[发明专利]一种钢水铸余渣处理与资源化利用的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及炼钢钢渣的综合利用方法，尤其是涉及一种钢水铸余渣处理与资源化利用的方法。

背景技术

铸余渣是钢水经连铸浇铸后在钢包内剩余的钢水和钢渣的混合物，其成分与转炉渣大致相同。它的主要矿物成分为硅酸三钙（C₃S）、硅酸二钙（C₂S）、蔷薇辉石（C₃MS₂）、橄榄石（CMS）、RO相和纳钙斯密特石（C₇PS₂）等每炉钢水浇完后，剩余的铸余渣会被倒入渣罐中，并很快凝结；每个渣罐大约可以容纳数炉到数十炉不等的铸余渣，分次倒入的铸余渣最终成为分层的大渣钢砣，与罐体也牢固粘结在一起，导致倾倒的时候非常困难。铸余渣中含有3.80%~7.64%的游离氧化钙（f-CaO），其来源是：铸余渣中的C₃S、C₂S都是结晶致密、晶粒粗大，水化硬化缓慢的复合化合物，其中夹杂有未熔化的石灰与饱和的铸余渣互相包裹，生成死烧石灰；另外铸余渣中的C₃S在1100～1250℃的高温条件下会分解，产生f-CaO，即C₃S → C₂S + CaO。产生f-CaO的反应仅在铸余渣倾倒入罐后的短时间内发生，当铸余渣的温度降至1100℃以下时，C₃S的分解反应停止发生。渣罐盛满后，其余温仅为300～800℃。铸余渣中的f-CaO是经过1600～1680℃高温的，结构致密，结晶颗粒大，有肉眼看不见的死烧块，水化反应极慢，钢渣作为胶凝材料或集料将产生严重危害，其反应产生由于f-CaO 与 H₂O 反应生成的Ca(OH)₂晶体大于f-CaO晶体体积，生成的Ca(OH)₂晶体导致钢渣块和砼凝固体膨胀开裂，造成建筑体的破坏。而石灰和水泥熟料中的CaO是经过1000～1100℃烧成的，是一种晶粒细小的多孔结构，有很大的内表面积的空隙率，具有较强的水化反应能力。同时，铸余渣中还夹杂着10%的残钢，若不能有效分离提取，就会对后续处理工序和产品质量造成不良影响——不符合建材标准，不能使用；或者影响棒磨机产量，增加能耗；或者会降低棒磨机筒体和衬板的使用寿命，增加成本。只有把钢尾渣中的金属铁MTe含量降至2%以下，粒度<10mm，其中<5mm的占85%，粉状占50%才能达到建材标准加以利用。

过去，各大钢厂处理铸余渣采取的方法基本相同，大多数采用将渣罐直接倾倒方式，然后采取人工或磁盘吊选取回收铸余渣中的渣钢，剩余渣子一般都是废弃处理。这种方式的缺点是铸余渣夹杂的渣钢回收不完全，还会产生大量粉尘，污染作业现场和周边环境。提取金属后剩余的铸余渣，一般就是作为工业固体废弃物外运至空地丢弃。这种方式金属收得率低，而且还会挤占大量土地，并形成新的污染源。有的企业还将堆存在渣场上的铸余渣，自然陈化一段时间后，再次筛分磁选，如此反复循环处理后，虽然可以提取少量金属物料，但仍将铸余渣废弃在场地上，不能得到利用。反复循环处理虽然金属收得率可有所提高，但处理周期长，而且增加了生产成本。目前许多钢厂在铸余渣处理方面，普遍存在处理成本高、金属回收率低、环境污染严重等问题，既不经济，也不环保。本领域内一直致力于解决问题，中国专利（ZL200810042035.6）记载了“铸余渣回收再利用的方法”，采用的是闷罐热闷粉化处理工艺，将颗粒状和块状的铸余渣分开处理。即颗粒状的铸余渣再上磁选设施处理，而块状的仅仅用于铺垫渣罐底部，盛装新的铸余渣后再重复处理。采用这种处理方式的铸余渣利用水平并不高。中国专利（ZL200610025562.7）记载了“炼钢铸余渣处理工艺”，是将铸余渣直接翻倒在内壁经过喷涂作业，并且放置有格栅架的渣罐内。在倾倒铸余渣的过程中，铸余渣中的残钢会进入格栅架自动形成规定尺寸的小钢块，可直接进炼钢转炉使用。但剩余的渣子仍然是当作工业固体废物丢弃，铸余渣仍然没有得到高附加值利用。上述两种方法虽然都能够回收铸余渣中的金属物料，但却不能实现铸余渣的资源化综合利用。因此，对铸余渣的深度处理和资源化利用，长期以来一直是困扰冶金企业，且亟待解决的一个难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢水铸余渣处理与资源化利用的方法，采用本方法能够实现铸余渣的100%综合利用，而且可减少资源浪费和环境污染。

本发明的目的是这样实现的，包括游离氧化钙消解、一级筛分、初级磁选、二级筛分、筛下料磁选、筛上料磁选、循环处理步骤，具体为：