[发明专利]一种高效提取与分离回收不锈钢渣中铬的方法

说明书

本发明属于冶金资源循环利用技术领域，公开了一种高效提取与分离回收不锈钢渣中铬的方法。包括：1)向熔融的不锈钢渣中加入还原剂和改质剂，还原不锈钢渣中的铬，调整熔融不锈钢渣粘度；2)控制温度处于1450℃以上，进行熔化处理，保温1‑2h后随炉冷却至室温；3)将处理后的渣样，破碎筛分后通过重选分离得到合金与尾渣。合金中铬的含量达到85％以上，尾渣中铬的残存率在1％以下，不锈钢渣中铬的回收率90‑95％。本发明的优点：通过不锈钢渣改质实现了钢渣中铬的聚集，还原后得到的微碳铬合金可返回炼钢过程作为合金元素添加剂，尾渣可返回不锈钢企业用作炼钢过程中的造渣剂，在企业内部循环利用，不但解决了不锈钢渣的环境污染问题，同时实现了资源的综合利用。

技术领域

本发明涉及一种高效提取与分离回收不锈钢渣中铬的方法，属于冶金资源循环利用技术领域。

背景技术

不锈钢渣是冶炼不锈钢过程中产生的废弃物，由于不锈钢渣含铬量较多，而我国铬矿资源极度贫瘠，大量依靠进口，因此不锈钢渣中铬资源的回收价值高。同时由于不锈钢渣的大量堆积，不锈钢渣中的六价铬具有严重的毒性，造成资源的极大浪费和环境污染。

目前大多数不锈钢渣的回收利用方法常见的有：固化封存法、湿法还原法、干法还原法。固化封存法，主要采用稳定剂将钢渣封存在基体中，常见的基体有水泥，也就是常见的水泥封存法。通常将还原剂、水泥、不锈钢渣，按照一定的比例混合之后填埋，使不锈钢渣在水泥中封存。显然，目前的固化封存法没有回收利用不锈钢渣中的铬资源；湿法还原法：利用水溶液或者酸溶液将研磨后的不锈钢渣溶解，再利用不同的还原剂将不锈钢渣中六价铬还原，该方法在回收不锈钢渣中的铬资源的同时产生了大量的废水，造成了严重的环境污染；干法还原法：在高温条件下，利用还原剂将六价铬还原为三价铬乃至铬单质。干法还原法主要包括高温碳还原法和高温硅铁还原法，是在高温下用还原剂(C，Si/SiFe等)将Cr⁶⁺还原成Cr³⁺甚至Cr。其优点是可充分利用不锈钢冶炼过程的热量，工艺简单，能够有效的回收渣中的有价金属如Fe、Cr、Ni等。然而，以C为还原剂时，渣中Fe能还原至较低水平，但是CrO_x含量仍较高且反应过程产生的泡沫渣使其含量极不均匀。同时碳热还原过程中产生的CO气体对环境不友好。当采用Si/SiFe、Al、Mg、CaC₂等还原剂时，需要考虑还原产物对还原过程影响以及成本问题。如若将一些行业的废料如废硅粉作为处理含铬固废的还原剂，不仅可以实现深度还原的低成本和高效率，还实现二次资源的综合利用。

发明内容

针对上述不锈钢渣干法还原过程中环境不友好、成本较高以及还原效果不稳定等难题，本发明的目的在于：提供一种高效稳定回收不锈钢渣中铬资源的方法，还原后的铬单质与还原剂硅聚集沉淀形成微碳铬合金，还原后的尾渣可以直接返回不锈钢企业作为炼钢过程中的造渣剂循环利用，从而实现不锈钢渣的高效回收利用。

达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种高效提取与分离回收不锈钢渣中铬的方法，所述的不锈钢渣为含Cr量较高的不锈钢电弧炉(EAF)渣或不锈钢氩氧炉(AOD)渣；在熔融不锈钢渣中添加硼氧化物、硼酸盐、氟化钙或冰晶石中的一种或几种作为改质剂，使熔融不锈钢渣的粘度降低；使用太阳能级多晶硅切割废料、晶体硅切割废浆中的一种或几种做还原剂，还原后产生的铬单质能顺利的聚集并产生沉淀，还原效果强，还原效果稳定；然后对加入还原剂和改质剂的熔融不锈钢渣进行热处理；将热处理后的不锈钢渣进行重选分离得到合金与尾渣。

进一步地，本发明是提供了一种通过熔融不锈钢渣改质及还原+熔渣热处理+重选分离的方式，对熔融不锈钢渣中的铬元素进行高效回收利用的方法，所述方法包括以下具体步骤：

(1)不锈钢渣出炉时，检测炉渣的粘度、温度以及氧化铬含量；在出渣过程中，通过加入改质剂和还原剂，并控制温度使炉渣粘度小于1.0Pa·S，利用出渣过程中产生的冲击力使不锈钢渣与改质剂和还原剂充分混匀，得到熔渣；