一种氟改性精炼废渣在线高效除硫方法

本发明涉及冶金固废处理，更具体地说，涉及一种氟改性精炼废渣在线高效除硫方法。

背景技术：

1、在炼钢长流程(高炉→转炉→lf→rh→cc)和短流程(电炉→转炉→lf→rh→cc)中，均包含精炼这一关键环节。随着钢铁品位的不断提高，精炼作用日益突出，随之而来的是其废渣排放量也越来越大，近几年已经超过1亿吨，因此，在环境污染与资源浪费的双重压力之下，含硫精炼废渣的合理利用问题丞待解决。

2、目前，大部分企业采用热焖法、滚筒法、风淬法、热泼法等外部处理方式，造成精炼废渣的热量损失，冷却之后的精炼废渣也因硫含量高，而限制了其循环使用。国内外去除精炼废渣中硫的方法，主要有固态高温氧化法、固态水热浸出法、熔融态氧化法、电场强化法，但都存在除硫效果不佳、二次污染环境、处理成本较高等问题。

3、经检索，目前有关废渣除硫的技术已有相关专利文献公开，如中国专利公开号：cn112624070，公开了“一种钢渣全量利用方法”，向钢渣通入空气或氧气，将钢渣中的硫转化为二氧化硫脱除，但其产生了二氧化硫到空气中，不利于环境保护；中国专利公开号：cn110527822，公开了“一种冶金精炼废渣脱硫处理方法”，将冶金精炼废渣粉体与硫铁矿粉混合后，通过氧化焙烧进行脱硫，但其操作过程比较复杂，生成的气体so2对环境不友好，并且成本也随之升高；中国专利公开号：cn110627387，公开了一种用精炼炉尾渣作为水泥混合材制备的水泥，但因回收精炼渣含硫，并且硫含量的波动较大，这种水泥可能会对建材造成不利影响；中国专利公开号：cn111926142，公开利用涉及一种精炼废渣回用作转炉造渣剂的工艺方法，属于精炼废渣循环利用技术领域，解决了现有精炼废渣因硫含量高而限制回用、易粉化污染环境以及混合压块成型工艺流程长且成本高的问题，这种方法主要是将其用作炼钢造渣剂，但这种造渣剂的使用量具有较大限制，转炉冶炼过程钢水存在回硫趋势；中国专利公开号：cn 116002739，公开了一种钢包精炼废渣吸收二氧化碳并制备轻质碳酸钙的方法，主要是将钢包精炼废渣浸入碳酸氢钠溶液碳酸化处理；再通入二氧化碳气体至饱和得到轻质碳酸钙，但此方法比较复杂并且并没有考虑到s元素在流程内富集对产品造成不必要的污染；中国专利公开号cn102206729、cn 109880971和cn 110527822公开的精炼废渣回收循环利用方法，也存在so2挥发和除硫率低的问题，对收集和环境都会带来一定问题；中国专利公开号cn 116024425和cn 115852090对施加外场和渣金反应除硫进行了初步研究，但面临着除硫率低的问题，且无法完全满足高硫含量精炼废渣的利用要求。

4、因此，需要一种高效、经济的去除精炼废渣中硫元素的方法，能解决精炼废渣的循环利用和污染问题，并且为企业创造一定的经济价值。

技术实现思路

1、1.发明要解决的技术问题

2、本发明的目的在于解决精炼废渣中高硫含量影响其循环利用的问题，为钢铁企业提供一种氟改性精炼废渣在线高效除硫方法，发挥氟化物对渣结构的解聚作用，不仅除硫率高、速度快、成本低，而且含硫钢水还能进行再次利用，大幅提高了经济效益。

3、2.技术方案

4、为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

5、本发明的一种氟改性精炼废渣在线高效除硫方法，包括以下操作步骤：

6、s1、高温固废改质混合处理，将热态精炼废渣和氟化物按一定质量比例混合，并搅拌均匀；

7、s2、电场在线处理，将改质后的精炼废渣与热态铁水混合，通过电场强化渣金反应，促进精炼废渣除硫；

8、s3、、渣金分离使用，将固废混合物除硫后经渣金分离处理，得到低硫渣和含硫钢水，低硫渣在线循环使用，含硫钢水用于含硫钢冶炼。。

9、更进一步地，步骤s1中混合改质后的精炼废渣中f的含量为4～7wt％。

10、更进一步地，s1中的热态精炼废渣为无氟精炼废渣或含氟精炼废渣，其中含氟精炼废渣中的氟含量一般在4wt％以下。

11、更进一步地，步骤s1中利用氟化物作为改性剂改质后的精炼废渣的黏度降低至0.15pa.s以下。

12、更进一步地，步骤s2中渣金反应的条件是将改质后的精炼废渣与热态铁水按照1：1～2.5的质量比例混合，并在1450℃～1480℃温度下施加电场反应0.25～0.5h。

13、更进一步地，步骤s2中施加直流电压u为2～4v，输出电流i为0.4～1.8a。

14、更进一步地，步骤s1中改质后的精炼废渣包括以下质量百分比组分：42.70～44.97wt％cao、19.40～20.44wt％al2o3、6～8wt％mgo、21.35～22.48wt％sio2、4～7wt％f、0.55～1.5wt％s以及不可避免的杂质。

15、更进一步地，步骤s3中得到的低硫渣作为精炼脱硫剂进行循环利用。

16、更进一步地，步骤s3中得到的钢水用于含硫钢冶炼。

17、本发明应用的电场强化法是基于熔渣离子分子理论提出来的新工艺，相比较其它方法具有环保、经济、高效的优势。在直流电压作用下，熔渣的结构、性能和渣-金反应之间元素的迁移机理都会发生一定的变化，从而影响反应的电流密度、迁移阻力以及电化学迁移效率等。鉴于冶金常用精炼渣为cao-caf2、cao-al2o3、cao-al2o3-caf2和cao-al2o3-sio2为基的渣系，本发明将氟化物作为一种改性剂在精炼过程中起到降低精炼渣的表面张力、熔点和促进熔渣网络结构解聚等作用，通过氟改性后对其施加一定的电场可以进一步提高废渣中硫的去除率。

18、3.有益效果

19、采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

20、(1)本发明的一种氟改性精炼废渣在线高效除硫方法，发明人实验发现，通过将精炼废渣中的f控制在4～7wt％范围内，精炼废渣的黏度迅速减低到0.15pa.s以下，渣中硫离子受到的迁移阻力进一步降低，有利于电场强化废渣中硫离子在熔体中迁移。

21、(2)本发明的一种氟改性精炼废渣在线高效除硫方法，通过氟化物改质后的废渣黏度进一步降低至0.15pa.s以下，这给电场强化渣金反应提供了良好的条件，通过直流电源在高温下施加电场提供给s一个驱动力，精炼废渣的去除率可达85％，所以通过施加一定的电场与铁水进行渣金反应能高效去除精炼废渣中的硫，解决了精炼废渣除硫率低的限制性环节，操作起来也较为简单，花费的成本也较低。

22、(3)本发明的一种氟改性精炼废渣在线高效除硫方法，利用熔渣和熔体之间电场强化渣金反应过程中离子迁移为依据，在实际生产中只需往渣罐中提前兑入一定比例的铁水，再将高含硫量的精炼废渣(炼钢出渣阶段，精炼渣温度可达1480℃以上)通过添加f控制在4-7wt％混合改质后，按渣金比为1：(1～2.5)倒入渣罐，通过电场强化渣金反应使硫富集到铁水，待其反应0.25～0.5h后，可以得到硫含量低的精炼废渣。

23、(4)本发明的一种氟改性精炼废渣在线高效除硫方法，目前固废处理方法大部分只考虑到废渣本身的反应或者直接外循环，对于电场强化废渣与金属之间的有害元素扩散方法的研究较少，本发明通过在精炼废渣中施加较大的电压，这时电迁移占主导地位，导致离子的体积浓度显著降低，直到达到平衡状态。利用熔渣离子分子理论，通过电场强化渣金反应去除废渣中的硫含量，操作更加简单、用时更短，且更加绿色环保高效，消除了二氧化硫对空气的污染。