[發(fā)明專利]鋼渣碳酸化處理方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710038385.0
• 申請日: 2007-03-23
• 公開（公告）號: CN101269920A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董曉丹;陳榮歡;石洪志
• 申請（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C04B5/00
• 分類號: C04B5/00
• 代理公司: 上海三和萬國知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 章鳴玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固體廢棄物資源化利用領(lǐng)域，具體涉及鋼渣的改性處理。

背景技術(shù)

鋼渣，特別是轉(zhuǎn)爐渣，是鋼鐵工業(yè)中產(chǎn)生量最大的固體廢棄物之一，鋼渣的環(huán)境友好型處置及資源化在一定程度上影響著全球的生態(tài)環(huán)境及鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。但是到目前為止，鋼渣的綜合利用渠道比較單一，廠內(nèi)利用主要是做高爐、轉(zhuǎn)爐原料；廠外主要用于道路工程、建材原料、鋼渣肥料及填坑造地等，利用附加值較低。另外，還有大量鋼渣未得到及時處理和利用。尤其是轉(zhuǎn)爐鋼渣中含有大量游離氧化鈣，遇水會發(fā)生水化作用，發(fā)生體積膨脹，性質(zhì)不穩(wěn)定，因而成為制約轉(zhuǎn)爐鋼渣資源化利用的瓶頸。轉(zhuǎn)爐鋼渣成分見表1。

表1轉(zhuǎn)爐鋼渣的化學(xué)成分(％)

通常來說，鋼渣排放量約占粗鋼產(chǎn)量的12-15％，按2005年中國粗鋼產(chǎn)量3.49億噸計算(中國鋼鐵協(xié)會2006年發(fā)布的信息)，則2005年一年鋼渣產(chǎn)生量將至少有4200萬噸。若通過將鋼渣(特別是轉(zhuǎn)爐鋼渣)進(jìn)行改性來消減游離氧化鈣導(dǎo)致的強(qiáng)堿性，使其性質(zhì)穩(wěn)定下來，那么對于鋼鐵行業(yè)中主要副產(chǎn)物-鋼渣(特別是轉(zhuǎn)爐鋼渣)的應(yīng)用無疑是一個重大的技術(shù)突破，尤其是大大拓寬了轉(zhuǎn)爐鋼渣的資源再利用領(lǐng)域。

國內(nèi)外專利文獻(xiàn)中公開了以下幾種轉(zhuǎn)爐鋼渣穩(wěn)定化的方法：

US5569314和CA2167334采用兩段法：第一段是在溫度為100-400℃范圍內(nèi)，將鋼渣進(jìn)行熱力學(xué)水合作用；第二段是在溫度為500-900℃范圍內(nèi)，使水合作用后的鋼渣與二氧化碳?xì)怏w發(fā)生反應(yīng)。這樣處理后，鋼渣中的游離氧化鈣完全轉(zhuǎn)化成碳酸鈣。然后將改性后的鋼渣產(chǎn)品應(yīng)用于道路建設(shè)。

KR2002050429公開的方法系將粒徑小于25mm的鋼渣置于含3％-30％二氧化碳的尾氣中，放置最少2天。然后將穩(wěn)定化后的鋼渣作為人造礁石或防浪堤材料使用，這樣可防止鋼渣放入水中后pH突然升高。

JP2000350976則將鋼渣先進(jìn)行酸浸，然后在高濕度條件下用二氧化碳水溶液將其碳酸化，碳酸化穩(wěn)定后的鋼渣用于道路表面材料或建筑工程。

以上方法均需要較長的時間進(jìn)行碳酸化處理。到目前為止，尚未見在短時間內(nèi)即完成鋼渣中游離氧化鈣完全碳酸化的報道。

因此，本發(fā)明的目的是提供一種快速鋼渣碳酸化處理方法。

發(fā)明概述

本發(fā)明提供的鋼渣碳酸化處理方法包括：在沸騰床反應(yīng)器中，在350-800℃、0.1-3.6大氣壓和水蒸氣含量5-25％的條件下，使粒徑≤15mm的鋼渣與CO₂氣體反應(yīng)2-12小時。

沸騰床反應(yīng)器由自動控制系統(tǒng)和加熱爐控制溫度。

作為碳酸化原料的鋼渣采用以篩分機(jī)篩分得到的粒徑≤15mm的顆粒。

碳酸化的氣源采用工業(yè)廢氣、煙道氣(有效成分為CO₂，氣體溫度在100℃以上并含有一定的水蒸氣)，或瓶裝二氧化碳?xì)怏w配水蒸汽發(fā)生器。

作為碳酸化氣源的瓶裝二氧化碳?xì)怏w經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)入沸騰床反應(yīng)器。

作為碳酸化氣源的氣體用壓力穩(wěn)定器控制壓力。

發(fā)明詳述

本發(fā)明提供的鋼渣碳酸化處理方法采用沸騰床反應(yīng)器。該反應(yīng)器由自動控制系統(tǒng)和加熱爐控制溫度，反應(yīng)器可以在立式和臥式之間自由轉(zhuǎn)換。沸騰反應(yīng)進(jìn)行時采取立式，反應(yīng)結(jié)束后傾倒物料時，采取臥式。

首先在沸騰床反應(yīng)器中填裝鋼渣，然后啟動加熱爐對物料進(jìn)行加熱。當(dāng)溫度升至預(yù)置的反應(yīng)溫度時，打開二氧化碳?xì)庠春退魵獍l(fā)生器開關(guān)進(jìn)行供氣，供氣量以使反應(yīng)器中的物料處于沸騰狀態(tài)為準(zhǔn)。鋼渣物料在沸騰床反應(yīng)器中的沸騰狀態(tài)，使鋼渣與二氧化碳和水蒸氣充分接觸并快速反應(yīng)，鋼渣中的游離氧化鈣轉(zhuǎn)化成碳酸鈣，完成轉(zhuǎn)爐鋼渣性質(zhì)的穩(wěn)定化，堿性得到充分消減。本發(fā)明可以根據(jù)鋼渣的不同用途，控制不同的反應(yīng)條件，達(dá)到不同的碳酸化程度。

具體的反應(yīng)參數(shù)為：

反應(yīng)器內(nèi)溫度：350-800℃???????鋼渣粒徑范圍：小于15mm

反應(yīng)系統(tǒng)的壓力：0.1-3.5atm????反應(yīng)時間：2h-12h

水蒸氣通入量：5％-25％

反應(yīng)結(jié)束后，將沸騰床反應(yīng)器調(diào)至臥式，倒出碳酸化鋼渣備用。

為了提高碳酸化的效率，作為碳酸化原料的鋼渣宜采用小顆粒狀鋼渣，一般采用篩分機(jī)進(jìn)行篩分，得到粒徑≤15mm的顆粒。