CN117965824A - 一种钢渣加工处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢渣加工技术领域，公开了一种钢渣加工处理工艺，包括S1、将钢渣置于高温熔融装置中，将其加热至高温状态；S2、在高温状态下，使钢渣完全熔化，并通过加入药剂促进熔融过程；S3、分离熔融钢渣中的金属和非金属成分；S4、回收利用分离出的金属成分，并通过再次冶炼、再加工和直接用于生产新材料。本发明通过引入药剂和多个分离步骤，可以实现对钢渣中各种成分的精确控制。通过调整药剂的种类和用量，以及优化分离步骤的顺序和参数，可以实现对特定金属和非金属成分的选择性分离。这有助于提高分离效率和产品质量，同时，引入废气废水处理步骤，可以有效控制和处理产生的有害气体和废水，减少对环境和人体健康的风险。
Description
技术领域
本发明涉及钢渣加工技术领域，具体为一种钢渣加工处理工艺。
背景技术
钢渣是在钢铁冶炼过程中产生的副产品，它包含了金属和非金属成分。传统的钢渣处理方法主要采用物理和化学方法进行分离和处理。例如，常见的物理方法包括磁选、重力分离和筛分等，化学方法则包括溶解剂浸出和酸洗等。然而，这些传统方法存在以下缺陷：
低效分离和回收利用：传统方法在高温状态下无法充分熔化钢渣，导致金属和非金属成分难以有效分离。同时，传统方法对于特定金属成分的选择性分离效果较差，无法满足不同行业对材料成分的要求。这导致了钢渣中有价值成分的浪费和损失。
资源浪费和环境污染：传统方法中，对钢渣的处理往往只是简单地丢弃或填埋，造成了资源的浪费。此外，钢渣中含有一些有害物质，如重金属和有机物，传统方法无法有效处理和转化这些有害物质，导致环境污染和健康风险。
低工艺效能和经济效益：传统方法在工艺效能和经济效益方面表现不佳。由于分离效率低、产品质量差，需要大量的能源和原材料消耗来进行后续处理。同时，传统方法对产生的废气和废水处理不充分，无法满足环保要求。这导致了工艺效能低下和成本增加。
为此，本发明特提供一种钢渣加工处理工艺，来解决现有技术的不足。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种钢渣加工处理工艺，解决了传统的钢渣处理方法存在着低效分离和回收利用、资源浪费和环境污染的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种钢渣加工处理工艺，包括以下步骤：
S1、将钢渣置于高温熔融装置中，将其加热至高温状态；
S2、在高温状态下，使钢渣完全熔化，并通过加入药剂促进熔融过程；
S3、分离熔融钢渣中的金属和非金属成分，具体包括以下步骤：
S3-1、将熔融钢渣倒入预处理设备中，进行初步处理，用于去除大颗粒杂质和固体残留物；
S3-2、将经过初步处理的钢渣转移到磁选装置中，通过磁性差异，使磁性金属成分受到吸引并沉积于磁选装置中；
S3-3、分离后的钢渣经过磁选后，将剩余的非金属成分转移到重力分离装置中，温度控制在400°C至1200°C之间，冷却速度控制在1°C/min至10°C/min之间，使密度较高的金属成分沉降或浮起，而密度较低的非金属成分则分布在上层或下层；
S3-4、通过引入溶解剂，将重力分离后的非金属成分进行浸出，选择适当的溶剂，使特定的金属成分溶解到溶液中，而非金属成分保持固态，通过过滤将溶液中的金属成分与非金属成分进行分离；
S4、回收利用分离出的金属成分，并通过再次冶炼、再加工和直接用于生产新材料。
优选的，所述高温状态为1800°C至2200°C，所述熔融装置为电弧炉或感应炉。
优选的，所述药剂为氧化剂、还原剂、矿化剂中的一种或多种，所述氧化剂为氧化铁、过氧化氢和重铬酸钾中的一种或多种，所述还原剂为氢气或亚硫酸钠，所述矿化剂为石灰石或碳酸钠。
优选的，所述S3步骤中，所述磁选装置为高梯度磁选机、磁性滚筒磁选机和磁性板磁选机中的一种，所述重力分离装置为离心机、沉降槽和重力表中的一种。
优选的，所述溶解剂为酸性溶剂、碱性溶剂、有机溶剂中的一种或多种。
优选的，一种钢渣加工处理工艺，还包括钢渣预处理步骤，所述钢渣预处理步骤包括钢渣的粉碎、筛分、磁选或其他物理和化学处理，用以增加钢渣的表面积、改变其物理性质或去除杂质。
优选的，所述再次冶炼包括火法冶炼和湿法冶炼，所述再加工包括粉碎、熔炼和压制，所述直接用于生产新材料包括制备砖块、建筑材料和路基材料。
优选的，一种钢渣加工处理工艺，还包括对废气和废水处理步骤，所述废气处理包括脱硫、脱氮和除尘，所述废水处理包括沉淀、过滤和中和，用以对废气和废水处理。
本发明提供了一种钢渣加工处理工艺。具备以下有益效果：
本发明通过引入药剂和多个分离步骤，可以实现对钢渣中各种成分的精确控制。通过调整药剂的种类和用量，以及优化分离步骤的顺序和参数，可以实现对特定金属和非金属成分的选择性分离。这有助于提高分离效率和产品质量，并满足不同行业对材料成分的要求。
本发明通过在高温状态下进行钢渣处理，可以将钢渣中的有害物质（如重金属和有机物）在高温下分解和转化，降低了有害物质的毒性和危险性。同时，引入废气废水处理步骤，可以有效控制和处理产生的有害气体和废水，减少对环境和人体健康的风险。这有助于保障工作人员和周围社区的安全。
本发明采用高温状态和熔融装置，通过充分熔化钢渣实现金属和非金属成分的高效分离。引入药剂和多个分离步骤提高了分离效率和选择性。同时对分离出的金属成分进行再次冶炼、再加工和直接用于生产新材料，实现了对金属资源的有效回收利用。这减少了对原始矿石的依赖，降低了资源消耗，并具有环境保护的效益。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
实施例一：
本发明实施例提供一种钢渣加工处理工艺，包括以下步骤：
S1、将钢渣置于高温熔融装置中，将其加热至高温状态，高温状态下，钢渣完全熔化，变为可流动的液态状态；
S2、在高温状态下，使钢渣完全熔化，并通过加入药剂促进熔融过程，药剂可以改变钢渣的物化性质，使其更易于处理和分离；
S3、分离熔融钢渣中的金属和非金属成分，具体包括以下步骤：
S3-1、将熔融钢渣倒入预处理设备中，进行初步处理，用于去除大颗粒杂质和固体残留物，这个步骤旨在去除钢渣中的大颗粒杂质和固体残留物，使钢渣更纯净；
S3-2、将经过初步处理的钢渣转移到磁选装置中，通过磁性差异，使磁性金属成分受到吸引并沉积于磁选装置中，这样现磁性金属和非磁性金属的分离；
S3-3、分离后的钢渣经过磁选后，将剩余的非金属成分转移到重力分离装置中，温度控制在400°C，冷却速度控制在1°C/min，使密度较高的金属成分沉降或浮起，而密度较低的非金属成分则分布在上层或下层，这样可以实现金属和非金属的物理分离；
S3-4、通过引入溶解剂，将重力分离后的非金属成分进行浸出，选择适当的溶剂，使特定的金属成分溶解到溶液中，而非金属成分保持固态，通过过滤将溶液中的金属成分与非金属成分进行分离；
S4、回收利用分离出的金属成分，并通过再次冶炼、再加工和直接用于生产新材料。
高温状态为1800°C，熔融装置为电弧炉。
药剂为氧化剂、还原剂和矿化剂，氧化剂为氧化铁，还原剂为氢气，矿化剂为石灰石。
氧化剂：氧化剂用于提高钢渣的氧化性能，促进熔融过程。该实施例中，使用的氧化剂是氧化铁。氧化铁可以提供额外的氧气，加速钢渣的氧化反应。
还原剂：还原剂用于减少钢渣中的氧化物含量，实现还原反应。该实施例中，还原剂是氢气。氢气可以与钢渣中的氧化物发生化学反应，将其还原为金属或更低价态的化合物。
矿化剂：矿化剂用于调节钢渣的成分和性质，提高其处理和分离的效果。该实施例中，使用的矿化剂是石灰石。石灰石可以提供钙、镁等金属离子，调节钢渣的化学平衡和粘度，改善处理过程。
通过合理控制药剂的添加量和反应条件，可以实现钢渣的熔融、分离和纯化，进一步提高金属回收利用率和产品质量。
S3步骤中，磁选装置为高梯度磁选机，将经过初步处理的钢渣转移到高梯度磁选机中进行磁选。高梯度磁选机利用强磁场和梯度磁场的作用，将磁性金属成分吸附在磁棒或磁网上，实现磁性金属和非磁性金属的分离。通过调节磁场强度和梯度，可以控制磁性金属的吸附和释放，实现有效的分离效果。
重力分离装置为离心机，将分离后的钢渣转移到离心机中进行重力分离。离心机利用离心力的作用，使密度较高的金属成分沉降或浮起，而密度较低的非金属成分则分布在上层或下层。通过控制离心机的转速和冷却速度，可以实现金属和非金属的物理分离。分离后的金属和非金属可以通过不同的出口进行收集和处理。
溶解剂为酸性溶剂、碱性溶剂和有机溶剂。
酸性溶剂：酸性溶剂用于溶解钢渣中的碱性金属氧化物或碱性土壤金属氧化物等碱性成分。常见的酸性溶剂可以是盐酸、硫酸等酸性溶液。通过与碱性成分发生酸碱中和反应，将其溶解或转化为可溶性的盐类，实现钢渣中碱性成分的去除或转化。
碱性溶剂：碱性溶剂用于溶解钢渣中的酸性金属氧化物或酸性土壤金属氧化物等酸性成分。常见的碱性溶剂可以是氢氧化钠、氢氧化钙等碱性溶液。通过与酸性成分发生酸碱中和反应，将其溶解或转化为可溶性的盐类，实现钢渣中酸性成分的去除或转化。
有机溶剂：有机溶剂用于溶解钢渣中的有机物质或有机成分。常见的有机溶剂可以是醇类、酮类、醚类等有机溶液。通过与有机成分发生溶解作用，将其溶解或转移至有机相中，实现钢渣中有机物质的去除或分离。
一种钢渣加工处理工艺，还包括钢渣预处理步骤，钢渣预处理步骤包括钢渣的粉碎、筛分、磁选或其他物理和化学处理，用以增加钢渣的表面积、改变其物理性质或去除杂质。
钢渣粉碎：将原始钢渣进行机械粉碎，使其颗粒尺寸变小，增加表面积。通常使用颚式破碎机、冲击破碎机、球磨机等设备进行粉碎操作。
筛分：通过筛分操作，将粉碎后的钢渣按照不同的颗粒尺寸进行分级，分离出不同粒度的颗粒。常见的筛分设备包括振动筛、滚筒筛等。
磁选或其他物理和化学处理：根据钢渣的成分和特性，可以采用磁选或其他物理和化学处理方法进行进一步处理。如果钢渣中存在磁性金属成分，可以使用磁选设备如高梯度磁选机进行磁选操作，将磁性金属与非磁性金属分离。此外，还可以采用其他物理和化学方法，如重力分离、浮选、浸出、酸洗等，用以改变钢渣的物理性质、去除杂质或转化成其他有用的物质。
再次冶炼包括火法冶炼和湿法冶炼，再加工包括粉碎、熔炼和压制，直接用于生产新材料包括制备砖块、建筑材料和路基材料。
火法冶炼：通过高温加热，将钢渣中的金属氧化物还原为金属。常见的火法冶炼方法包括电弧炉冶炼、高炉冶炼等。
湿法冶炼：通过在化学溶液中进行反应，将钢渣中的金属溶解或转化为可溶性化合物，然后通过沉淀、电解等方法将金属还原出来。常见的湿法冶炼方法包括浸出、溶液电解等。
再加工是指对处理后的钢渣进行进一步加工和处理，以获得更高附加值的产品或材料。再加工通常包括粉碎、熔炼和压制等步骤：
粉碎：对处理后的钢渣进行进一步细碎，得到所需的颗粒尺寸。粉碎可以使用颚式破碎机、冲击破碎机等设备进行。
熔炼：将粉碎后的钢渣进行高温熔化，以使其成分重新组合或与其他材料共熔，从而获得新的金属合金或材料。熔炼通常使用电炉、炉底吹炼等设备进行。
压制：将熔融后的钢渣或加工后的颗粒进行压制，以制备成具有特定形状和性能的产品。常见的压制方法包括压力成型、挤压、注塑等
直接用于生产新材料：经过预处理、再次冶炼或再加工后的钢渣可以直接用于生产新材料，如制备砖块、建筑材料和路基材料等。通过适当的工艺调整和配比，钢渣可以与其他原料混合，形成具有一定强度、耐久性和环境友好性的新材料。
一种钢渣加工处理工艺，还包括对废气和废水处理步骤，废气处理包括脱硫、脱氮和除尘，废水处理包括沉淀、过滤和中和，用以对废气和废水处理。
废气处理：废气处理是指对加工过程中产生的废气进行净化和处理，以降低对环境的影响。废气处理通常包括脱硫、脱氮和除尘等步骤：
脱硫：钢渣加工过程中产生的废气中可能含有二氧化硫等硫化物。脱硫操作旨在去除废气中的硫化物，减少大气污染物的排放。常见的脱硫方法包括湿法脱硫、干法脱硫等。
脱氮：钢渣加工过程中产生的废气中可能含有氮氧化物等氮化物。脱氮操作旨在减少废气中的氮化物排放，防止大气污染。常见的脱氮方法包括选择性催化还原法、吸收法等。
除尘：钢渣加工过程中产生的废气中可能含有固体颗粒物、烟尘等。除尘操作旨在去除废气中的固体颗粒物，减少颗粒物对环境的影响。常见的除尘方法包括静电除尘、布袋除尘等
废水处理：废水处理是指对加工过程中产生的废水进行净化和处理，以防止水体污染。废水处理通常包括沉淀、过滤和中和等步骤：
沉淀：将废水中的悬浮物通过重力沉降使其沉淀下来。通过沉淀操作可以有效去除废水中的固体颗粒和悬浮物。
过滤：将经过沉淀的废水通过过滤介质进行过滤，进一步去除悬浮物和细小颗粒。常见的过滤方法包括压滤、真空过滤等。
中和：针对废水中存在的酸性或碱性成分，采用适当的中和剂进行中和处理，使废水的pH值达到合适的范围，以减少对水体的危害。常见的中和剂包括石灰、氢氧化钠等。
实施例二：
本发明实施例提供一种钢渣加工处理工艺，包括以下步骤：
S1、将钢渣置于高温熔融装置中，将其加热至高温状态，高温状态下，钢渣完全熔化，变为可流动的液态状态；
S2、在高温状态下，使钢渣完全熔化，并通过加入药剂促进熔融过程，药剂可以改变钢渣的物化性质，使其更易于处理和分离；
S3、分离熔融钢渣中的金属和非金属成分，具体包括以下步骤：
S3-1、将熔融钢渣倒入预处理设备中，进行初步处理，用于去除大颗粒杂质和固体残留物，这个步骤旨在去除钢渣中的大颗粒杂质和固体残留物，使钢渣更纯净；
S3-2、将经过初步处理的钢渣转移到磁选装置中，通过磁性差异，使磁性金属成分受到吸引并沉积于磁选装置中，这样现磁性金属和非磁性金属的分离；
S3-3、分离后的钢渣经过磁选后，将剩余的非金属成分转移到重力分离装置中，温度控制在400°C，冷却速度控制在1°C/min，使密度较高的金属成分沉降或浮起，而密度较低的非金属成分则分布在上层或下层，这样可以实现金属和非金属的物理分离；
S3-4、通过引入溶解剂，将重力分离后的非金属成分进行浸出，选择适当的溶剂，使特定的金属成分溶解到溶液中，而非金属成分保持固态，通过过滤将溶液中的金属成分与非金属成分进行分离；
S4、回收利用分离出的金属成分，并通过再次冶炼、再加工和直接用于生产新材料。
高温状态为2200°C，熔融装置为感应炉。
药剂为氧化剂、还原剂和矿化剂，氧化剂为过氧化氢，还原剂为亚硫酸钠，矿化剂为碳酸钠。
过氧化氢作为氧化剂，具有强氧化性能，可以在高温状态下促进钢渣的熔融过程，并改变钢渣的物化性质，使其更易于处理和分离。
亚硫酸钠作为还原剂，可以在反应中接受氧化剂的氧，从而发生还原反应。在钢渣加工处理中，亚硫酸钠可以与一些金属氧化物发生还原反应，将其还原为相应的金属。
碳酸钠作为矿化剂，可以在高温条件下与钢渣中的一些杂质反应，形成相对稳定的矿化产物。这有助于降低钢渣中杂质的含量，并改善钢渣的物理性质，使其更易于分离和处理。
使用这些药剂可以调节钢渣的化学成分和物理性质，从而实现更有效的分离和处理过程。在具体的操作中，需要根据钢渣的成分和处理要求，确定药剂的添加量和操作条件，以达到预期的效果。
S3步骤中，磁选装置为磁性滚筒磁选机，重力分离装置为重力表。
磁性滚筒磁选机是一种常用的磁选设备，利用磁性差异来分离具有磁性的金属物质和非磁性的非金属物质。在这个过程中，通过磁性滚筒磁选机的磁场作用，磁性金属成分会受到吸引并沉积于磁性滚筒上，而非磁性金属成分则会被排除出去，实现磁性金属和非磁性金属的分离。
重力表是一种根据物料的密度差异进行分离的设备。在钢渣加工处理中，通过控制温度和冷却速度，使得密度较高的金属成分沉降或浮起，而密度较低的非金属成分则分布在上层或下层。这样就能够实现金属和非金属的物理分离。
这两种设备的使用可以有效地进行磁性金属和非磁性金属的分离，从而提高钢渣的回收利用率。在具体操作中，需要根据钢渣的性质和处理要求，选择合适的设备和调整操作条件，以达到预期的分离效果。
溶解剂为酸性溶剂和碱性溶剂。
一种钢渣加工处理工艺，还包括钢渣预处理步骤，钢渣预处理步骤包括钢渣的粉碎、筛分、磁选或其他物理和化学处理，用以增加钢渣的表面积、改变其物理性质或去除杂质。
再次冶炼包括火法冶炼和湿法冶炼，再加工包括粉碎、熔炼和压制，直接用于生产新材料包括制备砖块、建筑材料和路基材料。
一种钢渣加工处理工艺，还包括对废气和废水处理步骤，废气处理包括脱硫、脱氮和除尘，废水处理包括沉淀、过滤和中和，用以对废气和废水处理。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种钢渣加工处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将钢渣置于高温熔融装置中，将其加热至高温状态；
S2、在高温状态下，使钢渣完全熔化，并通过加入药剂促进熔融过程；
S3、分离熔融钢渣中的金属和非金属成分，具体包括以下步骤：
S3-1、将熔融钢渣倒入预处理设备中，进行初步处理，用于去除大颗粒杂质和固体残留物；
S3-2、将经过初步处理的钢渣转移到磁选装置中，通过磁性差异，使磁性金属成分受到吸引并沉积于磁选装置中；
S3-3、分离后的钢渣经过磁选后，将剩余的非金属成分转移到重力分离装置中，温度控制在400°C至1200°C之间，冷却速度控制在1°C/min至10°C/min之间，使密度较高的金属成分沉降或浮起，而密度较低的非金属成分则分布在上层或下层；
S3-4、通过引入溶解剂，将重力分离后的非金属成分进行浸出，选择适当的溶剂，使特定的金属成分溶解到溶液中，而非金属成分保持固态，通过过滤将溶液中的金属成分与非金属成分进行分离；
S4、回收利用分离出的金属成分，并通过再次冶炼、再加工和直接用于生产新材料。
2.根据权利要求1所述的一种钢渣加工处理工艺，其特征在于，所述高温状态为1800°C至2200°C，所述熔融装置为电弧炉或感应炉。
3.根据权利要求1所述的一种钢渣加工处理工艺，其特征在于，所述药剂为氧化剂、还原剂、矿化剂中的一种或多种，所述氧化剂为氧化铁、过氧化氢和重铬酸钾中的一种或多种，所述还原剂为氢气或亚硫酸钠，所述矿化剂为石灰石或碳酸钠。
4.根据权利要求1所述的一种钢渣加工处理工艺，其特征在于，所述S3步骤中，所述磁选装置为高梯度磁选机、磁性滚筒磁选机和磁性板磁选机中的一种，所述重力分离装置为离心机、沉降槽和重力表中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种钢渣加工处理工艺，其特征在于，所述溶解剂为酸性溶剂、碱性溶剂、有机溶剂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种钢渣加工处理工艺，其特征在于，还包括钢渣预处理步骤，所述钢渣预处理步骤包括钢渣的粉碎、筛分、磁选或其他物理和化学处理，用以增加钢渣的表面积、改变其物理性质或去除杂质。
7.根据权利要求1所述的一种钢渣加工处理工艺，其特征在于，所述再次冶炼包括火法冶炼和湿法冶炼，所述再加工包括粉碎、熔炼和压制，所述直接用于生产新材料包括制备砖块、建筑材料和路基材料。
8.根据权利要求1所述的一种钢渣加工处理工艺，其特征在于，还包括对废气和废水处理步骤，所述废气处理包括脱硫、脱氮和除尘，所述废水处理包括沉淀、过滤和中和，用以对废气和废水处理。
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