不锈钢渣资源化研究现状

不锈钢渣是不锈钢生产过程中产生的有毒废渣,包括初炼渣和精炼渣,其特殊性在于其含有水溶性致癌物质Cr6+,并且在渣的堆放过程中一直持续着Cr3+向Cr6+的转化,严重污染环境。介绍了高温硅铁熔融还原法、湿法及固化法对不锈钢渣脱毒原理,分析了不锈钢渣在烧结、返回炼钢、制备微晶玻璃及烧制水泥等方面的资源化利用现状。     

不锈钢渣毒性浸出特征及无害化处置现状

 自然界堆存的不锈钢渣中,铬的存在状态复杂,且由于其中Cr3+向剧毒的Cr6+转化,故此类不锈钢渣存在严重的铬污染风险,其无害化处置必须引起足够重视。研究显示,不锈钢渣中的6价铬主要以CaCrO4形式存在,毒性较大;而通常认为,以3价或0价存在于铬尖晶石、金属态及氧化物中的铬污染风险小;不锈钢渣铬浸出量在酸性环境下略高于中性环境,而在碱性条件下,随pH值增大,铬浸出量大幅增加;通过现有几种含铬不锈钢渣无害化处置技术的优劣对比,认为若实现含铬不锈钢渣的彻底解毒,宜控制其中铬以稳定矿相存在。     

不锈钢渣高温改性?析晶调控解毒研究现状及发展趋势

截止到目前,钢铁工业普通固废（高炉铁渣）循环利用技术取得了重要进展,但仍存在固废顽疾亟需处理。不锈钢冶炼产生的含铬（Cr）渣长期以来缺乏有效的无害化处置方法,环境隐患巨大。国内外专家学者通过添加还原物质、高温调质及调节冷却方式等以改变渣中铬元素的赋存状态,控制Cr6+的溶出,进而实现不锈钢渣的解毒。其中,高温改性?析晶调控方法可以通过调整钢渣组分和控制温度制度促进含铬尖晶石相的形成和长大,提高铬元素在尖晶石相中的富集程度,有望成为最有效且安全的无害化处理技术,在近些年得到快速发展。本文从不锈钢渣高温改性?析晶调控解毒的热力学机理和结晶动力学原理出发,针对不锈钢渣的高温调质改性、解毒方面的研究进展进行了综述。基于高温调质?选择性析晶的核心问题,重点阐述了改善解毒效果的方法和措施。另外,针对不锈钢渣高温改性?析晶调控解毒存在的问题提出了今后的发展方向。      

电炉不锈钢渣硅热法在线还原解毒的工业试验

由于电炉不锈钢的冶炼工序特点,渣中铬含量较高,存在Cr6+浸出风险。在电炉不锈钢冶炼末期,利用硅热法对渣液层进行在线还原解毒,可有效降低渣中重金属氧化物含量,渣中w(Cr2O3)从6.10%降至0.79%,还原解毒率最大可达到87.1%。解毒后电炉渣中作为Cr6+主要赋存相的钙铬石(Ca Cr O4)消失。经毒性浸出检测,其总铬浸出量降至0.08 mg/L,Cr6+浸出量降至0.01 mg/L以下,均明显低于国家堆存限值和利用限值,可实现不锈钢EAF渣的安全排放及后续资源化利用。     

不锈钢生产中含铬固体废弃物的回收利用

不锈钢行业每年会产生大量含铬固废。未来中国对铬资源有着极大的需求,需要大量进口铬资源。回收不锈钢废料中的铬资源不仅能缓解中国对铬资源的需求,对环境保护也有积极的意义。目前对含铬不锈钢废料的解毒处理方法以还原有毒Cr6+为主,主要包括干法还原法、湿法还原法和固化法。微晶玻璃是含铬不锈钢废料综合利用的方法之一,具有解毒彻底、处理量大等特点,是未来的重点发展方向,有着良好的应用前景。     

邯钢钢渣深处理现状及生产应用

介绍了邯钢钢渣预处理工艺的现状,并对钢渣深处理与综合利用生产线的工艺进行了阐述。该生产线采用干法生产,具有高效可控的渣铁分离技术,能充分回收钢渣中的铁元素,延伸加工利用尾渣,实现了钢渣的回收利用由无害化向高值化转变。     

Fe-Cr-C金属与CaO-SiO2-MgO-(Al2O3)-CrOx渣反应平衡时渣中Cr含量预测

摘要：冶炼不锈钢或高温还原法处理不锈钢工业典型固废时,渣金反应终点渣中残Cr含量 (w(Cr)slag)的高低是评价还原操作经济性以及残渣是否无害的关键参数。借助热化学软件FactSage,计算了Fe-Cr-C熔体中［Cr］的活度、反应体系的氧势及CaO-SiO2-MgO-(Al2O3)-CrOx-O2熔渣的等活度图,并构建了残Cr预测模型,综合讨论了平衡态时金属成分(［Cr］、［C］含量)、熔渣成分(二元碱度、MgO、Al2O3)以及温度对渣中残Cr含量的影响,得到了不同条件下渣中残Cr含量的极限值。实验室试验结果与模型预测结果基本一致,验证了模型的可靠性。     

滚筒法不锈钢钢渣处理技术的研究和应用

不锈钢钢渣的环保化处理是钢铁行业面临的难题之一,不锈钢钢渣中高含量游离CaO与MgO导致浸泡处理时粉化严重,环境污染大;不锈钢钢渣中不稳定的六价铬易溶于水造成水体污染。通过对滚筒法处理不锈钢钢渣的工艺抑制不锈钢钢渣粉化和抑制Cr3+的氧化析出进行研究和机理分析,并结合工程实例应用,论证了采用滚筒法处理不锈钢钢渣的可行性,为不锈钢钢渣环保化处理和资源利用奠定了基础。     

CaO-SiO2-MgO-Al2O3-FeO-Cr2O3渣系中铬尖晶石析出行为的热力学计算

不锈钢渣中铬赋存在尖晶石相中,可防止Cr⁶⁺浸出。将不锈钢中重金属Cr选择性富集、稳定化,有利于提高不锈钢渣综合利用率。本文基于熔渣非平衡凝固理论,研究了碱度、MgO及FeO含量对CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃-FeO-Cr₂O₃不锈钢渣体系凝固过程中尖晶石相析出温度、析出量及化学组成的影响。计算结果表明：CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃-FeO-Cr₂O₃渣析出相主要有Ca₂SiO₄、Ca₂MgSi₂O₇、Ca₂Al₂SiO₇、尖晶石相等。MgCr₂O₄尖晶石析出量随碱度增加而逐渐增大,提高碱度可抑制FeCr_2...     

电炉渣资源利用特性及铬的浸出特性

 研究了不锈钢冶炼工艺中EAF渣的资源利用特性和渣中铬的浸出特性,结果表明: EAF渣呈碱性,渣中物相主要有Ca2SiO4、Ca3Mg(SiO4)2、MgCr2O4等,值得关注的Cr2O3质量分数为2.92%,具有较高的回收价值,但是渣中的金属元素基本上均匀分布在各粒度段中,因此其回收利用具有一定的困难。钢渣中铬的浸出测试结果表明：EAF渣中的铬在去离子水中浸出量与钢渣粒径成反比,与反应时间、液固比成正比,电磁搅拌改善了浸出的动力学条件,有利于铬的浸出,浸出液中的Cr(Ⅵ)占浸出总铬的50%以上。在酸性情况下,浸出铬的质量增加,但均以毒性较小的形态存在。     

铬矿熔融还原不锈钢直接合金化的热力学分析

 针对铬矿熔融还原法不锈钢直接合金化工艺中的热力学问题,利用热力学参数状态图、化学反应等温方程式等进行了理论分析和计算,为在转炉中用铬矿实现钢的直接合金化的热力学可行性提供了理论依据。结果表明：转炉内用铬矿熔融还原直接合金化是可行的,且必须外加还原剂;增加渣中(Cr2O3)含量,适当提高碱度,可以降低(Cr2O3)开始还原温度;渣中铬氧化物以(CrO)形态存在时,开始还原温度较低;(FeO)含量越低,(Cr2O3)开始还原温度越低。     

国内某钢厂烧结配加粒化钢渣的工业实践

转炉钢渣的综合利用是实现钢铁联合企业固体废弃物零排放的关键环节,而通过对转炉钢渣进行粒化,配加在烧结生产中可以更好实现钢渣的无害化处理。就粒化钢渣的特性,在烧结生产中配加粒化钢渣进行了工业生产实践,结果表明：在不同烧结原料结构下配加粒化钢渣,对烧结矿的质量影响差距较大,但总体表现是对烧结矿指标有所改善,特别是在全精料原料结构下,在保证烧结矿硅质量分数需要的同时,能够替代部分烧结熔剂,起到降本增效的目的。     

抑制AOD不锈钢渣粉化的试验研究

针对AOD不锈钢渣冷却过程中产生严重粉化扬尘问题,通过研究不锈钢渣冷却过程中的粉化机理,采用配加硼质改性剂抑制粉化扬尘技术,即在出渣过程中加入0.6%～1.0%质量分数的硼质改性剂,降低不锈钢钢渣的黏度和熔化温度,促使渣中游离氧化钙(f-CaO)熔解,与SiO2形成不易粉化的β-硅酸二钙(β-C2S),防止了渣中α′-C2S向γ-C2S的转变,有效抑制了AOD不锈钢渣冷却过程中的粉化扬尘,改善了周边环境。     

唐钢钢渣处理与综合利用现状及展望

介绍了目前唐钢转炉钢渣的处理工艺及综合利用情况,并对钢渣的处理工艺及综合利用现状存在问题进行了分析,指出处理后的钢渣返回烧结利用量降低及尾渣再资源化技术发展迟缓的主要原因,提出钢渣处理工艺的改造方案,改造后通过提高钢渣的稳定性,使大部分钢渣尾渣的利用转向建材领域。     

法国索普西得钢渣回收厂简介

“三废”(废气、废水、废渣)的综合利用在国外已日益引起注意,因为一方面有利于环境保护,另一方面可以从中回收有用组分,变害为利。我们在法国参观的索普西得废钢回收厂(SOPSID)利用干式自磨和干式弱磁选成功地从钢渣中回收了废钢、铁精矿和建筑材料,为钢渣的综合利用提供了经验。索普西得建于1973年上半年,位于法国洛林地区的提翁维尔市附近。该厂收购附近十公里范围内各钢厂的钢渣,用汽车运到其堆渣场。在堆渣场先经筛孔500毫米的棒条筛筛分,分     

AOD低成本冶炼0Cr13C不锈钢双渣工艺实践

针对邢钢一步法(脱磷站+60 t AOD+60 t LF)生产0Cr13C不锈钢过程中将AOD单渣操作改为双渣操作,以期降低脱碳期石灰加入量,并采用一次还原后补加石灰,来保证终渣质量,降低不锈钢整体冶炼成本。试验得出:AOD单渣变双渣操作后对于碳含量要求严格的低碳0Cr13C钢,后续炉渣变化对增碳产生的影响较小,并且前期渣量明显减少,石灰、萤石及硅铁每炉分别少用1. 003～1.387 t、0. 332～0.411 t及0.106～0. 177 t,吨钢成本下降37.48～44.48元。     

我国钢铁渣综合利用“十一五”现状和“十二五”展望

文章回顾了“十一五”期间,在国家有关综合利用政策的支持下,成功自主研发了钢铁渣“零排放”的关键技术,建立了钢铁渣综合利用系列标准体系、钢铁渣“零排放”投资运营模式,一系列示范工程建设的投产,推动了钢渣“零排放”进程,提高了使我国钢渣综合利用率;论述了钢铁渣利用率低的主要问题,提出了“十二五”期间钢铁渣综合利用的方向、产业发展规模、钢铁渣综合利用率目标和实现目标的措施.     

旋风炉解毒不锈钢渣与熔渣调质制备矿渣棉的研究

在中国某火电厂进行旋风炉附烧解毒不锈钢渣与熔渣调质制备矿渣棉的试验研究,将预混合煤粉和不锈钢渣混合后吹入旋风炉,煤粉燃烧产生的煤灰与不锈钢渣形成液态熔渣,在高速旋转气流的作用下附着在旋风筒内壁上,通过排渣口下部的活动溜槽流入渣罐中,运输至电炉车间倒入电炉中调质,使用四辊离心机制备矿渣棉,系统研究了不锈钢渣解毒机制、电炉调质、离心成纤和矿渣棉性能。研究表明,不锈钢渣中的Cr(VI)在高温和还原气氛下在旋风炉内热解或还原为Cr(III),转化率超过99.96%;添加质量分数为40%不锈钢渣和0%石灰时,熔渣适宜成纤的温度范围为1 360～1 540℃,制备了酸度系数2.0、平均直径5.1μm、渣球质量分数5.2%的矿渣棉,Cr(VI)和TCr满足国标要求;矿渣棉性能指标达到岩棉水平,燃烧性能为A级不燃。     

不锈钢风淬渣非平衡凝固晶相偏离评价

不锈钢渣的风淬法处理是一种快速的非平衡冷却凝固过程。为了探究不锈钢风淬渣的结晶行为,通过Factsage计算钢渣平衡凝固过程,利用X射线衍射法分析AOD炉不锈钢风淬渣的主要矿物组成,采用扫描电子显微镜观察了其各自的微观形貌和分布。结果表明,随着钢渣颗粒粒径由大于4 mm减小到大于0.5 mm,结晶物相面积占比由36.28%降低到24.88%。同时,快速冷却会使平衡态下不稳定的Ca₃SiO₅分解受到抑制而使其保留下来。此外快速冷却会抑制晶体形核、生长,影响结晶度,玻璃体比例增大进而提高炉渣胶凝活性。通过控制风淬时气体流速(冷却速度)可以控制钢渣物相组成,改变钢渣的胶凝活性,改善钢渣的利用率。     

FeO含量对不锈钢渣微晶玻璃铬的迁移分布规律及固铬效果的影响

利用不锈钢渣制备微晶玻璃,系统研究了FeO含量对Cr在微晶玻璃中的赋存分布状态、迁移行为及固铬效果的影响。研究表明,在形核阶段,随着FeO含量增加,铬尖晶石类晶核数量增大,玻璃相中Cr逐渐向铬尖晶石中迁移。在晶化阶段,铬尖晶石纳米晶体生成透辉石晶相。TEM与XPS分析表明,一部分Cr赋存于透辉石晶格中,另一部分Cr仍赋存于被透辉石包裹的铬尖晶石中。玻璃相中的Cr也随着透辉石晶体的生成而不断扩散迁移进透辉石晶格中。FeO含量为4.80%（指质量分数,下同）时,95.23%Cr赋存于透辉石晶相中,Cr3+浸出浓度仅为0.007 mg/L,微晶玻璃抗压强度为235 MPa,维氏硬度为949.3。本研究结果为强化固铬效果,实现不锈钢渣无害化、高值化利用提供理论与技术支持。