一种转炉脱硅脱磷渣和二次铝灰协同铬渣无害化的工艺的制作方法

1.本发明涉及一种转炉脱硅脱磷渣和二次铝灰协同铬渣无害化的工艺。


背景技术：

2.铝灰是电解铝、铸造铝和其他铝行业在生产或使用和回收过程中产生的，含有金属铝和其他成分的固体物质。一次铝灰中主要组成及其含量（质量百分数）的基本范围：金属铝10%～30%；氮化铝7%～20%；氧化铝，20%～40%；二氧化硅、氧化镁、氧化铁含量在3%～15%；碱金属钾、钠、钙和镁的氯化物及其他微量氟化物含15%～30%。
3.铝灰经过筛分或炒铝作业，提取了大部分铝灰中的金属铝后的剩余铝灰称为二次铝灰，二次铝灰中含有5%左右的金属铝、氮化铝7%～20%、氧化铝含量超过40%，并且含有易溶性的氟化物和氯化物。目前国家危险废物名录（2021年版）已经将二次铝灰列为危险废弃物，其中名录中的定义为：（1）hw321-024-48电解铝铝液转移、精炼、合金化、铸造过程熔体表面产生的铝灰渣，以及回收铝过程产生的盐渣和二次铝灰；（2）hw321-026-48再生铝和铝材加工过程中，废铝及铝锭重熔、精炼、合金化、铸造熔体表面产生的铝灰渣，及其回收铝过程产生的盐渣和二次铝灰。
4.查阅文献（1）李玲玲、袁宋明、袁靳强在2018年第8期的《无机盐工业》杂志上公布了题为“铝灰回收利用的研究进展”的论文，文中有“针对未经处理的铝灰会造成严重的环境污染的问题，结合当前技术的特点，分析指出：湿法较火法在二次铝灰回收处理中更具优势，不含盐火法处理铝灰和处理铝灰过程中产生气体的回收是今后的研究热点。铝灰可作为生产耐火材料、建筑材料和环境材料的原料。铝灰间的异质性决定了铝灰处理需要系统的综合处理方法”的内容表述；（2）李远兵，孙莉等人在2008年第6期《中国有色冶金》杂志上公布了题为“铝灰的综合利用”的论文，文中有“铝灰中含有许多会对环境直接或间接造成危害的物质，直接丢弃会造成环境污染。铝灰又是一种具有综合利用价值的可再生资源，从中可以回收铝、盐，氧化铝，也可以合成净水剂，还可以用于耐火材料、路用及建筑材料、炼钢脱硫剂等方面。铝灰的回收利用方法很多，应根据实际情况尽可能综合处理，按照高回收率、较高经济效益和不造成二次污染的原则进行选择。”的内容表述。
5.以上文献没有提及利用二次铝灰和转炉脱硅渣协同铬渣无害化转化的工艺方法。
6.铬渣是指在铬盐生产过程中由铬铁矿、纯碱和钙质填料按一定比例混合经高温煅烧，用水浸取铬酸钠后产生的残渣。铬渣中的有害成分主要是可溶性铬酸钠、酸溶性铬酸钙等六价铬(cr
6+ )离子，对人体的消化道、呼吸道、皮肤和黏膜都有危害，甚至致癌。因此，铬渣被原国家环保总局等国家行政主管部门列为国家危险废物；查阅文献（1）肖瑜，蒋大春在2012年第35卷《重庆大学学报》上公布了题为“利用冶金烧结炉和高炉协同处置铬渣技术研究”的论文，文中有：“针对目前铬渣处理方法不完善，开发了一种利用烧结炉和高炉协同处置铬渣的技术及工艺方法，在不改变烧结炉和高炉工艺的前提下，用无数个小球内核的还原气氛小环境来实现铬渣的彻底解毒处理及资源化利用”的内容表述；（2）王贞、袁守谦、任宇君等人在2016年第1期的《铁合金》杂志上公布了题
为“无钙铬渣冶炼铬铁的原料配比试验”的论文，文中有“甘肃锦世化工有限责任公司是一家以铬盐为主要产品、多种副产品同步生产的化工企业。也是中国首家使用无钙焙烧工艺生产铬盐的化工企业。对于该工艺产生的细渣．在生产实践中已经成功找到了同时可以处理铬渣和钒渣的方法．即蓝炭作为还原剂，钒渣和硅石作为熔剂还原铬渣生产含铬铸铁。此方法在一定程度上解决了细渣的处理问题并取得了较好的经济效益”的内容表述。
7.通过以上的文献介绍可知，以上文献同样没有提及利用二次铝灰和转炉脱硅渣协同铬渣无害化转化的工艺方法。
8.转炉炼钢采用双渣冶炼工艺是最近十年来钢铁行业的创新技术。双渣冶炼工艺，即一座转炉在冶炼结束后，将脱碳渣留在转炉，作为下一炉次的脱硅脱磷渣，待脱硅脱磷结束后，倒出脱硅脱磷渣，然后加入渣辅料进行脱碳作业，出钢后留渣，进入下一炉次的循环。这种工艺产生脱硅脱磷渣具有以下的特点:（1）常规转炉的炉渣碱度(二元碱度)在2.8以上,脱硅脱磷渣的碱度在1.4～2.2之间,渣中游离氧化钙含量低，含有大量的蔷薇辉石和橄榄石，其压碎值和强度低于转炉脱碳铬渣，典型的脱硅脱磷渣的成分见下表:（2）炉渣中的全铁含量在15%以下，含有较多的是弥散在钢渣中的金属铁小铁珠，其耐磨值低于公路用材料的要求。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种转炉脱硅脱磷渣和二次铝灰协同铬渣无害化的工艺，能够实现铝灰和铬渣的无害化转化，提升转炉冶炼尾渣的资源化利用品质。
10.本发明采用的技术方案是：一种转炉脱硅脱磷渣和二次铝灰协同铬渣无害化的工艺，按照下列步骤实施：1、将铬渣加工到70～200目，拉运到高压干粉造球机生产线待用；2、将二次铝灰破碎到70目，拉运到高压干粉造球机生产线待用；3、将铬渣和二次铝灰，按照质量比为6:4的比例，在高压干粉压球机上，生产成为15～30mm粒径的球团，拉运到转炉生产线待用；4、转炉双渣作业，在倒出脱硅脱磷渣的同时，向渣罐内加入所述的球团，其中加入量为：每吨钢渣中加入100～150kg；5、按照钢渣的传统处理工艺，对于钢渣进行处理，不改变原有钢渣的处理工艺过程。
11.本发明经过研究和试验发现了以下的创新点：
1）、铬渣在1200℃左右，能够与铝灰中的金属铝和氮化铝反应，起到解毒铬渣的工艺目的，其中主要的化学反应为： 2）、铬渣在1200℃左右，能够与脱硅脱磷渣中的小铁珠中的c、si反应，起到解毒铬渣的工艺目的，其中主要的化学反应为：3）、发明人发现，脱磷脱硅渣中的mgo、feo等，能够参与解毒，生成的部分氧化铬能够与炉渣继续反应，形成镁铬尖晶石、镁铝尖晶石、铁铬尖晶石等矿物相，提高脱硅脱磷渣的硬度，有利于后续的资源化利用，其中的主要反应为：4）、铝灰中的易溶性氟化物（氟化钠、氟铝酸钠、氟化钾等），在液态脱硅脱磷渣中，能够解离成为f离子与碱金属氧离子，在液态钢渣中起到降低炉渣熔点，提高炉渣流动性的作用，在凝固的时候，按照炉渣的凝固理论，高熔点的物相首先凝固，由于氟化钙和氟化镁的熔点高于氟化钠、氟铝酸钠、氟化钾的温度，故在钢渣的凝固过程中，氟离子优先与钙镁离子形成难溶性的氟化物，实现铝灰中易溶性氟化物的无害化转化；5）、铝灰中的氮化铝，在860℃，能够与炉渣中的mno反应，在1120℃能够与铬酸盐反应，不仅对于铬渣解毒，并且增加了转炉脱硅脱磷渣中金属材料的量，回收循环利用，有助于降低冶炼成本。
12.6）、由于本发明在解毒铬渣的同时，铬渣中的碱金属增加了炉渣的碱度，形成的矿物相大多数为固溶体和尖晶石相，提高了钢渣的硬度，有助于钢渣在道路建设和建材生产中的资源化利用。
13.7）、铝灰中的氯化物，能够在脱硅脱磷渣中形成低熔点的ca3ocl4矿物相，成为钢渣的一部分，能够实现氯化物的成矿封存目的。
14.本发明的目的，是利用脱硫渣及其渣中的金属铁，配加的还原剂碳，对于铬渣解毒的同时，解决了脱硅脱磷渣应用于道路建设存在压碎值偏低的难题。与传统的铬渣解毒工艺相比，本发明可同时实现对于铬渣和二次铝灰的无害化处理，并且实现了铬渣和二次铝灰的资源化利用。本发明的解毒工艺，在完成对于危险废弃物无害化转化的同时，提高了炉渣的硬度和强度，有助于钢渣在道路建设和建材生产过程中的资源化利用。
具体实施方式
15.本发明的实施以一座150吨转炉生产线，以留渣操作为主的工艺过程为例说明，一种转炉脱硅脱磷渣和二次铝灰协同铬渣无害化的工艺，按照下列步骤实施：1、将铬渣加工到70～200目，拉运到高压干粉造球机生产线待用；2、将二次铝灰破碎到70目，拉运到高压干粉造球机生产线待用；3、将铬渣和二次铝灰，按照质量比为6:4的比例，在高压干粉压球机上，生产成为15～30mm粒径的球团，拉运到转炉生产线待用；4、转炉双渣作业，在倒出脱硅脱磷渣的同时，向渣罐内加入所述的球团，其中加入量为：每吨钢渣中加入100～150kg；5、按照钢渣的传统处理工艺，对于钢渣进行处理，不改变原有钢渣的处理工艺过程。
16.本项发明涉及转炉脱硅脱磷渣、铬渣和电解铝危废铝灰的无害化处理技术三个领域。本发明利用铝灰中的金属铝和氮化铝，转炉脱硅渣中的铁液小颗粒为还原剂，铝灰中的al2o3和脱硅脱磷渣中的sio2为主要酸性物质，以脱硅渣的热量为热力学反应基础，利用还原剂将铬渣中的6价铬还原为金属铬、三价铬，其中三价铬还能够与炉渣中的氧化铁、氧化镁生产铁铬尖晶石相和镁铬尖晶石相，铬渣中的钙盐和钠盐与铝灰和脱硅渣中的酸性物质生产硅酸钙和铝酸钙、钙铝酸钠、硅酸钠盐矿物相，在钢渣的处理工艺过程中，金属铬和铁铬尖晶石在钢渣磁选过程中和筛分过程中被回收，用于生产含铬的钢种，尾渣能够在道路建设，建材生产等领域加以资源化利用，同步实现了铝灰和铬渣的无害化转化，提升了尾渣资源化利用的品质，彰显不同学科交叉创新的力量。

技术特征：
1.一种转炉脱硅脱磷渣和二次铝灰协同铬渣无害化的工艺，其特征在于按照下列步骤实施：1）、将铬渣加工到70～200目，拉运到高压干粉造球机生产线待用；2）、将二次铝灰破碎到70目，拉运到高压干粉造球机生产线待用；3）、将铬渣和二次铝灰，按照质量比为6:4的比例，在高压干粉压球机上，生产成为15～30mm粒径的球团，拉运到转炉生产线待用；4）、转炉双渣作业，在倒出脱硅脱磷渣的同时，向渣罐内加入所述的球团，其中加入量为：每吨钢渣中加入100～150kg；5）、按照钢渣的传统处理工艺，对于钢渣进行处理，不改变原有钢渣的处理工艺过程。

技术总结
本发明公开了一种转炉脱硅脱磷渣和二次铝灰协同铬渣无害化的工艺，按照下列步骤实施：1、将铬渣加工到70～200目，拉运到高压干粉造球机生产线待用；2、将二次铝灰破碎到70目，拉运到高压干粉造球机生产线待用；3、将铬渣和二次铝灰，按照质量比为6:4的比例，在高压干粉压球机上，生产成为15～30mm粒径的球团，拉运到转炉生产线待用；4、转炉双渣作业，在倒出脱硅脱磷渣的同时，向渣罐内加入所述的球团，其中加入量为：每吨钢渣中加入100～150kg；5、按照钢渣的传统处理工艺，对于钢渣进行处理，不改变原有钢渣的处理工艺过程。改变原有钢渣的处理工艺过程。


技术研发人员：王强 郝永利 董亚明 赵雪辉 李淑媛 兰孝峰 沈庆海 贾生元 王策 张如海 黄小凤 邢建旭 赵济洋 马国
受保护的技术使用者：王强
技术研发日：2021.12.13
技术公布日：2022/3/8