[发明专利]转炉生产协同铬渣和电解铝炭渣无害化的处理方法

说明书

本发明公开了一种转炉生产协同铬渣和电解铝炭渣无害化的处理方法，涉及转炉炼钢工艺和铬渣、电解铝工业产生的炭渣无害化处理技术三个领域。本发明利用铬渣中的铬酸钠和铬酸钙作为脱硅脱磷材料，并且加入电解铝炭渣作为助熔材料，生产成为球团，替代转炉炼钢过程中的萤石，在转炉炼钢过程中作为化渣材料加入，利用铬渣中的六价铬作为脱硅脱磷材料，利用炭渣作为发热助熔材料，促进炉渣的熔解，在转炉炼钢过程中，铬渣中的部分铬被转炉熔池中的碳、硅、磷、锰等元素还原为金属铬或者三价铬，金属铬进入铁液，成为炼钢的合金化元素，三价铬进入炉渣，与渣中的氧化镁、氧化铁等形成镁铬尖晶石、铁铬尖晶石，完成了铬渣的无害化转化。

技术领域

本发明涉及一种转炉生产协同铬渣和电解铝炭渣无害化的处理方法。

背景技术

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(Cr⁶⁺ )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。

通过以上的文献介绍可知，以上文献没有提及利用铬渣和炭渣应用于转炉炼钢的工艺。

转炉炼钢是目前生产炼钢产品的主流生产工艺。其基本工艺过程是使用65%～100%的铁水，配加0～35%的废钢，利用高速氧气射流向铁水和废钢组成的熔池表面吹入氧气，氧化去除铁液中的Si、Mn、P、C、S等有害元素，并且利用铁水的物理热和氧气吹炼过程中产生的化学热，实现吹炼过程中的热平衡和物料平衡。为了完成去除钢液中的有害元素和系统化优化转炉炼钢吹炼的工艺，转炉炼钢过程中还要加入石灰、白云石、萤石等造渣材料，所以转炉炼钢是一个以碱性材料为主，在钢渣和铁液之间不断发生氧化还原反应的高温过程，其中氧气射流反应区的温度在2250℃～3500℃之间。转炉吹炼过程中，在吹入氧气的同时，开始分批加入渣辅料，为了促进渣辅料的熔解，转炉炼钢过程中还要加入助熔剂，常见的助熔剂有铁矿石、氧化铁皮、萤石、铝矾土等。转炉的吹炼分为三个阶段，即转炉开吹前1～3min，是熔池中的Si、Mn、P发生氧化反应的阶段，被称为硅锰氧化期；在熔池中的硅锰被大部分氧化，形成氧化物进入炉渣后，熔池中的碳开始发生氧化反应，生成CO或CO₂气体，其中CO的产生量占碳氧反应的90%以上。脱碳反应主要是依靠碱性炉渣不断向熔池传递O^2-离子完成的，反应生成的CO进入炉气后被煤气回收系统回收，这一阶段称为碳氧反应期；在完成大部分的脱碳反应后，转炉炼钢进入调整温度和终点成分的阶段，在完成成分调整和温度调整后，基本上完成了吹炼任务，这一阶段，称为精炼期。转炉炼钢精炼期结束后，进入出钢脱氧合金化过程。在转炉炼钢的过程中，使用氟化钙化渣，主要功能是氟化钙解离为氟离子，一部分与加入的CaO形成低熔点共晶体，一部分在发生离子交换反应的过程中，降低了炉渣中高熔点物质的熔点，起到化渣的作用。