一种采用渣、铁热态分离回收利用钢渣的方法技术

本发明专利技术涉及一种采用渣、铁热态分离回收利用钢渣的方法，属于钢铁冶金技术领域，解决了现有技术中钢渣回收利用效率低，回收利用不全面的问题。本发明专利技术的方法包括如下步骤：通过锍相富集分离得到除铁熔渣和锍相熔体；除铁熔渣经碳热还原后，磷被还原成气态回收；锍相熔体经碳热还原后得到高硫铁水；除铁熔渣经还原后的还原渣返回炼钢工序作为脱硫剂使用，脱硫完成后作为水泥原料利用。实现了钢渣的综合回收利用，深度回收利用钢渣中的铁和磷，利用钢渣中的CaO得到水泥原料CaSO4，大幅提高了炼钢效率和钢渣利用深度，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种采用渣、铁热态分离回收利用钢渣的方法
本专利技术涉及钢铁冶金
，尤其涉及一种采用渣、铁热态分离回收利用钢渣的方法。
技术介绍
中国是钢铁产能大国，2017年粗钢产能超过8亿吨，而钢企平均每生产1吨钢将产生约120～150kg钢渣，一年产生的钢渣量约1亿吨，产量巨大。钢渣中约含有20％的铁，主要以金属铁和FeO的形态存在，弃之不用，不仅造成资源浪费，还会占用土地，带来严重的环境问题。目前钢渣主要有以下几个方面的应用：1、作为碱性熔剂返回烧结利用，但钢渣铁含量较低，造成烧结矿铁品位降低，增加还原能耗，且钢渣中的磷在烧结过程中无法脱除，恶化铁水质量。2、采用热闷、磨矿、磁选处理回收渣钢，尾渣用于制备水泥、钢渣微粉或建筑、铺路材料。由于钢渣中含有一定量的细小“钢珠”，其硬度大，造成钢渣可磨性差，提高了磨矿成本；另外，钢渣中的FeO无法分离，含量约为10～20％，高于水泥中铁的含量范围，制备钢渣水泥时需要添加一定含量的硅酸盐水泥，制备的钢渣微粉也只能替代一部分水泥使用；最后，钢渣中的自由CaO不稳定，用作建筑、铺路材料时需要消化处理，延长了处理时间和成本。3、作为酸性土壤磷肥利用，由于钢渣中磷是以磷酸钙-硅酸钙固溶体的形态存在，土壤对磷的吸收活性差，无法大面积应用。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种采用渣、铁热态分离回收利用钢渣的方法，用以解决现有对钢渣回收利用方法中存在的钢渣回收利用效率低，回收利用不全面的问题。本专利技术通过锍相富集实现铁与钢渣分离，并分别通过碳热还原回收金属铁和磷，回收的磷用于制备高品质磷肥，提高磷的活性和应用范围；除铁、除磷后的熔渣用作转炉中脱硫剂；尾渣经氧化处理后CaS转化为CaSO4，提高了渣的胶凝性，同时不存在金属铁，提高了渣的可磨性，无需添加剂可直接用于生产钢渣水泥或钢渣微粉，提高了产品品质；本专利技术方法对钢渣的回收利用效率高，回收利用全面，效果好。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种采用渣、铁热态分离回收利用钢渣的方法，包括如下步骤：S1.在脱硅、脱磷钢渣中加入FeS熔体，充分混合，通过锍相富集分离得到除铁熔渣和锍相熔体；S2.在所述除铁熔渣中加入固体碳作为还原剂，将除铁熔渣中的化合态磷还原为气态单质磷脱除，得到除铁、除磷熔渣，所述气态单质磷用于制备磷肥；S3.在所述锍相熔体中加入固体碳作为还原剂进行熔融还原，得到高硫铁水；S4.将所述除铁、除磷熔渣返回转炉与转炉中的炼钢铁水反应脱去炼钢铁水中的硫；S5.步骤S4中进行脱硫反应后的熔渣继续与步骤S3中的高硫铁水反应，将高硫铁水转化为炼钢铁水，熔渣转化为富硫渣；S6.将所述富硫渣经高温氧化反应，得到钢渣水泥或钢渣微粉原料。本专利技术首先通过锍相富集实现了铁与钢渣的分离，然后通过高温碳热还原回收金属铁和磷，最后将尾渣经氧化处理生产钢渣水泥或钢渣微粉；本专利技术方法对钢渣的回收利用效率高，回收利用全面，效果好。进一步的，在步骤S1中脱硅、脱磷钢渣与加入的FeS熔体的质量比为1：1～2：1。通过在钢渣中加入FeS，使钢渣中大量的金属铁和FeO转移富集至锍相中，提高了钢渣中铁的利用率，节约环境资源。进一步的，所述步骤S2中固体碳为石墨粉，除铁熔渣与石墨粉的质量比为100：2。通过石墨粉的高温还原，将除铁熔渣中的化合态磷转化为单质磷用于制备优质磷肥，石墨粉的成本低，还原效率高。进一步的，所述步骤S3中固体碳为石墨粉，锍相熔体与石墨粉的质量比为100：4。进一步的，所述步骤S4中除铁、除磷后的熔渣与转炉中炼钢铁水的质量比为20：100。进一步的，所述步骤S5中进行脱硫反应后的熔渣与高硫铁水质量比为100：20。进一步的，步骤S1至S5中处理过程为在温度1600℃、N2气氛下保温30分钟。进一步的，步骤S6中处理过程为在温度1600℃、O2气氛下保温60分钟。本专利技术有益效果如下：(1)将转炉脱硅、脱磷环节与脱硫环节分离开来，提高了脱硫效率；(2)钢渣中的铁、磷单独回收利用，产品附加值高；(3)除铁、除磷后的熔渣返回转炉作为脱硫渣利用，充分利用熔渣中的CaO组分和物理热，降低了熔剂用量和化渣时间，提高了生产效率；(4)富硫渣经氧化后，CaS转化为具有胶凝性的CaSO4，同时没有金属铁的存在，提高了可磨性，得到的钢渣可以直接用于生产钢渣水泥或钢渣微粉。本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为钢渣综合回收利用工艺流程图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。本专利技术提供了一种采用渣、铁热态分离回收利用钢渣的方法，如图1流程图所示，包括如下步骤：S1.将脱硅、脱磷钢渣与FeS熔体充分混合，通过锍相富集分离得到除铁熔渣和锍相熔体；该步骤具体为：将脱硅、脱磷钢渣与FeS熔体在电炉内充分混合，在1600℃、N2气氛下保温30min静置分层，钢渣中的金属铁及FeO转移富集至锍相中，得到除铁熔渣和锍相熔体；示例性地，起始加入的脱硅、脱磷钢渣与FeS熔体的质量比为1：1～2：1。S2.在步骤S1得到的除铁熔渣中加入固体碳作为还原剂，将除铁熔渣中的化合态磷还原为气态单质磷脱除，得到除铁、除磷熔渣，所述气态单质磷用于制备磷肥；该步骤具体为：向所述的除铁熔渣中加入石墨粉，在1600℃、N2气氛下保温30min，将除铁熔渣中的化合态磷还原为气态单质磷脱除，得到除铁、除磷熔渣，所述气态单质磷用于制备磷肥；其中主要化学反应过程为：2Ca3(PO4)2+10C＝6CaO+10CO(g)+P4(g)示例性地，除铁熔渣与石墨粉的质量比为100：2。S3.在步骤S1得到的锍相熔体中加入固体碳作为还原剂进行熔融还原，得到高硫铁水；该步骤具体为：向所述的锍相熔体中加入石墨粉作为还原剂进行熔融还原，在1600℃、N2气氛下保温30min，得到高硫铁水；其中主要化学反应过程为：(FeO)+C＝[Fe]+CO(g)示例性地，锍相熔体与石墨粉的质量比为100：4。S4.将步骤S2中的除铁、除磷后的熔渣返回转炉与炼钢铁水反应脱去炼钢铁水中的硫；该步骤具体为：将步骤S2中的除铁、除磷后的熔渣返回转炉与炼钢铁水混合，在1600℃、N2气氛下保温30min，脱去炼钢铁水中的硫；示例性地，除铁、除磷后的熔渣与炼钢铁水的质量比为20：100。S5.用步骤S4中进行脱硫反应后的熔渣继续与步骤S3得到的高硫铁水反应，将高硫铁水转化为炼钢铁水，熔渣转化为富硫渣；该步骤具体为：将步骤S4中进行脱硫反应后的熔渣与步骤S3得到的高硫铁水混合，在1600℃、N2气氛下保温30min，脱去高硫铁水中的硫，将高硫铁水转化为炼钢铁水，同时熔渣转化为富硫渣；其中主要化学反应过程为：[S]+CaO+[C]＝(CaS)+CO(g)示例性地，步骤S4中进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用渣、铁热态分离回收利用钢渣的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.在脱硅、脱磷钢渣中加入FeS熔体，充分混合，通过锍相富集分离得到除铁熔渣和锍相熔体；S2.在所述除铁熔渣中加入固体碳作为还原剂，将除铁熔渣中的化合态磷还原为气态单质磷脱除，得到除铁、除磷熔渣，所述气态单质磷用于制备磷肥；S3.在所述锍相熔体中加入固体碳作为还原剂进行熔融还原，得到高硫铁水；S4.将所述除铁、除磷熔渣返回转炉与转炉中炼钢铁水反应脱去炼钢铁水中的硫；S5.步骤S4中进行脱硫反应后的熔渣继续与步骤S3中的高硫铁水反应，将高硫铁水转化为炼钢铁水，熔渣转化为富硫渣；S6.将所述富硫渣经高温氧化反应，得到钢渣水泥或钢渣微粉原料。

【技术特征摘要】
1.一种采用渣、铁热态分离回收利用钢渣的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.在脱硅、脱磷钢渣中加入FeS熔体，充分混合，通过锍相富集分离得到除铁熔渣和锍相熔体；S2.在所述除铁熔渣中加入固体碳作为还原剂，将除铁熔渣中的化合态磷还原为气态单质磷脱除，得到除铁、除磷熔渣，所述气态单质磷用于制备磷肥；S3.在所述锍相熔体中加入固体碳作为还原剂进行熔融还原，得到高硫铁水；S4.将所述除铁、除磷熔渣返回转炉与转炉中炼钢铁水反应脱去炼钢铁水中的硫；S5.步骤S4中进行脱硫反应后的熔渣继续与步骤S3中的高硫铁水反应，将高硫铁水转化为炼钢铁水，熔渣转化为富硫渣；S6.将所述富硫渣经高温氧化反应，得到钢渣水泥或钢渣微粉原料。2.根据权利要求1所述的一种采用渣、铁热态分离回收利用钢渣的方法，其特征在于，所述步骤S1中，脱硅、脱磷钢渣与加入的FeS熔体的质量比为1：1～2：1。3.根据权利要求1所述的一种采用渣、铁热态分离回收利用钢渣的方法，其特征在于，所述步骤S2中固体碳为石墨粉。4.根据权利要求3所述的一种采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊，
申请(专利权)人：钢研晟华科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11