權(quán)利要求
1.高效提取與分離回收不銹鋼渣中鉻的方法，其特征在于，包括如下步驟：
(1)不銹鋼渣出爐時(shí)，檢測(cè)爐渣的粘度、溫度以及氧化鉻含量；在出渣過程中，通過加入改質(zhì)劑和還原劑，并控制溫度使?fàn)t渣粘度小于1.0Pa·S，將不銹鋼渣與改質(zhì)劑和還原劑充分混勻，得到熔渣；
(2)對(duì)步驟(1)所得的熔渣進(jìn)行熱處理；
(3)將熱處理后的熔渣隨爐冷卻后進(jìn)行破碎、篩分后，進(jìn)行重選分離，分離得到合金與尾渣。
2.如權(quán)利要求1所述的高效提取與分離回收不銹鋼渣中鉻的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的不銹鋼渣為含Cr量較高的不銹鋼電弧爐EAF渣或不銹鋼氬氧爐AOD渣。
3.如權(quán)利要求1所述的高效提取與分離回收不銹鋼渣中鉻的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述改質(zhì)劑為硼氧化物、硼酸鹽、氟化鈣或冰晶石中的一種或幾種，改質(zhì)劑總量按不高于不銹鋼渣總重量的10％進(jìn)行控制。
4.如權(quán)利要求1所述的高效提取與分離回收不銹鋼渣中鉻的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述還原劑為太陽(yáng)能級(jí)多晶硅切割廢料、晶體硅切割廢漿中的一種或幾種，其中，太陽(yáng)能級(jí)多晶硅切割廢料中，Si含量為90-99wt.％；晶體硅切割廢漿中，Si含量為40-50wt.％。
5.如權(quán)利要求1所述的高效提取與分離回收不銹鋼渣中鉻的方法，其特征在于，步驟(1)中，還原劑的用量為：還原劑中Si的質(zhì)量為不銹鋼渣中氧化鉻進(jìn)行硅熱還原反應(yīng)2Cr2O3+3Si＝4Cr+3SiO2時(shí)所需Si理論值的1.0-2.0倍。
6.如權(quán)利要求1所述的高效提取與分離回收不銹鋼渣中鉻的方法，其特征在于，步驟(2)中，熱處理的條件為：1450℃以上保溫1-2h。
7.如權(quán)利要求1所述的高效提取與分離回收不銹鋼渣中鉻的方法，其特征在于，步驟(3)中，所得合金為微碳鉻合金，微碳鉻合金返回?zé)掍撝杏米骱辖鹪靥砑觿?，尾渣返回不銹鋼企業(yè)內(nèi)部循環(huán)利用。
8.如權(quán)利要求1所述的高效提取與分離回收不銹鋼渣中鉻的方法，其特征在于，步驟(3)中，所得尾渣中Cr2O3含量在1％以下。
說(shuō)明書
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種高效提取與分離回收不銹鋼渣中鉻的方法，屬于冶金資源循環(huán)利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
[0002]不銹鋼渣是冶煉不銹鋼過程中產(chǎn)生的廢棄物，由于不銹鋼渣含鉻量較多，而我國(guó)鉻礦資源極度貧瘠，大量依靠進(jìn)口，因此不銹鋼渣中鉻資源的回收價(jià)值高。同時(shí)由于不銹鋼渣的大量堆積，不銹鋼渣中的六價(jià)鉻具有嚴(yán)重的毒性，造成資源的極大浪費(fèi)和環(huán)境污染。
[0003]目前大多數(shù)不銹鋼渣的回收利用方法常見的有：固化封存法、濕法還原法、干法還原法。固化封存法，主要采用穩(wěn)定劑將鋼渣封存在基體中，常見的基體有水泥，也就是常見的水泥封存法。通常將還原劑、水泥、不銹鋼渣，按照一定的比例混合之后填埋，使不銹鋼渣在水泥中封存。顯然，目前的固化封存法沒有回收利用不銹鋼渣中的鉻資源；濕法還原法：利用水溶液或者酸溶液將研磨后的不銹鋼渣溶解，再利用不同的還原劑將不銹鋼渣中六價(jià)鉻還原，該方法在回收不銹鋼渣中的鉻資源的同時(shí)產(chǎn)生了大量的廢水，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染；干法還原法：在高溫條件下，利用還原劑將六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻乃至鉻單質(zhì)。干法還原法主要包括高溫碳還原法和高溫硅鐵還原法，是在高溫下用還原劑(C，Si/SiFe等)將Cr6+還原成Cr3+甚至Cr。其優(yōu)點(diǎn)是可充分利用不銹鋼冶煉過程的熱量，工藝簡(jiǎn)單，能夠有效的回收渣中的有價(jià)金屬如Fe、Cr、Ni等。然而，以C為還原劑時(shí)，渣中Fe能還原至較低水平，但是CrOx含量仍較高且反應(yīng)過程產(chǎn)生的泡沫渣使其含量極不均勻。同時(shí)碳熱還原過程中產(chǎn)生的CO氣體對(duì)環(huán)境不友好。當(dāng)采用Si/SiFe、Al、Mg、CaC2等還原劑時(shí)，需要考慮還原產(chǎn)物對(duì)還原過程影響以及成本問題。如若將一些行業(yè)的廢料如廢硅粉作為處理含鉻固廢的還原劑，不僅可以實(shí)現(xiàn)深度還原的低成本和高效率，還實(shí)現(xiàn)二次資源的綜合利用。
發(fā)明內(nèi)容
[0004]針對(duì)上述不銹鋼渣干法還原過程中環(huán)境不友好、成本較高以及還原效果不穩(wěn)定等難題，本發(fā)明的目的在于：提供一種高效穩(wěn)定回收不銹鋼渣中鉻資源的方法，還原后的鉻單質(zhì)與還原劑硅聚集沉淀形成微碳鉻合金，還原后的尾渣可以直接返回不銹鋼企業(yè)作為煉鋼過程中的造渣劑循環(huán)利用，從而實(shí)現(xiàn)不銹鋼渣的高效回收利用。
[0005]達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：
[0006]一種高效提取與分離回收不銹鋼渣中鉻的方法，所述的不銹鋼渣為含Cr量較高的不銹鋼電弧爐(EAF)渣或不銹鋼氬氧爐(AOD)渣；在熔融不銹鋼渣中添加硼氧化物、硼酸鹽、氟化鈣或冰晶石中的一種或幾種作為改質(zhì)劑，使熔融不銹鋼渣的粘度降低；使用太陽(yáng)能級(jí)多晶硅切割廢料、晶體硅切割廢漿中的一種或幾種做還原劑，還原后產(chǎn)生的鉻單質(zhì)能順利的聚集并產(chǎn)生沉淀，還原效果強(qiáng)，還原效果穩(wěn)定；然后對(duì)加入還原劑和改質(zhì)劑的熔融不銹鋼渣進(jìn)行熱處理；將熱處理后的不銹鋼渣進(jìn)行重選分離得到合金與尾渣。
[0007]進(jìn)一步地，本發(fā)明是提供了一種通過熔融不銹鋼渣改質(zhì)及還原+熔渣熱處理+重選分離的方式，對(duì)熔融不銹鋼渣中的鉻元素進(jìn)行高效回收利用的方法，所述方法包括以下具體步驟：
[0008](1)不銹鋼渣出爐時(shí)，檢測(cè)爐渣的粘度、溫度以及氧化鉻含量；在出渣過程中，通過加入改質(zhì)劑和還原劑，并控制溫度使?fàn)t渣粘度小于1.0Pa·S，利用出渣過程中產(chǎn)生的沖擊力使不銹鋼渣與改質(zhì)劑和還原劑充分混勻，得到熔渣；
[0009]所述的不銹鋼渣為含Cr量較高的不銹鋼電弧爐EAF渣或不銹鋼氬氧爐AOD渣；
[0010]所述改質(zhì)劑為硼氧化物、硼酸鹽、氟化鈣或冰晶石中的一種或幾種，改質(zhì)劑總量按不高于不銹鋼渣總重量的10％進(jìn)行控制；
[0011]所述還原劑為太陽(yáng)能級(jí)多晶硅切割廢料、晶體硅切割廢漿中的一種或幾種，其中，太陽(yáng)能級(jí)多晶硅切割廢料中，Si含量為90-99wt.％；晶體硅切割廢漿中，Si含量為40-50wt.％；
[0012]還原劑的用量為：還原劑中Si的質(zhì)量為不銹鋼渣中氧化鉻進(jìn)行硅熱還原反應(yīng)2Cr2O3+3Si＝4Cr+3SiO2時(shí)所需Si理論值的1.0-2.0倍；
[0013](2)對(duì)步驟(1)所得的熔渣進(jìn)行熱處理。
[0014]熱處理設(shè)備相當(dāng)于一個(gè)精煉爐，采用底吹氣體攪伴均勻爐內(nèi)熔渣溫度和成分，用電極加熱調(diào)整和控制熔渣保溫時(shí)間，確保不銹鋼渣在1450℃以上保溫1-2h，促使不銹鋼渣和還原劑太陽(yáng)能級(jí)多晶硅切割廢料充分反應(yīng)，該熱處理制度可促進(jìn)不銹鋼渣中氧化鉻被充分還原為鉻單質(zhì)，有利于提高后續(xù)分離效果。
[0015](3)將熱處理后的熔渣隨爐冷卻后進(jìn)行破碎、篩分后，放入跳汰機(jī)中，進(jìn)行重選分離，分離得到合金與尾渣。微碳鉻合金返回?zé)掍撝杏米骱辖鹪靥砑觿苍祷夭讳P鋼企業(yè)內(nèi)部循環(huán)利用。
[0016]步驟(3)中，分離后尾渣中Cr2O3含量在1％以下。
[0017]本發(fā)明的有益效果為：
[0018](1)熔融不銹鋼渣的密度為2-3g/cm3之間，鉻單質(zhì)的密度為7.2g/cm3，從密度方面分析，即使不加入改質(zhì)劑，鉻依舊可以聚集沉淀，但實(shí)際的實(shí)驗(yàn)證明，在只加入熔融不銹鋼渣和還原劑的情況下，鉻無(wú)法聚集沉淀為合金，分析原因：熔融不銹鋼渣的粘度過大，還原后產(chǎn)生的鉻單質(zhì)無(wú)法聚集。因此，本發(fā)明為了達(dá)到鉻聚集沉淀分離的效果，添加改質(zhì)劑，改質(zhì)劑使熔融不銹鋼渣的粘度降低，使樣品中的鉻單質(zhì)聚集沉淀，沉淀后合金和渣產(chǎn)生明顯的分離，達(dá)到了從渣中有效的回收利用鉻資源的目的。
[0019](2)加入的還原劑為太陽(yáng)能級(jí)多晶硅切割廢料或晶體硅切割廢漿，成本低，同時(shí)硅的還原效果比傳統(tǒng)的碳還原劑更好，還原效果更穩(wěn)定。
[0020](3)加入的改質(zhì)劑為硼氧化物、硼酸鹽、氟化鈣或冰晶石中的一種或幾種。能夠有效降低熔融不銹鋼渣的粘度，從而使鉻單質(zhì)聚集沉淀。
[0021](4)改質(zhì)劑的總量按不高于熔融不銹鋼渣總重量的10％進(jìn)行控制。過量改質(zhì)劑的加入無(wú)法有效降低尾渣的殘鉻量，同時(shí)還提高成本。采用該比例可以時(shí)不銹鋼渣粘度達(dá)到回收不銹鋼渣中鉻資源最好的效果。
附圖說(shuō)明
[0022]圖1為本發(fā)明提供的高效回收不銹鋼渣中鉻資源的工藝流程圖。
[0023]圖2為回收不銹鋼渣中鉻資源的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
[0024]下面結(jié)合具體實(shí)施方式和數(shù)據(jù)對(duì)本發(fā)明內(nèi)容及效果作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0025]實(shí)施例1：
[0026](1)取某不銹鋼公司電爐出鋼階段的不銹鋼渣(EAF渣)，成分主要包含SiO2、CaO、MgO、Cr2O3，其余雜質(zhì)成分做歸一化處理，并向其中加入還原劑太陽(yáng)能級(jí)多晶硅切割廢料(Si含量為98wt.％)，加入量為還原熔融不銹鋼渣中氧化鉻所需要的量的2.0倍；加入改質(zhì)劑B2O3，加入量為熔融不銹鋼渣總重量的6％，使?fàn)t渣粘度小于1.0Pa·S，得到熔融不銹鋼渣總重10kg。實(shí)施例1熔融不銹鋼渣成分如表1所示。
[0027]表1
[0028]
[0029](2)將步驟(1)得到的熔融不銹鋼渣進(jìn)行熱處理，控制渣罐溫度至1450℃以上并保溫兩小時(shí)，使?fàn)t渣充分熔化均勻，保溫結(jié)束后，隨爐冷卻至室溫得到終渣；
[0030](3)將渣樣進(jìn)行破碎、篩分后放入跳汰機(jī)中，進(jìn)行重選分離得到合金與尾渣。
[0031]實(shí)施例2：
[0032](1)取某不銹鋼公司電爐出鋼階段的不銹鋼渣(EAF渣)，成分主要包含SiO2、CaO、MgO、Cr2O3，其余雜質(zhì)成分做歸一化處理，并向其中加入還原劑太陽(yáng)能級(jí)多晶硅切割廢料(Si含量為98wt.％)，加入量為還原熔融不銹鋼渣中氧化鉻所需要的量的1.0倍；加入改質(zhì)劑B2O3，加入量為熔融不銹鋼渣總重量的6％，使?fàn)t渣粘度小于1.0Pa·S，得到熔融不銹鋼渣總重10kg。實(shí)施例2熔融不銹鋼渣成分如表2所示。
[0033]表2
[0034]
[0035](2)將步驟(1)得到的熔融不銹鋼渣進(jìn)行熱處理，控制渣罐溫度至1450℃以上并保溫兩小時(shí)，使?fàn)t渣充分熔化均勻，保溫結(jié)束后，隨爐冷卻至室溫得到終渣；
[0036](3)將渣樣進(jìn)行破碎、篩分后放入跳汰機(jī)中，進(jìn)行重選分離得到合金與尾渣。
[0037]實(shí)施例3
[0038](1)取某不銹鋼公司氬氧爐出鋼階段的不銹鋼渣(AOD渣)，成分主要包含SiO2、CaO、MgO、Cr2O3，其余雜質(zhì)成分做歸一化處理，并向其中加入還原劑太陽(yáng)能級(jí)多晶硅切割廢料(Si含量為98wt.％)，加入量為還原熔融不銹鋼渣中氧化鉻所需要的量的2.0倍；加入改質(zhì)劑B2O3，加入量為熔融不銹鋼渣總重量的6％，使?fàn)t渣粘度小于1.0Pa·S，得到熔融不銹鋼渣總重10kg。實(shí)施例3熔融不銹鋼渣成分如表3所示。
[0039]表3
[0040]
[0041](2)將步驟(1)得到的熔融不銹鋼渣進(jìn)行熱處理，控制渣罐溫度至1450℃以上并保溫兩小時(shí)，使?fàn)t渣充分熔化均勻，保溫結(jié)束后，隨爐冷卻至室溫得到終渣；
[0042](3)將渣樣進(jìn)行破碎、篩分后放入跳汰機(jī)中，進(jìn)行重選分離得到合金與尾渣。
[0043]實(shí)施例4
[0044](1)取某不銹鋼公司電爐出鋼階段的不銹鋼渣(EAF渣)，成分主要包含SiO2、CaO、MgO、Cr2O3，其余雜質(zhì)成分做歸一化處理，并向其中加入還原劑太陽(yáng)能級(jí)多晶硅切割廢料(Si含量為98wt.％)，加入量為還原熔融不銹鋼渣中氧化鉻所需要的量的2.0倍；加入改質(zhì)劑CaF2，加入量為熔融不銹鋼渣總重量的6％，使?fàn)t渣粘度小于1.0Pa·S，得到熔融不銹鋼渣總重10kg。實(shí)施案例4熔融不銹鋼渣成分如表4所示。
[0045]表4
[0046]
[0047](2)將步驟(1)得到的熔融不銹鋼渣進(jìn)行熱處理，控制渣罐溫度至1450℃以上并保溫兩小時(shí)，使?fàn)t渣充分熔化均勻，保溫結(jié)束后，隨爐冷卻至室溫得到終渣；
[0048](3)將渣樣進(jìn)行破碎、篩分后放入跳汰機(jī)中，進(jìn)行重選分離得到合金與尾渣。
[0049]實(shí)施例5
[0050](1)取某不銹鋼公司電爐出鋼階段的不銹鋼渣(EAF渣)，成分主要包含SiO2、CaO、MgO、Cr2O3，其余雜質(zhì)成分做歸一化處理，并向其中加入還原劑太陽(yáng)能級(jí)多晶硅切割廢料(Si含量為98wt.％)，加入量為還原熔融不銹鋼渣中氧化鉻所需要的量的2.0倍；加入改質(zhì)劑NaAl3F6(冰晶石)，加入量為熔融不銹鋼渣總重量的6％，使?fàn)t渣粘度小于1.0Pa·S，得到熔融不銹鋼渣總重10kg。實(shí)施例5熔融不銹鋼渣成分如表5所示。
[0051]表5
[0052]
[0053](2)將步驟(1)得到的熔融不銹鋼渣進(jìn)行熱處理，控制渣罐溫度至1450℃以上并保溫兩小時(shí)，使?fàn)t渣充分熔化均勻，保溫結(jié)束后，隨爐冷卻至室溫得到終渣；
[0054](3)將渣樣進(jìn)行破碎、篩分后放入跳汰機(jī)中，進(jìn)行重選分離得到合金與尾渣。
[0055]實(shí)施例6
[0056](1)取某不銹鋼公司電爐出鋼階段的不銹鋼渣(EAF渣)，成分主要包含SiO2、CaO、MgO、Cr2O3，其余雜質(zhì)成分做歸一化處理，并向其中加入還原劑晶體硅切割廢漿(Si含量為50wt.％)，加入量為還原熔融不銹鋼渣中氧化鉻所需要的量的2.0倍；加入改質(zhì)劑B2O3，加入量為熔融不銹鋼渣總重量的6％，使?fàn)t渣粘度小于1.0Pa·S，得到熔融不銹鋼渣總重10kg。實(shí)施例6熔融不銹鋼渣成分如表6所示。
[0057]表6
[0058]
[0059](2)將步驟(1)得到的熔融不銹鋼渣進(jìn)行熱處理，控制渣罐溫度至1450℃以上并保溫兩小時(shí)，使?fàn)t渣充分熔化均勻，保溫結(jié)束后，隨爐冷卻至室溫得到終渣；
[0060](3)將渣樣進(jìn)行破碎、篩分后放入跳汰機(jī)中，進(jìn)行重選分離得到合金與尾渣。
[0061]利用X射線熒光光譜分析(XRF)對(duì)實(shí)施案例1、2、3、4、5、6中的熔融不銹鋼渣試驗(yàn)后產(chǎn)生得到的尾渣和合金進(jìn)行成分分析，XRF結(jié)果如表7所示。
[0062]表7
[0063]尾渣總重(kg)尾渣中Cr2O3占比(％)合金總重(kg)合金中Cr占比(％)實(shí)施例18.830.781.0488.88實(shí)施例28.751.020.8387.49實(shí)施例39.860.190.06588.54實(shí)施例48.650.721.1389.65實(shí)施例58.910.741.0187.98實(shí)施例68.810.711.0787.68
[0064]定義εCr為鉻元素的回收率。mc1,mc2,分別代表尾渣，合金的質(zhì)量。ωCr1,ωCr2,分別代表尾渣，合金中鉻元素的占比。
[0065]
[0066]對(duì)實(shí)施例1、2、3、4、5、6進(jìn)行回收率計(jì)算，回收率結(jié)果如表8所示。
[0067]表8
[0068]實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5實(shí)施例6回收率(％)95.1492.2481.7895.9695.1695.38
[0069]以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
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高效提取與分離回收不銹鋼渣中鉻的方法.pdf
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“高效提取與分離回收不銹鋼渣中鉻的方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來(lái)源：江蘇大學(xué)
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