不銹鋼渣資源再生利用技術的研究

1、不銹鋼渣資源再生利用技術的研究摘要：本文根據鋼鐵企業(yè)在不銹鋼生產過程中所產生鋼渣的特點，并對不銹鋼渣的處理技術、處理方法和處理設備進行了深入的研究，為鋼鐵企業(yè)資源的循環(huán)利用奠定了基礎。關鍵詞：不銹鋼 鋼渣 處理技術 研究目前，世界上僅有幾家公司擁有有效處理及合理回收利用不銹鋼渣的專利技術，但這些公司大都以合資或獨資的方式在保有其專利的同時，獲取經濟收益；國內不銹鋼渣大多采用人工分揀大塊渣鋼、尾渣廢棄堆存的落后方法，大部分有價金屬鎳、鉻、鐵滯留渣中，得不到及時回收利用，造成資源浪費。處理倒運過程粉塵量大，對周邊環(huán)境造成污染，同時由于鋼渣處理不徹底，不能進行有效利用和無害化處理。這主要是因為不銹鋼

2、渣處理是冶金行業(yè)和不銹鋼生產廠的較為復雜的工作，主要表現(xiàn)在：1）處理過程粉塵大，處理難度較大；2）渣中含Cr6+有毒化合物；3）Ni系金屬渣鋼不易回收；4）尾渣綜合利用有一定難度。1、不銹鋼鋼渣處理的必要性1）不銹鋼渣中含有有毒的Cr6化合物，如不進行妥善處理，會嚴重污染周圍的土壤、河流及地下水源；2）不銹鋼渣中含有用的鉻、鎳及鐵等金屬，有必要對其進行回收利用以降低生產成本；3）不銹鋼尾渣是一種有用的資源，綜合利用價值比較高，使用不合理會造成資源浪費。4）在鋼渣處理中要貫徹治理三廢、減少環(huán)境污染的原則，以滿足國家有關環(huán)保法規(guī)的要求。2、不銹鋼及不銹鋼渣的種類及成分不銹鋼的主要種類有：400系列

3、不銹鋼、300系列不銹鋼和200系列不銹鋼。表1：不銹鋼代表鋼號及其主要化學成分代表鋼號C (%)Mn (%)Si (%)S (%)P (%)Cr (%)Ni (%)Mo (%)Cu (%)JIS3040.082.01.00.030.0451820810.5JIS3160.082.01.00.030.0451618101423JIS4090.081.01.00.030.031012.50.3JIS409L0.031.01.00.030.031012.50.3不銹鋼鋼渣的種類有：400系列鐵素體鋼渣、300系列奧氏體鋼渣、200系列奧氏體鋼渣、脫磷轉爐鋼渣和電爐鋼渣等。各種鋼渣的產生量隨鋼種的不

4、同略有不同，其中300系列奧氏體鋼渣產生比例最高，400系列鐵素體鋼渣產生比例較低。不銹鋼渣的礦物組成與其化學成分有關，鋼渣的性能取決于鋼渣中各種氧化物在特定條件下生成何種礦物及礦物的結構形態(tài)。不銹鋼渣的礦物組成有鉻鎳鐵合金、硅酸三鈣（C3S）、 硅酸二鈣（C2S）、鐵酸二鈣（C2F）、鐵酸鈣（CF）、氟磷灰石（Ca(PO4)3 (F)）、二價金屬固溶體（RO相）、游離氧化鈣（f CaO）、游離氧化鎂（f MgO）、氫氧化鈣（Ca(OH) 2）等。不銹鋼渣中鐵的存在狀態(tài)有兩種：一種為片塊狀，易單體解離，經破碎、手選即可獲得高品位的金屬；另一種為細網脈狀嵌布態(tài)，形狀復雜，經破碎、重選可以獲得品位

5、較高的金屬。不銹鋼主要產生三種類型的鋼渣，第一種是脫磷產生的氧化渣，其渣的特點是含氧化鐵和P含量比較高，爐渣堿度大。第二種類型渣是電爐產生的爐渣，由于電爐還原不完全，渣中Cr2O3含量比較。第三種類型是AOD轉爐冶煉過程產生的還原渣，此渣的特點是氧化性低，渣中Cr2O3含量低，爐渣易粉化。表2：脫磷渣典型成分（%）TfeFeoFe2O3SiO2CaOMgOMnOPR6-815-1858-60表3：電爐渣典型成分（%）SiO2CaOMgOAl2O3MnOP2O5Cr2O3TiO2Fe2O3SO330-33 48-55 6-8 2.0-2.5 0.8-1.0 0.003-0.006 2.0-3.0

6、 1.8-2.2 1.0-1.3 0.412 表4：AOD爐渣典型成分類別元素成分（）SiO2CaOMgOAl2O3MnOCr2O3TiO2Fe2O3SF還原27-3050-54脫硫27-2953-573、不銹鋼渣處理技術不銹鋼渣的特點：（1）由于不銹鋼渣質地較脆，一段破碎采用反擊式破碎機。為防止過磨和保證金屬與渣充分分離，二、三段破碎采用立軸式機。（2）采用強磁選的方法將大塊鋼渣甩尾的工藝，對金屬進行回收。（3）鋼渣處理過程中，加入FeSO4把有害的Cr6+還原成Cr3+，避免和減輕重金屬六價鉻（Cr6+）可能對周圍環(huán)境造成的危害。在不銹鋼渣內除含有與普通鋼渣類似成分外，渣中還含有一定量重金

7、屬六價鉻（Cr6+）。鉻主要以三價鉻和六價鉻的形式存在。三價鉻參與人和動物體內的糖與脂肪的代謝，是人體必需的微量元素；六價鉻則是明確的有害元素，是一種重污染環(huán)境物質。為防止和減少六價鉻（Cr6+）產生的危害，不銹鋼渣在進行處理前，加入約為鋼渣量2%的固態(tài)硫酸亞鐵（FeSO4）。硫酸亞鐵在鋼渣處理過程中與潮濕的鋼渣充分混合，將鋼渣中重金屬六價鉻（Cr6+）還原成三價鉻（Cr3+），避免和減輕重金屬六價鉻（Cr6+）可能對周圍環(huán)境造成的危害。不銹鋼鋼渣處理一般采用鋼渣熱悶、分級揀選、尾渣利用及無害化處理干濕混合工藝方法。鋼渣熱悶罐處理是將運往渣場的熱態(tài)不銹鋼鋼渣進行噴水冷卻，使鋼渣充分自解粉化和破

8、碎，為提高金屬回收率和尾渣綜合利用效果創(chuàng)造條件；鋼渣分級揀選是將熱悶粉化后的鋼渣運至鋼渣加工回收線，通過分揀、篩選、磁選、粉磨及重力分選將鋼渣中含鎳、鉻、鐵的渣鋼選出；尾渣利用及無害化處理是將通過分級揀選的尾渣加工成建材產品或壓塊填埋進行無害化處理。鋼渣在熱悶和分級揀選過程中按不同系列鋼渣分別進行，以保證產品按質按類分別予以回收。4、不銹鋼渣處理方法1）不銹鋼渣一次處理方法鐵水預處理產生的氧化渣，由于處理過程爐渣通過扒渣機扒到渣罐中，渣中含金屬量很少，且爐渣較硬，其中的金屬回收利用價值不高可直接用往其它領域。對于電爐、AOD轉爐、LF精煉爐產生的鋼渣，由于倒渣操作和大包注余等，含有較多的不銹鋼

9、金屬，因此對于這部分渣必須進行金屬的回收利用。不銹鋼爐渣中含有兩種不同狀態(tài)的金屬，一是大包注余和倒渣操作過程中產生的大塊金屬，二是鋼渣混合產生的金屬液滴凝固在渣中的小金屬顆粒，因此對這兩種金屬必須都要進行回收。EAF電爐渣罐中的熱渣進行噴淋浸泡冷卻處理，根據渣罐中盛渣量確定冷卻時間及噴淋冷卻水的流量，使熱渣直接被水浸泡，加速冷卻。待爐渣冷卻至一定的溫度后，運至翻渣區(qū)按照不同的類型翻入指定渣箱，并對傾翻出的鋼渣進行渣、鋼初撿等預處理作業(yè)。 AOD轉爐渣罐中的熱渣可噴少量水加速冷卻，噴淋水量視渣罐中不積水為限，保證冷卻水大部分被蒸發(fā)，為保證干式處理系統(tǒng)的順行，其中含水量需控制在3%以下。在整個爐渣

10、冷卻過程、運輸及翻渣過程中處于濕潤狀態(tài)，最大程度地降低了粉塵飛揚造成的環(huán)境污染。2）不銹鋼渣二次處理方法鋼渣處理設備分干式處理設備、濕式處理設備、磁選處理設備、水處理設備等。 電爐鋼渣與AOD轉爐鋼渣具有不同的形態(tài)，電爐渣成塊狀，破碎后成粒狀，AOD鋼渣則有冷卻后自然粉化的特性，300 系不銹鋼沒有磁性，200 系和 400 系不銹鋼有磁性，需要針對鋼渣的不同特性來選擇處理工藝。 （1）200 系、400 系不銹鋼依據有磁性的特點，采用成本比較低的破碎、磁選處理方法； （2）電爐渣呈塊狀，破碎后成粒狀，宜采用濕式處理工藝進行處理。 （3）300 系AOD鋼渣則有冷卻后自然粉化的特性，宜采用干式

11、處理工藝進行處理。處理后的尾渣粒度達到要求，可直接按比例添加到水泥中使用。3）不銹鋼電爐渣濕式處理方法 AOD鋼渣有冷卻后自然粉化成粉末狀態(tài)；如果AOD渣采用濕式流程處理工藝時，80%的AOD渣都呈漿泥狀進入澄清池，水處理、壓濾、烘干處理成本高。如果對AOD渣先進行篩分，篩上部分再進入濕式流程，篩下部分作為尾渣直接廢棄又降低金屬收得率。所以AOD渣宜采用干式風選處理。4）300系列轉爐鋼渣干式處理方法 5）200系列和400系列鋼渣磁選處理方法 5、鋼渣處理設備1）一次處理設備熔化的鋼渣來自煉鋼廠（主要來自電爐、AOD精煉爐、鋼包和中間包），全部收到渣罐里,將盛有熔化鋼渣的渣罐通過渣罐火車運送

12、到渣場，由起重機將渣罐吊至渣罐冷卻區(qū)，在渣罐內冷卻24 小時，由起重機進行倒罐。 2）濕式處理設備當破碎塊渣時，較大的金屬可以撿出來，重新作為原料供煉鋼使用。人工分揀大塊金屬和廢物后，鋼渣通過兩次破碎，然后進入濕棒磨機進行細磨。經過濕式棒磨后的金屬顆粒通過振動篩進行分開，得到棒磨機選出金屬塊。含小顆粒金屬泥漿水進入跳汰機和磁選機后分離成金屬顆粒和小于0.2mm的泥漿水。濕式處理可達到的效果：1）塊狀金屬可以供煉鋼使用。2）有磁性的粉塵通過磁選機分離后，可送燒結廠原料使用。3）小于 0.2mm 的泥漿水筑壩自然沉淀。3）干式處理設備爐渣干式處理流程由裝載機把經過完全冷卻的精煉爐渣加入受料斗中，3

13、0mm以上渣塊不能進入加料斗，通過濕法處理。30mm以下的粉渣通過受料斗下面的皮帶輸送機引出，通過斗式提升機輸送到中間料倉。通過中間料倉振動給料機均勻地給風磨機供料。風選磨適應鋼渣晶體結構等特性，盡可能的將鋼渣粉碎，而風選磨內的不繡鋼金屬則不會被粉碎，風選磨出來的物料經過高效渦旋式選粉機進行粗細分離，通過風選將鋼渣粉和不銹鋼金屬分離處理。選粉機及收塵機收集的粉塵通過磁選機把磁性粉塵進行了收集，以提高金屬回收率。干式處理可達到的效果：1）塊狀金屬可以供煉鋼使用。2）有磁性的粉塵通過磁選機分離后，可送燒結廠原料使用。 3）風選磨，選粉機后收得的細粉塵比表面積大于 420mm2/kg，可以用作添加水泥的原料。4）磁選處理設備200系、400系不銹鋼渣采用破碎-磁選工藝。人工分揀大塊金屬和廢物后，鋼渣通過兩次破碎后，進行磁選，選出塊狀金屬，其它物料進入立式復合破碎機進行細碎后再次磁選。分離得到磁性粉末和渣沙。磁選處理可達到的效果：1）塊狀金屬可以供煉鋼使用。2）有磁性的粉塵通過磁選機分離后，可送燒結廠原料使用。3）渣沙可以用作水泥的原料或修筑道路。6、鋼鋼渣資源再生利用后的效果1）金屬回收不銹鋼渣處理技術可使渣中Fe-Ni 回收率90%（處理后尾渣中殘余金屬小于 0.8%），金屬回收純度85%；AOD尾渣中金屬含量<2%，EAF尾渣中的金