CN117265283A - 一种利用aod高温钢渣资源化利用铜渣的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铜冶炼领域产生的铜渣无害化和资源化利用技术，以及AOD高温液态钢渣的高温质热耦合技术两个技术领域，具体是一种利用AOD高温钢渣资源化利用铜渣的方法，本发明利用铜渣的矿物组织结构特点，添加部分的二次铝灰、膨胀石墨和废弃的硼化玻璃，生产成为球团，在AOD出渣过程中随渣流加入到渣罐中，利用钢渣质热耦合技术和碳热反应原理，还原铜渣和AOD钢渣中的重金属，消解AOD钢渣中的f‑CaO,减少AOD钢渣中2CaO•SiO2含量，提高了AOD钢渣资源化利用过程中的稳定性，工艺实施后的钢渣，可用于矿渣微粉、水泥生产、道路工程、建材生产等领域，经济效益和环保效益俱佳，彰显技术创新的力量。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用AOD高温钢渣资源化利用铜渣的方法。
背景技术
当今全球超过75%的不锈钢采用EAF-AOD 两步冶炼法冶炼，废钢、合金料和其它原料首先在电弧炉（EAF）中进行初步熔炼得到液态钢，然后采用氩氧脱碳炉（AOD炉）对钢液进行二次熔炼。 不锈钢渣主要分为EAF渣和AOD渣。不锈钢渣在水泥应用中仍存在胶凝活性较差、f-CaO和f-MgO引起安定性不良、Cr6+毒性等问题 , 这些问题直接影响了不锈钢渣的资源化利用率。
查阅文献（1）高朝辉，张延玲，武绍文，等人在2022年第6期《炼钢》杂志上公布了题为“粉煤灰改质AOD渣胶凝性能的研究”的论文，文中有“AOD渣与粉煤灰（粉煤灰掺比分别为15%、25%和35%） 混合后放置于氧化铝坩埚，在BCMT-1700℃竖炉中加热至1400℃，加热速率为5℃/min 。在1400℃恒温1h后水淬得到改质AOD渣，”的内容表述；（2）朱茂兰，熊家春 ，胡志彪，等人在2016年第2期《有色冶金与设计》杂志上公布了题为“铜渣中铜铁资源化利用研究进展”的论文，文中有“铜渣是一种重要的二次资源，铜渣中铜、铁含量均高于矿石品位。铜渣的处理方法主要是火法贫化法和浮选法，均能较好地富集、分离铜渣中的铜组分，已实现了工业化生产；对于提铜尾矿的处理，尤其是回收铁的研究，正处于发展阶段，相关工艺技术仍需开发和完善。如何对铜渣资源化、产业化利用，综合回收渣中有价成分，解决现有技术存在的问题，是今后高效、清洁地利用铜渣资源所必须克服的困难。”的内容表述；（3）王苗，杨双平，庞锦琨，等人在2019年第一期《矿冶工程》杂志上公布了题为：“火法铜渣改质还原提铁试验研究”的论文，文中有：“为有效回收铜渣中有价金属铁，模拟链篦机-回转窑工艺对火法铜渣进行了提铁试验研究。结果表明，含铁量为 40.2%的铜渣，配加2%的B型添加剂，成球性能良好，且生球指标在碱度适宜条件下优良; 采用模拟链篦机-回转窑工艺进行造球、熔炼试验，在碱度1.2、配碳量为理论碳当量的1.5倍、1450℃下熔炼50min，可以获得还原率79.7%、铁品位90.6%的二次铁资源”的内容表述。
钢渣是炼钢过程中的副产物。液态转炉钢渣的温度在1350℃～1750℃之间，液态钢渣中含有大量的物理热难以利用，并且钢渣的碱度较高，钢渣中含有的f-CaO和f-MgO影响了钢渣的资源化利用的安全性。已有的研究和实践证明，对于液态钢渣的在线调质，是优化钢渣资源化利用过程中安全性能的最佳工艺方法。目前利用钢渣在线调质优化转炉钢渣的性能的技术研究已有大量的文献公开。查阅文献（1）许莹，王巧玲，胡晨光，张孜孜在2019年第2期《矿产综合利用》杂志上公布了题为“液态钢渣在线重构技术研究进展”的论文，文中有：“本文简述了钢渣的的特性及存在的问题，并重点综述液态钢渣在线重构中调质组分、温度制度、冷却制度、气氛制度、均混制度、工艺设备以及热力学与动力学研究对重构钢渣胶凝活性和体积安定性的影响；最后针对于钢渣在线重构所存在的问题及钢铁行业中较先进的技术展望钢渣在线重构的发展趋势。”，文中没有提及利用转炉钢渣处理二次铝灰的内容；（2）华南理工大学的宫晨琛等人在2010年第11期的《硅酸盐学报》杂志上，公布了题为“电炉还原渣对转炉钢渣的重构机理”的论文，文中有“电炉还原渣的掺入为转炉钢渣的重构补充了钙源，促进了转炉钢渣中硅铝惰性组分的解体和活性胶凝矿物C2S、C3S和C12A7的生成，为重构钢渣提供了活性来源”的内容表述；
根据以上的内容表述可知，目前还没有利用AOD钢渣资源化利用铜渣的工艺方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用AOD高温钢渣资源化利用铜渣的方法，利用以废治废原则，实现了二次铝灰、废弃硼化玻璃、铜渣多种固废共同资源化利用和无害化转化的工艺目的，环保效益巨大。
本发明采用的技术方案是，一种利用AOD高温钢渣资源化利用铜渣的方法，按照下列步骤实施：
1）、将铜渣拉运到干粉造球机生产线待用，其中铜渣中TFe>30%；
2）、将二次铝灰其中Al2O3>40%和AlN>1、膨胀石墨其中C>80%拉运到造球生产线待用；
3）、采购废弃的硼化玻璃，破碎到3mm以下，拉运到造球生产线待用；
4）、将上述的铜渣、膨胀石墨、二次铝灰、硼化玻璃按照质量百分数65：20：10：5的比例混匀后，在高压干粉压球机上生产成为15-30mm的球团，拉运到AOD出渣生产线待用；
5）、AOD出渣时，随钢渣渣流向渣罐中加入以上球团，每吨AOD钢渣加入球团量在150-350kg，加入量随AOD钢渣的温度调整：当AOD钢渣的温度低于1550℃，每吨AOD钢渣中加入所述球团150-250kg；当AOD钢渣的温度大于1550℃，加入所述球团量控制在250-350kg；
6）以上操作结束后，AOD钢渣按照传统的工艺处理，在钢渣的破碎生产线磁选回收具有磁性的Fe、Ni混合物，在筛分生产线回收Cu、Cr重金属，返回冶炼工序资源化利用，尾渣作为矿渣微粉、水泥生产、道路工程、建材生产领域的原料资源化利用。
本发明是将铜渣与二次铝灰、膨胀石墨、废弃的含硼玻璃粉末混合后利用干粉造球机造球，在AOD出渣时，加入到渣罐中，利用钢渣质热耦合技术和焙烧磁化原理，还原铜渣中的含铁氧化物，利用铜渣中解离出的SiO2、含硼玻璃中的SiO2,铝灰中的Al2O3，与AOD钢渣中的f-CaO、f-MgO发生成渣反应，消除AOD钢渣中的不稳定因素，利用废弃硼化玻璃中的硼化物抑制AOD钢渣中2CaO•SiO2的相变转化，消除AOD钢渣的粉化污染问题，然后按照传统的钢渣处理工艺，待钢渣冷却到室温后，破碎冷却，在钢渣的筛分磁选生产线，回收其中的铁、铬、铜等重金属元素，返回冶炼工序资源化利用，剩余的钢渣性质与炼铁渣相近，可用于矿渣微粉、水泥、建材、道路工程等领域资源化利用，实现铜渣、含硼玻璃、铝灰的资源化利用的同时，消除了铜渣中砷化物、AOD渣中高价铬、铝灰中易溶性氟化物的无害化转化。
本发明的创新点如下：
1、发明人研究了AOD钢渣的性质，发现了AOD钢渣中f-CaO的主要来源是造渣过程中加入的石灰没有参与造渣反应形成的，与转炉钢渣中f-CaO的来源有所不同，很少有3CaO•SiO2向2CaO•SiO2相变过程中产生的，根据这一发现，发明人采用二次铝灰中含有的氟化物、钠盐、钾盐熔解AOD渣中的CaO，利用钢渣质热耦合技术消除AOD钢渣中的f-CaO，利用铝灰中的Al2O3与AOD渣中的f-MgO反应，生成镁铝尖晶石，消除了AOD渣中f-MgO的不稳定因素；
2、发明人发现铁橄榄石的熔点为1200℃。当铁橄榄石的温度升高到1200℃时,固态铁橄榄石将逐渐转变成液态，解离为离子-分子共存的状态。发明人根据这一研究，利用碳热还原反应原理与铝热还原原理，添加膨胀石墨和二次铝灰，还原铜渣中的铁、铜、镍等重金属，以及AOD渣中的高价铬，其中利用膨胀石墨高温的膨胀特性，促进球团快速碎裂，参与二次成渣反应，优化钢渣质热耦合技术的反应动力学条件；
3、发明人发现，铜渣中的砷化物，在AOD钢渣中能够与钢渣中的f-CaO反应，生成砷化钙，在资源化利用后发生水化反应形成砷酸钙，达到铜渣中砷化物的无害化转化，为了实现这一工艺目的，发明人控制钢渣质热耦合技术过程中，炉渣的总体碱度控制在1.2-2.0之间。
4、发明人发现，二次铝灰中易溶性的氟化物，在钢渣质热耦合技术过程中，能够转化为难溶性的氟化钙、氟磷石灰等矿物，实现铝灰的无害化转化。
5、发明人利用硼化物能够抑制硅酸二钙β-2CaO•SiO2→γ-2CaO•SiO2的原理，利用废弃的硼化玻璃抑制硅酸二钙的相变反应，减少了AOD炉渣低温粉化引起的污染问题。
本发明的有益贡献有以下几点：1、铜渣是铜冶炼工序产生的废弃物，含有大量的重金属，难以资源化利用。本发明利用钢渣质热耦合技术，解决了铜渣的资源化利用的行业难题，实现了有色冶炼与不锈钢生产领域的融合发展；2、AOD钢渣低温粉化严重，钢渣的资源化利用过程中存在较多不稳定因素，本发明利用以废治废原则，实现了二次铝灰、废弃硼化玻璃、铜渣多种固废共同资源化利用和无害化转化的工艺目的，环保效益巨大。
实施方式
本发明的实施以某厂120吨AOD转炉为例：
一种利用AOD高温钢渣资源化利用铜渣的方法，按照下列步骤实施：
1）、将铜渣拉运到干粉造球机生产线待用，其中铜渣中TFe>30%；
2）、将二次铝灰其中Al2O3>40%和AlN>1、膨胀石墨其中C>80%拉运到造球生产线待用；
3）、采购废弃的硼化玻璃，破碎到3mm以下，拉运到造球生产线待用；
4）、将上述的铜渣、膨胀石墨、二次铝灰、硼化玻璃按照质量百分数65：20：10：5的比例混匀后，在高压干粉压球机上生产成为15-30mm的球团，拉运到AOD出渣生产线待用；
5）、AOD出渣时，随钢渣渣流向渣罐中加入以上球团，每吨AOD钢渣加入球团量在150-350kg，加入量随AOD钢渣的温度调整：当AOD钢渣的温度低于1550℃，每吨AOD钢渣中加入所述球团150-250kg；当AOD钢渣的温度大于1550℃，加入所述球团量控制在250-350kg；
6）以上操作结束后，AOD钢渣按照传统的工艺处理，在钢渣的破碎生产线磁选回收具有磁性的Fe、Ni混合物，在筛分生产线回收Cu、Cr重金属，返回冶炼工序资源化利用，尾渣作为矿渣微粉、水泥生产、道路工程、建材生产领域的原料资源化利用。
Claims (1)
1.一种利用AOD高温钢渣资源化利用铜渣的方法，其特征在于按照下列步骤实施：
1）、将铜渣拉运到干粉造球机生产线待用，其中铜渣中TFe>30%；
2）、将二次铝灰其中Al2O3>40%和AlN>1、膨胀石墨其中C>80%拉运到造球生产线待用；
3）、采购废弃的硼化玻璃，破碎到3mm以下，拉运到造球生产线待用；
4）、将上述的铜渣、膨胀石墨、二次铝灰、硼化玻璃按照质量百分数65：20：10：5的比例混匀后，在高压干粉压球机上生产成为15-30mm的球团，拉运到AOD出渣生产线待用；
5）、AOD出渣时，随钢渣渣流向渣罐中加入以上球团，每吨AOD钢渣加入球团量在150-350kg，加入量随AOD钢渣的温度调整：当AOD钢渣的温度低于1550℃，每吨AOD钢渣中加入所述球团150-250kg；当AOD钢渣的温度大于1550℃，加入所述球团量控制在250-350kg；
6）以上操作结束后，AOD钢渣按照传统的工艺处理，在钢渣的破碎生产线磁选回收具有磁性的Fe、Ni混合物，在筛分生产线回收Cu、Cr重金属，返回冶炼工序资源化利用，尾渣作为矿渣微粉、水泥生产、道路工程、建材生产领域的原料资源化利用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311310349.0A CN117265283A (zh) | 2023-10-11 | 2023-10-11 | 一种利用aod高温钢渣资源化利用铜渣的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311310349.0A CN117265283A (zh) | 2023-10-11 | 2023-10-11 | 一种利用aod高温钢渣资源化利用铜渣的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117265283A true CN117265283A (zh) | 2023-12-22 |
Family
ID=89212143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311310349.0A Pending CN117265283A (zh) | 2023-10-11 | 2023-10-11 | 一种利用aod高温钢渣资源化利用铜渣的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117265283A (zh) |
-
2023
- 2023-10-11 CN CN202311310349.0A patent/CN117265283A/zh active Pending
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