[發明專利]一種高溫鋼渣碳化深度安定化處理裝置及方法

在審

• 申請號: 202010773134.2
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111763786A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 吳龍;岳昌盛;彭犇;王會剛;胡天麒;吳躍東;孫健;郝以黨
• 申請（專利權）人: 中冶節能環保有限責任公司;中冶建筑研究總院有限公司
• 主分類號: C21B3/04
• 分類號: C21B3/04;C04B5/00;C04B18/14;C04B20/02
• 代理公司: 北京瑞思知識產權代理事務所(普通合伙) 11341
• 代理人: 李濤;張東山

本發明涉及一種高溫鋼渣碳化深度安定化處理裝置及方法。所述裝置包括：鋼渣罐(1)、氣孔(2)、安定罐(3)、罐門(4)、罐座(5)、氣罐(6)、氣管(7)、噴水口(11)、排氣閥(12)、安全閥(13)、防爆閥(14)和排水閥(15)，采用CO₂對高溫鋼渣進行深度安定化處理，協同水和其他酸性氣體對高溫鋼渣中游離CaO進行消解處理。工藝流程短，裝備自動化程度高，處理過程生產效率高，處理后鋼渣穩定性好，能夠大批量替代砂石材料，有利于鋼渣的資源化利用。

技術領域

本發明涉及高溫鋼渣碳化深度安定化處理裝置及方法，特別是一種鋼鐵企業煉鋼產生的高溫鋼渣進行深度安定化處理的裝置及方法。

背景技術

我國是鋼鐵生產大國，近年來鋼產量超過9億噸，占全球的一半以上。鋼渣是煉鋼過程的必然產物，每冶煉一噸鋼往往產生鋼渣120～140kg，全國年產生量總量超過1億噸。鋼渣的主要化學成分有CaO、SiO₂、FeO、Fe₂O₃等氧化物，一般轉爐鋼渣中CaO含量在40％左右，SiO₂在15～20％，鐵氧化物含量為20～25％，此外還有10％左右的殘鋼等物質。總之，鋼渣中含有大量的硅酸鈣類和鐵元素兩類物料，具有重大的資源化利用價值。

鋼渣中殘鋼往往可以通過破碎篩分磁選進行部分回收，回收所得廢鋼和磁選粉返回冶煉工序，但剩余近80％的尾渣無法高附加值利用。這些無法利用的鋼渣除部分以極低的價格流入水泥等建材領域，絕大部分仍要丟棄或堆存處理，占用土地、污染土壤和水系，嚴重威脅生態環境和居民生活安全。大量鋼渣無法有效利用堆棄不僅嚴重污染環境，更是資源的重大浪費，迫切需要開發新技術對其資源化利用價值進行提升，實現全部資源化利用。

鋼渣資源化利用主要有鋼渣粉和鋼渣混合料兩個方面。鋼渣混合料主要是道路、制磚等建筑領域利用，用于替代砂石混合料。鋼渣中往往含有1～6％的游離CaO，游離CaO和水反應產生體積膨脹現象，導致使用鋼渣生產的建材等產品產生開裂等破壞，產生安全隱患。因此穩定化處理安定性合格的鋼渣才能夠用于建筑、道路等領域。

沒有穩定化處理的鋼渣往往經數年甚至更長時間的自然陳化才能穩定，但因各地自然條件和鋼渣屬性的不同無法給出具體的陳化時間以確定鋼渣是否完全的穩定，缺乏快速高效的鋼渣深度安定化工藝技術及裝備。目前的鋼渣處理采用熱悶法能部分解決鋼渣安定性問題，但由于鋼渣的安定性問題無法徹底解決，當前鋼渣混合料僅能少量的替代砂石，且無法用作混凝土。

二氧化碳具有酸性，能夠和鋼渣中氧化鈣、氫氧化鈣、氧化鎂等堿性物質反應生成碳酸鈣等穩定物質，能夠實現鋼渣中游離CaO、MgO的消解，反應生成CaCO₃、MgCO₃，消除了鋼渣中不穩定因素。該反應也消耗了CO₂，實現儲碳功能，能夠有效降低溫室氣體排放。此外，高溫鋼渣處理過程中，鋼渣中金屬鐵、FeO遇水會產生氫氣，采用碳化法進行鋼渣深度安定化處理，能夠起到降低氫氣濃度，有利于高溫鋼渣處理生產的安全順行。

發明內容

為了解決上述問題，本發明采用碳化方式對高溫鋼渣進行深度安定化處理，可采用水、CO₂及其他酸性氣體對高溫鋼渣中游離CaO進行消解處理。該方法工藝流程短，裝備自動化程度高，處理過程環保，生產成本低，無三廢排放等優點。通過碳化深度安定化新方法大幅度縮短了鋼渣處理時間，提高了鋼渣生產效率高，處理后鋼渣穩定性好，能夠大批量替代砂石材料，有利于鋼渣的資源化利用。