一种钢渣处理剂及钢渣的回收处理方法
文献发布时间：2024-04-18 19:53:33
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，更具体地说，涉及一种钢渣处理剂及钢渣的回收处理方法。
背景技术
钢渣是炼钢工业的废渣，其排放量为粗钢产量的15％～20％，大量排放的废弃钢渣会造成资源浪费、占用土地及污染环境等问题。随着钢铁工业的发展，钢渣排放量会越来越大，消纳处理钢渣速度相比排放速度慢，导致其储量不断增大。2017年我国每年钢渣排放量约8000万t，2018年中国钢产量约11亿t，钢渣产量约1.7亿t，但其利用率却只有22％，不足30％。在资源日益紧缺的今天，如何有效、快速地处理及利用这些钢渣成为大家关注的热点。为了寻找行之有效的综合利用方法，许多研究人员就钢渣的综合利用做了很多的研究工作。随着钢渣综合利用技术的发展，钢渣已经变成一种资源，在多个行业得到推广应用，一系列钢渣产品标准的发布，为钢渣的综合利用提供了技术支撑。
经检索，中国专利申请号为202210377782.5，申请公开日为2022年7月12日，记载了一种转炉钢渣的热闷处理方法，包括以下依次进行的步骤：1)转炉溅渣完毕后，将转炉内的熔渣倒入渣罐中；2)将渣罐中的熔融钢渣倾倒于热渣槽中，然后向热渣槽中的液态钢渣喷水雾冷却，待液态钢渣结壳后利用辊压破碎机对钢渣进行辊压破碎；然后再向辊压破碎后的钢渣喷水雾冷却，待液态钢渣结壳后再次利用辊压破碎机对钢渣进行辊压破碎；如此喷水雾冷却与辊压破碎交替进行，直至将钢渣破碎至粒度为300mm以下且钢渣温度为400℃800℃；3)坑闷：将步骤2)处理完成后的块状渣运送至闷渣坑中，然后给闷渣坑盖上盖子进行密封，然后向闷渣坑中的钢渣进行喷水雾，进行热闷处理，控制喷水量以调节控制闷渣坑中的蒸汽压力；待坑内钢渣温度小于100℃时，从闷渣坑中出渣。但是，该处理工艺步骤复杂，并且破碎钢渣费时费力，添加成本，处理后的钢渣凝胶性能查，只能作为筑路材料、建筑材料的部分填充料。
在水泥行业中，钢渣可用作混合材生产水泥，也可作为混凝土的掺合料，还可以作为原材料用于煅烧水泥熟料等。其中，钢渣中主要含有钙铁铝硅镁等矿物质，由于钢渣在1600℃左右时生成，且冷却缓慢，导致其内晶体生长过大，活性很差，不容易发生反应。特别的，钢渣中含有的f-CaO、f-MgO膨胀系数大，f-CaO、f-MgO含量过大会导致后期使用过程中极易膨胀并开裂，会导致“豆腐渣工程”。水泥的生产是快冷、极冷反应，其大部分的能量会储存在内部，故水泥加水水化反应会放出大量热量，促进掺杂钢渣的墙材后期易膨胀开裂。并且这种钢渣掺杂的墙材等产品，其凝胶材料是正常的，只是骨料中含f-CaO、f-MgO易开裂，早期骨料不合格是很难检测出来的。
因此，为了更好得利用钢渣资源，亟需开发一种低成本钢渣处理生产高性能钢渣的工艺及方法。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有钢渣具有不安定性，本发明通过设计钢渣处理剂配方，促进钢渣中渣铁分离，同时促进钢渣中游离氧化钙、游离氧化镁等不安定物质转化为无害的氢氧化钙、氢氧化镁，科学合理的调节了钢渣的化学成分，并且保留更多的胶凝性能，结合本发明设计的回收处理方法，使得普通钢渣生成高性能钢渣。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种钢渣处理剂，主要成分由硅酸钠Na
于本发明的一种可能的实施方式中，钢渣处理剂为硅酸钠和硫酸钠的混合物。
于本发明的一种可能的实施方式中，硅酸钠和硫酸钠的质量比为3:1。
于本发明的一种可能的实施方式中，还含有水。
于本发明的一种可能的实施方式中，钢渣处理剂可以使用含硅酸钠、铝酸钠、硅铝酸钠、硫酸钠、硫酸钙、氢氧化钙、硫酸铝、氢氧化铝中的一种或几种为主要成分的工业废液。
一种钢渣的回收处理方法，步骤为：
(1)将高温液态钢渣自然冷却至低温；
(2)将低温液态钢渣置于热闷罐中，并加水盖罐密封一段时间；
(3)向热闷罐内的钢渣间歇喷洒上述的钢渣处理剂的稀释液；
(4)磁选，得到高性能钢渣和铁。
于本发明的一种可能的实施方式中，步骤(1)中，控制液态钢渣冷却至300℃～800℃。
于本发明的一种可能的实施方式中，步骤(2)中，热闷罐盖罐密封后，保持其内气压为1～1.5个大气压，并密封0.5h。
于本发明的一种可能的实施方式中，步骤(3)中，所加钢渣处理剂的质量为钢渣质量的3％～5％。
于本发明的一种可能的实施方式中，步骤(3)中，钢渣处理剂的稀释液浓度为10g/L。
于本发明的一种可能的实施方式中，步骤(3)中，间歇喷洒钢渣处理剂所需时间为10～15h。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
向待处理的高温钢渣间歇喷洒钢渣钢渣处理剂后，由于(钢)铁和渣的膨胀系数不同，产生不均匀冷缩，使得渣铁分离；同时根据钢渣的化学组成而添加的钢渣钢渣处理剂在高温高压下，促进了游离氧化钙、游离氧化镁等物质转化为无害的氢氧化钙、氢氧化镁，科学合理的调节了钢渣的化学成分，同时形成较大量的C
工作原理：钢渣处理剂中的Na
由于钢渣内的钙铁铝硅镁等矿物质较稳定，不易生成C
钢渣成分为矿物，不是单纯的CaO、MgO，以钙镁橄榄石、尖晶石之类的矿物质形式存在，很难水解反应。使用本发明的工艺，在1～1.5个大气压、300℃～800℃的环境下，将大块的钢渣分解分散开，并在钢渣处理剂的协同作用下，使大块钢渣分解成小块，小块的钢渣增大反应接触面积，容易反应，而且使得钢渣中的游离氧化钙、游离氧化镁提前膨胀，避免其在后期墙材的使用过程中膨胀开裂。同时，本发明根据渣和铁的膨胀系数不同，产生不均匀的收缩，钢渣开裂，使得可以将钢渣中的铁分离出来。
附图说明
图1为本发明钢渣的回收处理工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
结合图1所示，本实施例的一种钢渣回收处理方法，步骤为：
(1)钢渣冷却：将1t液态钢渣(1600℃左右)自然冷却至300℃，得到待处理低温钢渣；
(2)将待处理钢渣置于热闷罐中，加入0.5kg水盖罐密封，保持罐内为1～1.5个大气压，热闷0.5h；
(3)向步骤(2)罐内钢渣上间歇喷洒10g/L的Na
(4)磁选：将改性后的钢渣经过磁选，使得渣和铁分离，得到高性能钢渣和铁。
实施例2
结合图1所示，本实施例的一种钢渣回收处理方法，步骤为：
(1)钢渣冷却：将1t液态钢渣(1600℃左右)自然冷却至400℃，得到待处理低温钢渣；
(2)将待处理钢渣置于热闷罐中，加入0.5kg水盖罐密封，保持罐内为1～1.5个大气压，热闷0.5h；
(3)向步骤(2)罐内钢渣上间歇喷洒10g/L的NaAlO
(4)磁选：将改性后的钢渣经过磁选，使得渣和铁分离，得到高性能钢渣和铁。
实施例3
结合图1所示，本实施例的一种钢渣回收处理方法，步骤为：
(1)钢渣冷却：将1t液态钢渣(1600℃左右)自然冷却至500℃，得到待处理低温钢渣；
(2)将待处理钢渣置于热闷罐中，加入0.5kg水盖罐密封，保持罐内为1～1.5个大气压，热闷0.5h；
(3)向步骤(2)罐内钢渣上间歇喷洒10g/L的AlNaO
(4)磁选：将改性后的钢渣经过磁选，使得渣和铁分离，得到高性能钢渣和铁。
实施例4
结合图1所示，本实施例的一种钢渣回收处理方法，步骤为：
(1)钢渣冷却：将1t液态钢渣(1600℃左右)自然冷却至600℃，得到待处理低温钢渣；
(2)将待处理钢渣置于热闷罐中，加入0.5kg水盖罐密封，保持罐内为1～1.5个大气压，热闷0.5h；
(3)向步骤(2)罐内钢渣上间歇喷洒10g/L的Na
(4)磁选：将改性后的钢渣经过磁选，使得渣和铁分离，得到高性能钢渣和铁。
实施例5
结合图1所示，本实施例的一种钢渣回收处理方法，步骤为：
(1)钢渣冷却：将1t液态钢渣(1600℃左右)自然冷却至700℃，得到待处理低温钢渣；
(2)将待处理钢渣置于热闷罐中，加入0.5kg水盖罐密封，保持罐内为1～1.5个大气压，热闷0.5h；
(3)向步骤(2)罐内钢渣上间歇喷洒10g/L的CaSO
(4)磁选：将改性后的钢渣经过磁选，使得渣和铁分离，得到高性能钢渣和铁。
实施例6
结合图1所示，本实施例的一种钢渣回收处理方法，步骤为：
(1)钢渣冷却：将1t液态钢渣(1600℃左右)自然冷却至800℃，得到待处理低温钢渣；
(2)将待处理钢渣置于热闷罐中，加入0.5kg水盖罐密封，保持罐内为1～1.5个大气压，热闷0.5h；
(3)向步骤(2)罐内钢渣上间歇喷洒10g/L的Ca(OH)
(4)磁选：将改性后的钢渣经过磁选，使得渣和铁分离，得到高性能钢渣和铁。
实施例7
结合图1所示，本实施例的一种钢渣回收处理方法，步骤为：
(1)钢渣冷却：将1t液态钢渣(1600℃左右)自然冷却至800℃，得到待处理低温钢渣；
(2)将待处理钢渣置于热闷罐中，加入0.5kg水盖罐密封，保持罐内为1～1.5个大气压，热闷0.5h；
(3)向步骤(2)罐内钢渣上间歇喷洒10g/L的Al
(4)磁选：将改性后的钢渣经过磁选，使得渣和铁分离，得到高性能钢渣和铁。
实施例8
结合图1所示，本实施例的一种钢渣回收处理方法，步骤为：
(1)钢渣冷却：将1t液态钢渣(1600℃左右)自然冷却至800℃，得到待处理低温钢渣；
(2)将待处理钢渣置于热闷罐中，加入0.5kg水盖罐密封，保持罐内为1～1.5个大气压，热闷0.5h；
(3)向步骤(2)罐内钢渣上间歇喷洒10g/L的Al(OH)
(4)磁选：将改性后的钢渣经过磁选，使得渣和铁分离，得到高性能钢渣和铁。
实施例9
结合图1所示，本实施例的一种钢渣回收处理方法，步骤为：
(1)钢渣冷却：将1t液态钢渣(1600℃左右)自然冷却至800℃，得到待处理低温钢渣；
(2)将待处理钢渣置于热闷罐中，加入0.5kg水盖罐密封，保持罐内为1～1.5个大气压，热闷0.5h；
(3)向步骤(2)罐内钢渣上间歇喷洒10g/L的硅酸钠和硫酸钠混合的水溶液(硅酸钠和硫酸钠的质量比为3:1)，其中喷洒钢渣处理剂用量0.3t，历时12h；
(4)磁选：将改性后的钢渣经过磁选，使得渣和铁分离，得到高性能钢渣和铁。
应用案例
实施例1～9中制得的高性能钢渣凝胶性能接近水泥熟料，钢渣可以获得大掺量利用。用于制造混凝土建筑材料，以制备建筑墙材材料为例：
采用的原料包括无机固体原料和有机原料，其中
无机固体原料包括以下：
有机原料包括以下：
助磨早强剂为无机固体原料的0.02～0.05％；
增强纤维为无机固体原料的0～2％；
发泡浆体为无机固体原料的0.02～0.05％，其中，发泡浆体为质量百分浓度为4～6％的FP-180型动物蛋白质发泡剂的水溶液；
混凝土减水剂为无机固体原料的0.6～1.0％。
实施例中助磨早强剂的制备方法，它所包括原料的重量份为：
三乙醇胺 50份；
丙烯酸 50份；
水 100份；
包括以下步骤：
(1)按照比例称取原料，放入圆底烧瓶中混合均匀；
(2)将圆底烧瓶放入磁力搅拌器中，其转速为500r/min，温度为70℃，加冷凝回流装置，反应3h；
(3)停止加热，继续搅拌，待溶液冷却到室温，得到助磨早强剂，备用。
建筑墙材材料制备方法为：将上述无机固体原料混合，加入助磨早强剂细磨；细磨后，加入增强纤维；再与发泡浆体混合，加入减水剂；搅拌均匀后，浇注到模具中，形成浇筑料；试件在30℃恒湿条件下养护1d后脱模，再在35～65℃恒湿条件下养护3～6d后转入自然养护至28d，制备出合格的轻质节能墙材。得到的产品均符合标准行业技术标准《JGT 169-2005建筑隔墙用轻质条板》和国家标准《GBT 23450-2009建筑隔墙用保温条板》中的规定要求。
以上说明是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能确定本发明具体实施只局限于以上说明。在本发明所述技术领域的普通技术员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应属于本发明的保护范围。