:摘要：的利用是目前国内外冶金企业关注的焦点。八钢公司自主开发了利用钢渣热能改质、利用钢渣烘烤潮湿原辅料等工艺方法实践结果表明，通过梯级利用钢渣热能的工艺方法获得了好的效果

关键词：钢渣；热能回收；热能利用

一种转炉钢渣的综合利用方法的温度高于钢水温度的，并且钢渣的热熔值较大熔融钢渣温度在1400～1750℃,渣的比热容约为1.25kJ/（kg˙℃）。通过计算可知钢渣从1400℃降低到400℃，每吨熔渣可回收1.2×109J的显热相当于40kg标准煤完铨燃烧后所产生的热量[1]。所以回收一种转炉钢渣的综合利用方法的热能能够降低钢铁企业的能耗。八钢公司通过多种途径回收利用一种轉炉钢渣的综合利用方法热能并取得了很好的效果。

2一种转炉钢渣的综合利用方法热能利用的难点

由于钢渣的导热系数较小钢渣的主偠岩相结构属于硅酸盐相，硅酸盐类炉渣有如下特点[2]：（1）导热系数低1400～1500℃的液相阶段约为0.1～0.3W/（m˙K），玻璃相阶段为1～2W/(m˙K)晶体相阶段约为7W/(m˙K)，平均的导热系数只有0.4W/（m˙K）

（2）钢渣的粘度随温度降低急剧升高，钢渣的预处理工艺和钢渣的结晶过程有着较为紧密的联系钢渣的处悝工艺过程中，各项渣处理的工艺参数波动较大

（3）熔渣热焓大，钢渣中的热含量随着渣的温度变化波动很大加上其导热率低，换热慢换热介质难以选择。

（4）转炉液态钢渣采用水淬工艺处理高温蒸汽内含有的f-CaO对于回收热能的设备损坏严重。

钢渣的特性决定了回收囙收其含有的热能工艺难度大通过冶金工作者的不懈努力，钢渣显热回收利用技术开发已有成功的方法这些工艺方法主要是利用渣处悝过程中的空气或者蒸汽带走的钢渣热能,用于发电、取暖等。

3一种转炉钢渣的综合利用方法热能利用的实践

八钢3×120t转炉生产线产能350万t/年，年产42万t一种转炉钢渣的综合利用方法

一种转炉钢渣的综合利用方法的吨钢渣量，95～150kg/t；

转炉的渣罐重量28～33t；

转炉渣罐的容积，11m3；

一种轉炉钢渣的综合利用方法的渣温1400～1750℃。

对一种转炉钢渣的综合利用方法采用热闷渣工艺处理针对钢渣的热能回收利用研究与工艺方法嘚应用探索已经有4年，钢渣的余热被用于炼钢生产中

3.1利用液态钢渣的热能处理部分冶炼渣

该厂钢渣余热的利用最初的思路是利用钢渣的熱能，用于钢渣的改质即将钢厂产生的其它不能够用于热闷渣处理的冶炼渣，加入到高温液态一种转炉钢渣的综合利用方法中间利用鋼渣的热能促进钢渣的改质反应。进行改质反应的主要是转炉的脱硫渣和高炉的瓦斯灰轧钢的含酸尘泥与含油氧化铁泥。将这部分冶炼渣加入到转炉的液态氧化钢渣中间利用反应吸热，将转炉的液态钢渣迅速降温到约1400℃利用热能将不能够进行热闷渣处理的冶炼渣加热箌热闷渣工艺能够实施的温度，利用这些冶炼渣中间的还原性物质还原转炉液态钢渣中间的氧化物将热能向反应的化学能转移，然后将處于接近固态的钢渣用于热闷处理在随后的工艺环节进一步回收利用。运行的三年的工艺实践表明这种改质的工艺方法，是稳定回收鋼渣液态高温阶段热能的有效方法之一

这种工艺方法主要在渣罐内进行，所以反应过程中的化学热基本上是液态钢渣提供的其中脱硫渣改质反应的主要方程[3]：

式（1）中的Al来源于KR脱硫渣中间没有反应完全的高铝渣粉，式（2）～（5）的反应中间的Si、Mn、C、P等来源于脱硫渣扒渣過程中进入渣罐的铁液或者铁珠

一种lf炉精炼渣全量资源化利用的方法

【专利摘要】本发明涉及一种LF炉精炼渣全量资源化利用的方法将LF炉精炼渣预处理后，分为高铝渣、高硅渣和硅铝渣将三类精炼渣Φ的任意两种按质量比混合后与水制成浆液，之后通过碳酸化反应、NaOH碱溶提硅和铝、过滤以及陈化、晶化反应实现精炼渣中的主要成分CaO、MgO和Si2O3、Al2O3成分分离，同时脱去渣中的S将CaO、MgO成分制成炼钢或烧结熔剂，Si2O3、Al2O3成分制成4A沸石本发明能实现LF炉精炼渣全量资源化利用，且工艺简單能实现以废制废，具有很好的经济效益和环境效益

【专利说明】一种LF炉精炼渣全量资源化利用的方法【技术领域】

[0001]本发明属于钢渣綜合利用【技术领域】，特别涉及一种LF炉精炼渣全量资源化利用的方法

[0002]钢渣是炼钢过程中产生的废渣，按照钢种可分为碳钢钢渣和不锈鋼钢渣；按照炼钢工艺可分为预处理渣、一种转炉钢渣的综合利用方法、电炉钢渣、精炼渣和铸余渣2010年我国钢产量已达

6.267亿吨年产钢渣将達9000万吨，而我国钢渣的综合利用率仅为22%精炼渣是钢渣的一种，产量约占钢渣总产量的5%目前，各钢企精炼渣的利用主要以内部循环利用為主包括回用到精炼炉继续精炼，回用到转炉作为助熔剂如中国专利CN将LF炉精炼渣与铁精粉配合后压制成球，回用到转炉作为炼钢熔剂取得比较好的效果。中国专利CN将LF炉废钢包渣渣经自然冷却、磁选、破碎、筛分后制成精炼渣有利于提高钢包渣吸附硅酸盐夹杂能力，降低钢水氧化性降低转炉钢铁料及合金消耗，进一步提高钢水质量中国专利CN公开了一种碳钢LF精炼渣的循环利用方法，将精炼渣压球養护后可代替预熔渣使用。因为精炼渣中含有S等杂质易造成钢水污染因此限制了其在冶金流程中回用的量。中国专利CN用焙烧的方法脱去精炼渣的S但这种方法成本高，且只能脱去CaS中的S而无法脱去固溶在铝酸钙和铝酸钙中的S。由于精炼渣冶金回用的量有限因此大部分的精炼渣在钢铁企业仍以堆存为主，或简单的与转炉渣混合在一起加以利用精炼渣的利用价值没有充分发挥。

[0003]除了冶金回用外中国专利CN囷CN分别公开了用酸浸和Na2CO3碱溶方法提取精炼渣中Al的方法。酸浸方法耗酸量大铝溶出率低，而Na2CO3碱溶方法又可能将渣中的Si溶出从而使获得的Al2O3產品含有Si杂质，渣中的S也无法脱除且这两种方法针对的仅是高Al精炼渣，而不适用于Si含量高的精炼渣

[0004]本发明的目的是针对以上精炼渣综匼利用存在的利用价值和利用途径问题，提供一种LF炉精炼渣全量资源化利用的方法

[0005]本发明的技术解决方案是:(1)将精炼渣按一定比例与水混匼，利用精炼渣中的硅酸钙、铝酸钙、氧化钙、氧化镁成分与具有一定压力的CO2气体发生气-液-固三相反应能快速生成碳酸钙，碳酸镁氢氧化铝和硅酸，同时渣中的CaS和固溶在硅酸钙和铝酸钙中的S反应生成H2S释放到空气中H2S废气利用碱液吸收。

[0006](2)利用氢氧化铝和硅酸溶于强碱的特點在碳酸后的精炼渣中加入NaOH，将氢氧化铝和硅酸提取到液相当中固体残渣的主要成分是碳酸钙和碳酸镁，与炼钢和烧结熔剂的原料白雲石和石灰石成分相似且渣中有害成分S明显降低，通过洗涤和干燥后可以在钢厂内部作为炼钢或烧结熔剂循环使用洗涤所产生的废碱液可以用于H2S废气吸收。

[0007] (3)碱溶后液相中的主要成分是硅酸钠和偏铝酸钠是制备沸石的原料，而4A沸石(化学式为Na12Al12Si12O48.27H20),制备工艺简单可作无磷洗涤劑的助剂，在石油和其他工业可广泛用作气体和液体的干燥、脱水净化等也可用作催化剂和软水剂。

[0008]由4A沸石的化学式可知其Si/Al摩尔比为1，就要求碱溶后液相中的Si/Al摩尔比接近或等于I

%。因此本方法的关键点是制定不同精炼渣的合适配比，使碱溶后液相中硅铝比达到制备4A沸石的要求这样也可以将同一钢企的多种精炼渣同时进行资源化利用。基于此本发明将LF炉精炼渣按照渣中SiO2和Al2O3含量的差异分为高硅渣、高鋁渣和铝硅渣，并制定了各种渣合适的配比范围

[0010]本发明具体步骤如下:(1)精炼渣的预处理:将LF炉精炼渣进行破碎、选铁、研磨至0.1mm以下的预处理。

[0012](3)精炼渣的配料和混合:按照一定质量比称取步骤(2)所述的高铝渣、高硅渣或硅铝渣其中的两种进行配料然后在混料机将两种精炼渣进行充汾混合。使用高铝渣和高硅渣进行配料时两种渣的优选质量比范围为0.7^1.2，使用高铝渣或高硅渣与硅铝渣进行配料时两种渣的优选质量比范围为0.05、.3。

[0013](4)精炼渣的碳酸化及渣中硫化物的吸收处理:将步骤(3)中混合充分的精炼渣与水按固液比为1:广1:10混合并搅拌均匀，制成精炼钢渣悬浮液然后向悬浮液中通入CO2气体，CO2气体来源为工业废气或人工生产体积浓度为509T100%，CO2气体优选压力为0.2飞个大气压通入时间为3(T90min，悬浮液温度优選为65°C~90°C渣中的S以H2S形式释出，用浓度为1%~5%的NaOH碱液对H2S进行吸收处理

[0014](5)精炼渣的碱溶提S1、Al:在步骤(4)碳酸化后的渣中加入Na0H，Na0H的加入量为精炼钢渣的20%~50%之后将悬浮液在6(T90°C条件下充分搅拌3(Tl20min，最后过滤或离心将固液两相分离。

[0015](6)炼钢或烧结熔剂的制备:将步骤(5)中获得的固体残渣用水充分洗涤矗至中性并烘干后可以用作炼钢或烧结熔剂。洗涤水留存用于步骤(4)中所述的H2S吸收

[A沸石制备:将步骤(5)中获得的液相用于制备沸石。将液相茬温度为6(T70°C条件下陈化l~2h后在温度为85~95°C条件下晶化4~8h最后过滤、洗涤获得4A沸

[0017]本发明的有益效果是:本发明利用精炼渣制备炼钢或烧结熔剂和4A沸石，去除了精炼渣中的S充分利用了精炼渣中的有价成分，实现了精炼渣的全量利用大大提高了精炼渣的利用率和利用效益；并可实现鋼铁企业CO2减排。本发明工艺简单能实现以废制废，具有很好的经济效益和环境效益【专利附图】

[0018]图1为本发明碳酸化精炼钢渣制备炼钢熔剂和沸石的工艺流程图。

[0019]以下结合几个具体实例示例性说明及帮助进一步理解本发明。

的质量比混合并与水按1:4比例配置成浆液0.3MPa压力，85°C条件下通入CO2气体CO2气体体积浓度95%，通气过程中用2%Na0H废碱液吸收H2S废气60min后，停止通气在浆液中加入NaOH, NaOH加入量为精炼钢渣干重的30%，将悬浮液茬65°C充分搅拌60min后将浆液过滤，滤饼充分洗涤后烘干洗涤废碱液用于吸收H2S废气，烘干后渣中CaCO3和MgCO3含量大于95%Fe2O3含量小 于1%，S含量小于0.1%可用作煉钢熔剂。此时液相中的H20/Na20摩尔比为65，SiO2Al2O3摩尔比为1.99Na20/Si02摩尔比为0.98，将液相置于75°C环境中陈化2h再在95°C环境中晶化8h后，过滤分离洗涤滤饼至中性，烘干后获得4A沸石

的质量比混合并与水按1:4.6比例配置成浆液，IMPa压力80°C条件下通入CO2气体，CO2气体体积浓度90%通气过程中用废碱液吸收H2S废气，30min后停止通气。在浆液中加入NaOHNaOH加入量为精炼钢渣干重的34%，将悬浮液在70°C充分搅拌60min后将浆液过滤，滤饼充分洗涤后烘干洗涤废碱液鼡于吸收H2S废气，烘干后渣中CaCO3和MgCO3含量大于90%Fe2O3含量小于2%，S含量小于0.05%可运至烧结厂用作烧结熔剂。此时液相中的H20/Na20摩尔比为60, SiO2Al2O3摩尔比为1.98, Na20/Si02摩尔比为1.08,將液相置于70°C环境中陈化2h，再在95°C环境中晶化6h后过滤分离，洗涤滤饼至中性烘干后获得4A沸石。

的质量比混合并与水按1:3比例配置成浆液0.2MPa压力，85°C条件下通入CO2气体CO2气体体积浓度60%，通气过程中用废碱液吸收H2S废气80min后，停止通气在浆液中加入NaOH，NaOH加入量为精炼钢渣干重的24%將悬浮液在80°C充分搅拌40min后，将浆液过滤滤饼充分洗涤后烘干，洗涤废碱液用于吸收H2S废气烘干后渣中CaCO3和MgCO3含量大于95%，Fe2O3含量小于2%S含量小于0.05%，可运至炼钢厂用作炼钢熔剂此时，液相中的H20/Na20摩尔比为58, SiO2Al2O3摩尔比为2.01, Na20/Si02摩尔比为1.02,将液相置于80°C环境中陈化2h再在95°C环境中晶化4h后，过滤分离洗涤滤饼至中性，烘干后获得4A沸石

的质量比混合并与水按1:2比例配置成浆液，0.5MPa压力85°C条件下通入CO2气体，CO2气体体积浓度99%通气过程中用废堿液吸收H2S废气，40min后停止通气。在浆液中加入NaOHNaOH加入量为精炼钢渣干重的21%，将悬浮液在85°C充分搅拌35min后将浆液过滤，滤饼充分洗涤后烘干洗涤废碱液用于吸收H2S废气，烘干后渣中CaCO3和MgCO3含量大于95%Fe2O3含量小于1%，S含量小于0.03%可运至炼钢厂用作炼钢熔剂。此时液相中的H20/Na20摩尔比为55, SiO2Al2O3摩尔仳为2.02, Na20/Si02摩尔比为1.01,将液相置于85°C环境中陈化4h， 再在90°C环境中晶化4h后过滤分离，洗涤滤饼至中性烘干后获得4A沸石。

1.一种LF炉精炼渣全量资源化利用的方法其特征在于将LF炉精炼渣预处理后，分为高铝渣、高硅渣和硅铝渣将三类精炼渣中的任意两种按质量比混合后与水制成浆液，之后通过碳酸化反应、NaOH碱溶提硅和铝、过滤以及陈化、晶化反应实现精炼渣中的主要成分CaO、MgO和Si203、Al2O3成分分离，同时脱去渣中的S将CaO、MgO成汾制成炼钢或烧结熔剂，Si203、Al203成分制成4A沸石

2.根据权利I所述的一种LF炉精炼渣全量资源化利用的方法，其特征步骤如下: (1)精炼渣的预处理:将LF炉精煉渣进行破碎、选铁、研磨至0.1mm以下； (2)精炼渣的分类:将预处理后的精炼渣按照SiO2和Al2O3含量分为高铝渣高硅渣和硅铝渣； (3)精炼渣的配料和混合:按照质量比称取步骤(2)所述的高铝渣、高硅渣或硅铝渣其中的两种进行配料，然后在混料机将两种精炼渣进行充分混合； (4)精炼渣的碳酸化及渣Φ硫化物的吸收处理:将步骤(3)混合充分的精炼渣与水按固液比为1:广1:10混合并搅拌均匀，制成精炼钢渣悬浮液然后向悬浮液中通入CO2气体，体積浓度为50%~100%CO2气体优选压力为0.2飞个大气压，通入时间为3(T90min悬浮液温度优选为65°C~90°C，渣中的S以H2S形式释出用浓度为1%~5%的NaOH碱液对H2S进行吸收处理； (5)精煉渣的碱溶提S1、Al:在步骤(4)碳酸化后的渣中加入Na0H，Na0H的加入量为精炼钢渣的20%~50%之后将悬浮液在6(T90°C条件下充分搅拌3(Tl20min，最后过滤或离心将固液两相汾离； (6)炼钢或烧结熔剂的制备:将步骤(5)中获得的固体残渣用水充分洗涤直至中性，并烘干后可以用作炼钢或烧结熔剂；洗涤水留存用于步骤(4)Φ所述的H2S吸收； (7)4A沸石制备:将步骤(5)中获得的液相用于制备沸石将液相在温度为6(T70°C条件下陈化广2h后在温度为85、5°C条件下晶化4lh，最后过滤、洗滌获得4A沸石

6.根据权利2所述的一种LF炉精炼渣全量资源化利用的方法，其特征是使用高铝渣和高硅渣进行配料时两种渣的优选质量比范围為0.7^1.2。

7.根据权利2所述的一种LF炉精炼渣全量资源化利用的方法其特征是使用高铝渣或高硅渣与硅铝渣进行配料时，两种渣的优选质量比范围為0.05、.3

【发明者】徐国平, 黄毅, 程慧高, 万迎峰, 杨巍 申请人:中钢集团武汉安全环保研究院有限公司