[發明專利]堆存EAF不銹鋼渣的處理方法

有效

• 申請號: 201510565139.5
• 申請日: 2015-09-08
• 公開（公告）號: CN105039617B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 李俊國;曾亞南
• 申請（專利權）人: 華北理工大學
• 主分類號: C21B3/06
• 分類號: C21B3/06
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司13108
• 代理人: 李桂芳

技術領域

本發明涉及一種鋼渣的處理方法，尤其是一種堆存EAF不銹鋼渣的處理方法。

背景技術

2014年，中國不銹鋼粗鋼產量為2169.2萬噸，同比增長14.27%。按每3噸不銹鋼產生1噸含鉻廢物（主要包括不銹鋼渣、不銹鋼酸洗污泥等）計，含鉻廢物年產生量超過了700萬噸。目前，不銹鋼主要生產設備為電爐（Electric Arc Furnace，EAF）和氬氧脫碳爐（Argon Oxygen Decarburization，AOD），因此不銹鋼渣主要包括EAF渣和AOD渣。不銹鋼渣主要元素為Ca、Si、Mg、Al、Fe等，但由于不銹鋼渣中Cr等重金屬含量較高，其資源化利用必須綜合考慮其粉化性、穩定性和淋溶性。粉化性主要是由單斜晶β-C₂S向八面體γ-C₂S的無熱相變過程中約有12%的體積膨脹造成；穩定性由f-CaO和f-MgO水解過程中97.8%和148%的體積膨脹引起；淋溶性是指不銹鋼渣堆放或尾渣用作建筑材料后在雨水等淋溶液作用下，Cr等有毒重金屬進入水體的能力。由于鉻等重金屬淋溶，不銹鋼渣的綜合利用途徑受到制約，少量用于鋼渣水泥和建筑材料制備，而更多不銹鋼渣只能以堆存處理。

由于熔煉后期為還原性氣氛，低氧勢控制了金屬和類金屬的氧化，因此EAF不銹鋼渣中的Cr主要以金屬態和+3價形態存在，金屬態鉻通常與Ni、Fe形成合金，通過細磨和磁選進行回收，而三價鉻主要存在于Ca-Mg-Al硅酸鹽和尖晶石類礦物。很多學者認為，不僅在高溫時不銹鋼渣中Cr³⁺能夠被氧化成Cr⁶⁺，常溫狀態下該反應也具備熱力學反應條件；尤其是物料吸收水分后，CaO水解將生成氧中心更多的Ca(OH)₂，使得親氧性較強的Cr³⁺更容易被氧化為Cr⁶⁺，從而增加EAF不銹鋼渣中鉻的淋溶毒性。由于受動力學因素的影響，EAF不銹鋼渣堆存1年后Cr³⁺的氧化率在10%左右，大大增強了EAF不銹鋼渣的淋溶毒性。因此，合理處置堆存一段時間并含有一定量Cr⁶⁺的EAF不銹鋼渣，即堆存EAF不銹鋼渣，是“三廢”治理領域工作者重點關注的問題。目前，EAF不銹鋼渣無害化處理主要有三類：

（1）高溫還原法：高溫碳還原以焦炭、炭粉、木屑、煤矸石和富營養化藻類渣等做為還原劑，利用其中含有的過量C和不銹鋼渣進行高溫熔融反應，將渣中Cr⁶⁺還原為Cr³⁺，最終以玻璃態或尖晶石存在，可作為產品回收使用。除了固態還原劑，也可采用氫、甲烷、一氧化碳等氣體作為還原劑對Cr³⁺進行還原。固相高溫還原往往存在還原不徹底，氣相高溫還原又存在還原劑為可燃氣體，工藝相對復雜，否則容易造成新的污染。

（2）濕法還原法：不銹鋼渣與酸性或堿性溶液混合，并向溶液中加入含有硫酸亞鐵、堿金屬硫化物等還原性物質，將Cr⁶⁺還原為Cr³⁺，并在堿性溶液中沉淀析出Cr(OH)₃以回收循環使用。根據反應條件不同，可分為酸性還原法、堿性還原法和有機磷廢液還原法。這些方法需要消耗酸堿溶液，并產生新的污水需要處理。

（3）水泥固化法：將一定量不銹鋼渣粉配加一定量FeSO₄、FeCl₂等添加劑后加入水泥熟料，加水混合、攪拌、成型和凝固，隨著水泥的水化和凝結硬化過程，將Cr封存于水泥硬化體內而不溶出，達到穩定和無害化的目的。其缺點在于經水泥固化后由于鉻渣體積膨脹，造成水泥和混凝土的安定性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種無害化的堆存EAF不銹鋼渣的處理方法。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：其將堆存EAF不銹鋼渣與LF精煉渣混合，在還原性氣氛下精煉形成精煉終渣，精煉終渣經后處理，即可得到處理后的精煉渣。

本發明所述堆存EAF不銹鋼渣的用量為LF精煉渣和堆存EAF不銹鋼渣總重的3%～10%。

本發明所述精煉溫度為1500℃～1600℃，時間為25～50min。

本發明所述堆存EAF不銹鋼渣經干燥、磁選后與LF精煉渣混合。所述堆存EAF不銹鋼渣在100～120℃下干燥3～6h。