本發(fā)明屬于工業(yè)廢渣綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種轉(zhuǎn)爐鋼渣的綜合利用方法。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)爐鋼渣是轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，是出爐狀態(tài)溫度高達(dá)1400℃以上的液體，其中不僅含有一定量的鐵，還含有一定含量的CaO、MgO、SiO2和TFe等，化學(xué)成分中CaO含量為40-60％，SiO2含量為13-20％，主要礦物相是硅酸三鈣(C3S)、硅酸二鈣(C2S)、鈣鐵橄欖石、游離氧化鈣(f-CaO)、游離氧化鎂等，因此鋼渣具有較好的利用價(jià)值。
鋼渣的利用方式可分為無害化處理和綜合利用兩大類，無害化處理對(duì)鋼渣的利用率很低，其典型的利用方式為熱潑渣，將熱態(tài)鋼渣噴水，冷卻后，磁選分離夾帶的鋼渣，殘?jiān)糜阡伮坊蚪ㄖ靥?；若?duì)鋼渣進(jìn)行綜合利用則利用率較高，一般是先回收渣中有價(jià)元素(如鐵、釩、鈦等)，然后根據(jù)尾渣的粒度不同，用作燒結(jié)礦熔劑(CaO含量較高的鋼渣)、筑路材料或用作水泥、混凝土摻合料和建筑材料等很多領(lǐng)域。
現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于冷鋼渣的處理方法通常為將冷卻至常溫的鋼渣直接倒入格篩進(jìn)行篩分，大于200mm的渣塊經(jīng)過篩選落錘處理后循環(huán)回格篩；小于200mm的渣塊落于輸送機(jī)上，經(jīng)帶式除鐵器除去表面含鐵，進(jìn)入滾筒篩進(jìn)行篩選；大于50mm的渣塊進(jìn)入破碎機(jī)進(jìn)行破碎，20-50mm的送至振動(dòng)篩篩選，小于20mm的渣塊直接送走堆放掩埋。
而鋼渣處理的目的均在于提取金屬物料，其中的渣塊無法處理，只能堆放掩埋，這樣的處理不但造成了浪費(fèi)，且渣塊中的金屬物料和造渣劑無法充分地分離，為鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)帶來了很大的浪費(fèi)。
鋼渣是“放錯(cuò)了地方的資源”，鋼渣的綜合利用無論對(duì)于鋼鐵廠本身，還是對(duì)國家、對(duì)社會(huì)都具有十分重要的意義，盡管鋼渣的應(yīng)用較廣泛，鋼渣資源化技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用取得了一定的成績，但一些因素使得鋼渣不能穩(wěn)定可靠地應(yīng)用，因此，還應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)鋼渣物性的深入了解，加強(qiáng)鋼渣在廢水處理方面的研究，開發(fā)鋼渣作為高分子內(nèi)外墻保溫涂料的應(yīng)用，解決其膨脹性，提高鋼渣的利用率和附加值，減輕其對(duì)環(huán)境的污染。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)爐鋼渣的綜合利用方法，通過對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼渣先進(jìn)行磁選、碳化、破碎和分級(jí)處理等手段，然后將分級(jí)后的鋼渣進(jìn)一步處理分別得到污水凈化劑和用于內(nèi)墻或外墻的保溫涂料，提高了企業(yè)對(duì)鋼渣的利用率。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
一種轉(zhuǎn)爐鋼渣的綜合利用方法，包括以下步驟：
(1)將轉(zhuǎn)爐鋼渣先進(jìn)行磁選得到含鐵量大于40％的渣精礦和含鐵量小于40％的渣尾礦將所述渣精礦返回鋼廠電爐，將所述渣尾礦進(jìn)行碳化，得碳化鋼渣；
(2)將所述渣尾礦先破碎為粒徑小于5cm的顆粒，然后再進(jìn)行篩選分級(jí)，得到粒徑大于1cm的第一物料和粒徑小于1cm的第二物料；
(3)將所述第一物料進(jìn)行研磨，得到粒徑小于32μm的第一粉體，將所述第一粉體與粒徑小于32μm的聚合硫酸鐵進(jìn)行混合，得到污水凈化劑；
(4)將所述第二物料與石膏進(jìn)行混合并研磨，得到粒徑小于28μm的第二粉體，將所述第二粉體與水基丙烯酸乳液、紅外反射顏料、助劑和水混合攪拌均勻，即可得到用于內(nèi)墻或外墻的保溫涂料。
本發(fā)明是對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼渣的綜合利用工藝，為了實(shí)現(xiàn)廢渣的零排放，本發(fā)明首先對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼渣進(jìn)行磁選，將所得到的含鐵較多的渣精礦返回到鋼廠電爐進(jìn)行循環(huán)利用，然后對(duì)渣尾礦做進(jìn)一步的處理。由于渣尾礦中游離氧化鈣(f-CaO)、游離MgO等有害成分含量高，冷卻處理后的渣尾礦中含有大量結(jié)晶粗大、結(jié)構(gòu)致密的游離氧化鈣和游離氧化鎂，這些游離氧化鈣和游離氧化鎂遇水后會(huì)在很長時(shí)間內(nèi)持續(xù)水化并發(fā)生體積膨脹，導(dǎo)致鋼渣利用時(shí)長期安定性極差，嚴(yán)重制約了鋼渣的安全利用，因此本發(fā)明先對(duì)渣尾礦進(jìn)行了碳化，應(yīng)用碳化技術(shù)處理鋼渣，可以快速將CO2永久固化儲(chǔ)存在鋼渣中，得到早期強(qiáng)度較高，安定性合格的碳化鋼渣。
本發(fā)明針對(duì)目前污水處理中采用物化法可有效去除色度、重金屬等污染物，但是物化法常用的污水凈化劑多為化工產(chǎn)品，材料一般較為昂貴，造成污水處理廠運(yùn)營成本過高；成本較低的污水凈化劑卻無法達(dá)到理想的凈化效果的問題，同時(shí)根據(jù)轉(zhuǎn)爐鋼渣中含有與鹽酸親和力較強(qiáng)的Ca和Fe，對(duì)廢水中的酸有吸附和化學(xué)沉淀作用的特性，對(duì)粒徑大于1cm的第一物料進(jìn)行研磨，使其具有較大的比表面積，同時(shí)與粒徑小于32μm的聚合硫酸鐵進(jìn)行混合，大大提高了其去污效果，將本發(fā)明所制得的污水凈化劑對(duì)含As的廢水進(jìn)行凈化，使As的去除率達(dá)98％以上，對(duì)含Ni的廢水進(jìn)行凈化，使Ni去除率在99％以上，處理效果非常理想，除此之外，本發(fā)明的污水凈化劑還可以用于處理含磷、含鉻廢水及含其他重金屬廢水。
進(jìn)一步地，本發(fā)明對(duì)粒徑小于1cm的第二物料進(jìn)一步處理，將其與石膏進(jìn)行研磨，得到第二粉體，將所得到的第二粉體作為反射型功能性填料與水基丙烯酸乳液、紅外反射顏料、助劑和水混合制備出用于內(nèi)墻或外墻的保溫涂料，本發(fā)明所制備出的保溫涂料為反射型隔熱建筑墻體保溫涂料，可以有效的阻止外部熱量的流入。
通過以上的工藝步驟，本發(fā)明有效的實(shí)現(xiàn)了鋼渣的零排放目的，同時(shí)所制備出來的污水凈化劑成本低廉，凈化效率高，可有效去除污水中的色度和重金屬等污染物，所制備得到的用于內(nèi)墻或外墻的保溫涂料安定性好，能對(duì)400-2500nm范圍的太陽紅外線和紫外線進(jìn)行高反射，不讓太陽的熱量在物體表面進(jìn)行累積升溫，又能自動(dòng)進(jìn)行熱量輻射散熱降溫，把物體表面的熱量輻射到太空中去，降低物體的溫度，有效的阻止外部熱量的流入。
優(yōu)選地：在步驟(1)中所述碳化前先將冷卻后的渣尾礦進(jìn)行水洗并烘干，然后在純度為99.9％的CO2氣體中進(jìn)行碳化，所述碳化的溫度為75-95℃，時(shí)間為2-3h，CO2的氣體壓力為1-1.5MPa。
進(jìn)一步地：所述烘干為在50-80℃下將水洗后的轉(zhuǎn)爐鋼渣烘至含水量小于10％。
優(yōu)選地：步驟(3)中所述第一粉體與所述聚合硫酸鐵的質(zhì)量比為17-19:1-3。
優(yōu)選地：步驟(4)所述第二物料與所述石膏的質(zhì)量比為1-2:1。
優(yōu)選地：步驟(4)中所述第二粉體為24-50重量份，所述水基丙烯酸乳液為40-65重量份，所述紅外反射顏料為1-10重量份，所述助劑為3-9重量份，所述水為18-23重量份。
優(yōu)選地：步驟(4)所述助劑包括以下重量份的原料：
浸潤劑1-2份、滲透劑0.5-2份、消泡劑1-2份、增稠劑0.5-3份。
進(jìn)一步地：所述浸潤劑為脂肪醇聚氧乙烯醚。
進(jìn)一步地：所述滲透劑為烷基苯磺酸鈉或磺基琥珀酸二辛酯鈉鹽。
進(jìn)一步地：所述消泡劑為聚氧乙烯甘油醚或烷基醚磷酸酯。
進(jìn)一步地：所述增稠劑為有機(jī)膨潤土。
聚合硫酸鐵是一種性能優(yōu)越的無機(jī)高分子絮凝劑，形態(tài)性狀是淡黃色無定型粉狀固體，極易溶于水，10％(質(zhì)量)的水溶液為紅棕色透明溶液，吸濕性。聚合硫酸鐵廣泛應(yīng)用于飲用水、工業(yè)用水、各種工業(yè)廢水、城市污水、污泥脫水等的凈化處理。
石膏是單斜晶系礦物，是主要化學(xué)成分為硫酸鈣(CaSO4)的水合物。石膏是一種用途廣泛的工業(yè)材料和建筑材料?？捎糜谒嗑從齽⑹嘟ㄖ破?、模型制作、醫(yī)用食品添加劑、硫酸生產(chǎn)、紙張?zhí)盍?、油漆填料等。石膏及其制品的微孔結(jié)構(gòu)和加熱脫水性，使之具優(yōu)良的隔音、隔熱和防火性能。
紅外反射顏料(簡稱IR顏料Infrared Reflective Pigment)是一種顏料可以反射可見光區(qū)的光，吸收紫外區(qū)的光，反射紅外區(qū)的光，或是任何其中三種情況的組合。這樣它們既有一定的彩色，甚至是較深的顏色，又能反射一部分紅外光，減少熱量的集結(jié)，起到降溫作用。我們把在可見光區(qū)呈現(xiàn)一定的色彩，在紅外區(qū)具有反射紅外光性能的顏料稱為紅外反射顏料。具紅外反射顏料可賦予任何顏色的涂料或聚合物產(chǎn)品反射太陽光的能力。
本發(fā)明的有益效果為：
本發(fā)明有效的實(shí)現(xiàn)了鋼渣的零排放目的，同時(shí)所制備出來的污水凈化劑成本低廉，凈化效率高，可有效去除污水中的色度和重金屬等污染物，所制備得到的用于內(nèi)墻或外墻的保溫涂料安定性好，能對(duì)400-2500nm范圍的太陽紅外線和紫外線進(jìn)行高反射，不讓太陽的熱量在物體表面進(jìn)行累積升溫，又能自動(dòng)進(jìn)行熱量輻射散熱降溫，把物體表面的熱量輻射到太空中去，降低物體的溫度，有效的阻止外部熱量的流入。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所得到的所有其它實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。
本發(fā)明以下實(shí)施例中所用到的紅外反射顏料為550型紅外反射顏料，由亨斯邁公司提供。
實(shí)施例1
一種轉(zhuǎn)爐鋼渣的綜合利用方法，包括以下步驟：
(1)將熱態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣淬化冷卻后，先用電磁吸盤進(jìn)行磁選得到含鐵量大于40％的渣精礦和含鐵量小于40％的渣尾礦，渣精礦返回鋼廠電爐，渣尾礦進(jìn)行水洗并在50℃下將水洗后的轉(zhuǎn)爐鋼渣烘至含水量為10％，然后在純度為99.9％的CO2氣體中進(jìn)行碳化，其中碳化的溫度為75℃，時(shí)間為2h，CO2的氣體壓力為1MPa，得碳化鋼渣；
(2)將所述渣尾礦先破碎為粒徑為5cm的顆粒，然后再篩選分級(jí)，得到粒徑大于1cm的第一物料和粒徑小于1cm的第二物料；
(3)將所述第一物料進(jìn)行研磨，得到粒徑為32μm的第一粉體，將所述第一粉體與粒徑為32μm的聚合硫酸鐵按17:1的質(zhì)量比進(jìn)行混合，得到污水凈化劑；
(4)將所述第二物料與石膏按1:1的質(zhì)量比進(jìn)行混合并研磨，得到粒徑為28μm的第二粉體，將24重量份的所述第二粉體與40重量份的水基丙烯酸乳液、1重量份的紅外反射顏料、3重量份的助劑和18重量份水混合攪拌均勻，其中助劑包括1重量份的脂肪醇聚氧乙烯醚，0.5重量份的烷基苯磺酸鈉，1重量份的聚氧乙烯甘油醚，0.5重量份的有機(jī)膨潤土，即可得到用于內(nèi)墻或外墻的保溫涂料。
實(shí)施例2
一種轉(zhuǎn)爐鋼渣的綜合利用方法，包括以下步驟：
(1)將熱態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣淬化冷卻后，先用電磁吸盤進(jìn)行磁選得到含鐵量大于40％的渣精礦和含鐵量小于40％的渣尾礦，渣精礦返回鋼廠電爐，渣尾礦進(jìn)行水洗并在65℃下將水洗后的轉(zhuǎn)爐鋼渣烘至含水量為8％，然后在純度為99.9％的CO2氣體中進(jìn)行碳化，其中碳化的溫度為85℃，時(shí)間為2.5h，CO2的氣體壓力為1.2MPa，得碳化鋼渣；
(2)將所述碳化鋼渣渣尾礦先破碎為粒徑為5cm的顆粒，然后再篩選分級(jí)，得到粒徑大于1cm的第一物料和粒徑小于1cm的第二物料；
(3)將所述第一物料進(jìn)行研磨，得到粒徑為30μm的第一粉體，將所述第一粉體與粒徑為30μm的聚合硫酸鐵按18:2的質(zhì)量比進(jìn)行混合，得到污水凈化劑；
(4)將所述第二物料與石膏按1.5:1的質(zhì)量比進(jìn)行混合并研磨，得到粒徑為26μm的第二粉體，將40重量份的所述第二粉體與52重量份的水基丙烯酸乳液、5重量份的紅外反射顏料、6重量份的助劑和20重量份水混合攪拌均勻，其中助劑包括1.5重量份的脂肪醇聚氧乙烯醚，1.5重量份的磺基琥珀酸二辛酯鈉鹽，1.5重量份的烷基醚磷酸酯，2重量份的有機(jī)膨潤土，即可得到用于內(nèi)墻或外墻的保溫涂料。
實(shí)施例3
一種轉(zhuǎn)爐鋼渣的綜合利用方法，包括以下步驟：
(1)將熱態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣淬化冷卻后，先用電磁吸盤進(jìn)行磁選得到含鐵量大于40％的渣精礦和含鐵量小于40％的渣尾礦，渣精礦返回鋼廠電爐，渣尾礦進(jìn)行水洗并在80℃下將水洗后的轉(zhuǎn)爐鋼渣烘至含水量為6％，然后在純度為99.9％的CO2氣體中進(jìn)行碳化，其中碳化的溫度為95℃，時(shí)間為3h，CO2的氣體壓力為1.5MPa，得碳化鋼渣；
(2)將所述碳化鋼渣進(jìn)行破碎和篩選分級(jí)，得到粒徑大于1cm的第一物料和粒徑小于1cm的第二物料；
(3)將所述第一物料進(jìn)行研磨，得到粒徑為28μm的第一粉體，將所述第一粉體與粒徑為28μm的聚合硫酸鐵按19:3的質(zhì)量比進(jìn)行混合，得到污水凈化劑；
(4)將所述第二物料與石膏按2:1的質(zhì)量比進(jìn)行混合并研磨，得到粒徑為26μm的第二粉體，將50重量份的所述第二粉體與65重量份的水基丙烯酸乳液、10重量份的紅外反射顏料、9重量份的助劑和23重量份水混合攪拌均勻，其中助劑包括2重量份的脂肪醇聚氧乙烯醚，2重量份以等比例混合的烷基苯磺酸鈉和磺基琥珀酸二辛酯鈉鹽，2重量份以等比例混合的聚氧乙烯甘油醚和烷基醚磷酸酯，3重量份的有機(jī)膨潤土，即可得到用于內(nèi)墻或外墻的保溫涂料。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。