本發(fā)明屬于鋼鐵冶金和環(huán)境工程領(lǐng)域，特別涉及一種利用熔融高爐渣高溫?zé)o害化處理不銹鋼渣的方法。

背景技術(shù)：

不銹鋼渣是不銹鋼在電爐（EAF）、氬氧混吹爐（AOD）中冶煉所產(chǎn)生的主要廢棄物。生產(chǎn)1噸不銹鋼約產(chǎn)生不銹鋼渣約0.3噸。2015年我國不銹鋼產(chǎn)量約2150萬噸，共產(chǎn)生不銹鋼渣約645萬噸。不銹鋼渣中含有約0.5%-5%的鉻（Cr），這些Cr主要以Cr⁶⁺或者Cr³⁺的形式存在，會對人體、水體、土壤等帶來研究的危害和污染，必須對其進行無害化處理?，F(xiàn)在處理不銹鋼渣主要有干法還原、濕法處理、水泥固化、微晶玻璃固定等手段。

張深根等[201410783923.9]、孫俊等[201510637615.X]公開了一種以不銹鋼渣等危險固廢為原料制備微晶玻璃的方法，其解毒機理是將重金屬Cr固定于微晶玻璃中；李俊國等[201510565139.5、201510565136.1]公開了一種堆存EAF、AOD不銹鋼渣的處理方法，其將堆存EAF、AOD不銹鋼渣與LF精煉渣混合，在還原性氣氛下精煉形成精煉終渣，精煉終渣經(jīng)后處理，即可得到處理后的精煉渣。該方法解毒的原理是利用LF精煉的高溫和還原性氣氛，使堆存的EAF、AOD不銹鋼渣中Cr⁶⁺被還原為Cr³⁺；武杏榮等[201610016497.5] 提供一種利用不銹鋼渣制備含鉻尖晶石材料的方法，其解毒機理是將Cr固定于尖晶石材料中。劉復(fù)興等[201210097688.0]公開了一種通過添加硼改制不銹鋼渣的方法，但未涉及不銹鋼渣的解毒。

以上這些方法尚存在Cr固定效率低、處理工藝復(fù)雜、成本高等缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種利用熔融高爐渣高溫?zé)o害化處理不銹鋼渣的方法，其解毒機理是使不銹鋼渣和高爐渣的混合渣形成穩(wěn)定的玻璃體，從而高效固定其中的重金屬Cr；將不銹鋼渣直接加入到熔融高爐渣中，兩種爐渣熔融混勻后，采用水淬快速冷卻，得到以玻璃體結(jié)果為主的爐渣。由于玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，能夠非常有效的固定不銹鋼渣中的Cr等重金屬。

本發(fā)明的方法包括以下步驟：

（1）高爐渣正常出渣后，將熔融高爐渣裝入渣罐，通過電加熱使熔融高爐渣保持熔融狀態(tài)；

（2）將電爐或氬氧混吹爐冶煉所產(chǎn)生不銹鋼渣加入到熔融高爐渣內(nèi)，通過電加熱使物料保持熔融狀態(tài)，通過攪拌使不銹鋼渣與高爐渣混合均勻形成熔融混合渣；其中不銹鋼渣的質(zhì)量為熔融高爐渣的5~50%；

（3）將熔融混合渣水淬，得到以玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)為主的玻璃態(tài)爐渣，重金屬Cr被固定于玻璃態(tài)爐渣中。

上述的高爐渣的主要成分按質(zhì)量百分比為CaO 25~45%，SiO₂ 20~45%，Al₂O₃ 5~35%，MgO 3~15%。

上述的不銹鋼渣的主要成分按質(zhì)量百分比為CaO 35~70%，SiO₂ 15~35%，Al₂O₃ 0~15%，MgO 0~15%，F(xiàn)e₂O₃ 0~25%，Cr₂O₃ 1~15%。

上述的步驟（2）中，不銹鋼渣是以熔融狀態(tài)、半熔融狀態(tài)或者粒徑小于150mm的塊狀加入到熔融高爐渣中。

上述的以玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)為主的高爐渣中玻璃體含量質(zhì)量百分比為85~99%。

本發(fā)明的方法在不銹鋼無害化處理方面有顯著的優(yōu)點：

（1）不銹鋼渣解毒徹底，不銹鋼渣與高爐渣熔融混勻后經(jīng)過水淬形成了混合渣玻璃體，Cr在玻璃爐渣中非常穩(wěn)定，完全滿足環(huán)境排放標準；

（2）處理過程能耗低，利用熔融高爐渣和熱態(tài)不銹鋼渣的顯熱，所需外加能耗很少，在處理成本上有優(yōu)勢；

（3）設(shè)備建設(shè)少，實現(xiàn)了不銹鋼渣在鋼廠的內(nèi)部循環(huán)和無害化處理，可完全利用高爐的出渣、水淬、爐渣后處理等系統(tǒng)，所需新建設(shè)備少；

（4）可進一步資源利用，水淬得到的玻璃態(tài)爐渣可進一步制備微晶玻璃、陶瓷等高附加值產(chǎn)品。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的利用熔融高爐渣高溫?zé)o害化處理不銹鋼渣的方法流程示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明實施例中采用符合GB/T 18046中附錄C的方法測定爐渣玻璃體含量。

本發(fā)明實施例中采用符合GB 5085.3-2007的方法測定所得到的爐渣中總鉻浸出濃度和六價鉻浸出濃度。

本發(fā)明實施例中的水淬是將用常溫水沖擊熔融混合渣。

實施例1

高爐渣正常出渣后，將熔融高爐渣裝入渣罐，通過電加熱使熔融高爐渣保持熔融狀態(tài)；高爐渣的主要成分按質(zhì)量百分比為CaO 25%，SiO₂ 45%，Al₂O₃ 5%，MgO 15%；

將電爐或氬氧混吹爐冶煉所產(chǎn)生不銹鋼渣加入到熔融高爐渣內(nèi)，其中不銹鋼渣是以熔融狀態(tài)加入到熔融高爐渣中；通過電加熱使物料保持熔融狀態(tài)，通過攪拌使不銹鋼渣與高爐渣混合均勻形成熔融混合渣；其中不銹鋼渣的質(zhì)量為熔融高爐渣的5%；不銹鋼渣的主要成分按質(zhì)量百分比為CaO 35%，SiO₂ 35%，Al₂O₃ 0%，MgO 13%，F(xiàn)e₂O₃ 0%，Cr₂O₃ 14%；

將熔融混合渣水淬，得到以玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)為主的玻璃態(tài)爐渣，重金屬Cr被固定于玻璃態(tài)爐渣中；測得爐渣中玻璃體含量質(zhì)量百分比為99%；爐渣中總鉻浸出濃度為0.08 mg/L，六價鉻浸出濃度為0.018 mg/L。

實施例2

高爐渣正常出渣后，將熔融高爐渣裝入渣罐，通過電加熱使熔融高爐渣保持熔融狀態(tài)；高爐渣的主要成分按質(zhì)量百分比為CaO 45%，SiO₂ 20%，Al₂O₃ 25%，MgO 3%；

將電爐或氬氧混吹爐冶煉所產(chǎn)生不銹鋼渣加入到熔融高爐渣內(nèi)，不銹鋼渣是以半熔融狀態(tài)加入到熔融高爐渣中；通過電加熱使物料保持熔融狀態(tài)，通過攪拌使不銹鋼渣與高爐渣混合均勻形成熔融混合渣；其中不銹鋼渣的質(zhì)量為熔融高爐渣的50%；不銹鋼渣的主要成分按質(zhì)量百分比為CaO 70%，SiO₂ 15%，Al₂O₃ 11%，MgO 0%，F(xiàn)e₂O₃ 2%，Cr₂O₃ 1%；

將熔融混合渣水淬，得到以玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)為主的玻璃態(tài)爐渣，重金屬Cr被固定于玻璃態(tài)爐渣中；測得爐渣中玻璃體含量質(zhì)量百分比為85%；爐渣中總鉻浸出濃度為0.10 mg/L，六價鉻浸出濃度為0.033 mg/L。

實施例3

高爐渣正常出渣后，將熔融高爐渣裝入渣罐，通過電加熱使熔融高爐渣保持熔融狀態(tài)；高爐渣的主要成分按質(zhì)量百分比為CaO 28%，SiO₂ 25%，Al₂O₃ 35%，MgO 6%；

將電爐或氬氧混吹爐冶煉所產(chǎn)生不銹鋼渣加入到熔融高爐渣內(nèi)，不銹鋼渣是以粒徑小于150mm的塊狀加入到熔融高爐渣中；通過電加熱使物料保持熔融狀態(tài)，通過攪拌使不銹鋼渣與高爐渣混合均勻形成熔融混合渣；其中不銹鋼渣的質(zhì)量為熔融高爐渣的10%；不銹鋼渣的主要成分按質(zhì)量百分比為CaO 40%，SiO₂ 20%，Al₂O₃ 15%，MgO 15%，F(xiàn)e₂O₃ 3%，Cr₂O₃ 5%；

將熔融混合渣水淬，得到以玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)為主的玻璃態(tài)爐渣，重金屬Cr被固定于玻璃態(tài)爐渣中；測得爐渣中玻璃體含量質(zhì)量百分比為95%；爐渣中總鉻浸出濃度為0.04 mg/L，六價鉻浸出濃度為0.009 mg/L。

實施例4

高爐渣正常出渣后，將熔融高爐渣裝入渣罐，通過電加熱使熔融高爐渣保持熔融狀態(tài)；高爐渣的主要成分按質(zhì)量百分比為CaO 33%，SiO₂ 31%，Al₂O₃ 20%，MgO 11%；

將電爐或氬氧混吹爐冶煉所產(chǎn)生不銹鋼渣加入到熔融高爐渣內(nèi)，不銹鋼渣是以半熔融狀態(tài)加入到熔融高爐渣中；通過電加熱使物料保持熔融狀態(tài)，通過攪拌使不銹鋼渣與高爐渣混合均勻形成熔融混合渣；其中不銹鋼渣的質(zhì)量為熔融高爐渣的40%；不銹鋼渣的主要成分按質(zhì)量百分比為CaO 39%，SiO₂ 18%，Al₂O₃ 8%，MgO 6%，F(xiàn)e₂O₃ 25%，Cr₂O₃ 3%；

將熔融混合渣水淬，得到以玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)為主的玻璃態(tài)爐渣，重金屬Cr被固定于玻璃態(tài)爐渣中；測得爐渣中玻璃體含量質(zhì)量百分比為89%；爐渣中總鉻浸出濃度為0.03 mg/L，六價鉻浸出濃度為0.004 mg/L。

實施例5

高爐渣正常出渣后，將熔融高爐渣裝入渣罐，通過電加熱使熔融高爐渣保持熔融狀態(tài)；高爐渣的主要成分同實施例1；

將電爐或氬氧混吹爐冶煉所產(chǎn)生不銹鋼渣加入到熔融高爐渣內(nèi)，不銹鋼渣是以半熔融狀態(tài)加入到熔融高爐渣中；通過電加熱使物料保持熔融狀態(tài)，通過攪拌使不銹鋼渣與高爐渣混合均勻形成熔融混合渣；其中不銹鋼渣的質(zhì)量為熔融高爐渣的6%；不銹鋼渣的主要成分按質(zhì)量百分比為CaO 50%，SiO₂ 22%，Al₂O₃ 2%，MgO 0%，F(xiàn)e₂O₃ 9%，Cr₂O₃ 15%；

將熔融混合渣水淬，得到以玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)為主的玻璃態(tài)爐渣，重金屬Cr被固定于玻璃態(tài)爐渣中；測得爐渣中玻璃體含量質(zhì)量百分比為97%；爐渣中總鉻浸出濃度為0.10 mg/L，六價鉻浸出濃度為0.025 mg/L。

實施例6

高爐渣正常出渣后，將熔融高爐渣裝入渣罐，通過電加熱使熔融高爐渣保持熔融狀態(tài)；高爐渣的主要成分同實施例2；

將電爐或氬氧混吹爐冶煉所產(chǎn)生不銹鋼渣加入到熔融高爐渣內(nèi)，不銹鋼渣是以粒徑小于150mm的塊狀加入到熔融高爐渣中；通過電加熱使物料保持熔融狀態(tài)，通過攪拌使不銹鋼渣與高爐渣混合均勻形成熔融混合渣；其中不銹鋼渣的質(zhì)量為熔融高爐渣的25%；不銹鋼渣的主要成分按質(zhì)量百分比為CaO 48%，SiO₂ 22%，Al₂O₃ 3%，MgO 5%，F(xiàn)e₂O₃ 9%，Cr₂O₃ 10%；

將熔融混合渣水淬，得到以玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)為主的玻璃態(tài)爐渣，重金屬Cr被固定于玻璃態(tài)爐渣中；測得爐渣中玻璃體含量質(zhì)量百分比為91%；爐渣中總鉻浸出濃度為0.07 mg/L，六價鉻浸出濃度為0.014 mg/L。

實施例7

高爐渣正常出渣后，將熔融高爐渣裝入渣罐，通過電加熱使熔融高爐渣保持熔融狀態(tài)；高爐渣的主要成分同實施例3；

將電爐或氬氧混吹爐冶煉所產(chǎn)生不銹鋼渣加入到熔融高爐渣內(nèi)，不銹鋼渣是以粒徑小于150mm的塊狀加入到熔融高爐渣中；通過電加熱使物料保持熔融狀態(tài)，通過攪拌使不銹鋼渣與高爐渣混合均勻形成熔融混合渣；其中不銹鋼渣的質(zhì)量為熔融高爐渣的35%；不銹鋼渣的主要成分按質(zhì)量百分比為CaO 41%，SiO₂ 30%，Al₂O₃ 4%，MgO 11%，F(xiàn)e₂O₃ 9%，Cr₂O₃ 3%；

將熔融混合渣水淬，得到以玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)為主的玻璃態(tài)爐渣，重金屬Cr被固定于玻璃態(tài)爐渣中；測得爐渣中玻璃體含量質(zhì)量百分比為90%；爐渣中總鉻浸出濃度為0.06 mg/L，六價鉻浸出濃度為0.011 mg/L。