述的选择性提取钢渣中钙并二次磁选铁的方法，其特征在于，步骤S2中，在持续浸取钙0.5-1h后，加入氧化剂。
5.根据权利要求1所述的选择性提取钢渣中钙并二次磁选铁的方法，其特征在于，步骤S2中，按氧化剂中所含氧元素的物质的量计量，所述氧化剂的用量为钢渣中所含铁元素物质的量的1/6-1/3。
6.根据权利要求1所述的选择性提取钢渣中钙并二次磁选铁的方法，其特征在于，步骤S3中，所述磁选时，以剩余尾粉中氧化铁含量大于40%时磁场强度的最大值为临界值，以获得总铁含量大于40%的磁选粉和氧化铁含量大于40%的尾粉。
7.根据权利要求1所述的选择性提取钢渣中钙并二次磁选铁的方法，其特征在于，所述钢渣的粒径为100-300目。
8.根据权利要求1所述的选择性提取钢渣中钙并二次磁选铁的方法，其特征在于，所述钢渣为磁选后的钢渣，包括转炉钢渣、电弧炉钢渣和炉外处理废渣中的任意一种，其中，炉外处理废渣的处理方式包括热闷法、热泼法、水淬法、滚筒法和风淬法中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的选择性提取钢渣中钙并二次磁选铁的方法，其特征在于，浸取时所使用的钙浸取装置为液固两相反应器或气液固三相反应器。
10.根据权利要求9所述的选择性提取钢渣中钙并二次磁选铁的方法，所述钙浸取装置包括反应器本体、液体循环单元、加热单元和冷凝回流单元，所述反应器本体上设置有钢渣入口、浸取剂入口、氧化剂入口、浸取浆液出口和气体出口，所述气体出口与所述冷凝回流单元连通。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN115820946A (zh) * | 2023-02-13 | 2023-03-21 | 原初科技（北京）有限公司 | 一种钢渣综合利用方法 |
-
2023
- 2023-07-26 CN CN202310921328.6A patent/CN116622920B/zh active Active
Patent Citations (8)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 陆天龙;刘栋;杨光照;李宝青;蒋亮;: "钢渣综合利用及尾渣中铁的回收研究进展", 热加工工艺, no. 17 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116622920B (zh) | 2023-10-20 |
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