一种镁铬砖无害化的处理工艺
一种废弃RH镁铬砖无害化处理的工艺
技术领域
本发明涉及RH炼钢工艺以CaO-Al2O3为渣系条件下，RH炼钢废弃含铬耐火材料的去毒处理工艺，将RH工艺使用的含铬废弃料，制作成为电炉EBT使用的镁铬质填料，应用于含铬钢种的冶炼，在冶炼过程中将其还原为金属铬，进入钢液，实现含铬废弃物的无毒化处理和资源化利用。
背景技术：
在RH真空冶金过程中，RH炼钢工艺以CaO-Al2O3为渣系条件下，使用后废弃的镁铬质耐火材料，除了少部分做为耐火材料的再生料使用以外，其余的均作为固废工业垃圾外排，这种处理模式，对于环境的危害极大。欧盟在15年前已经将含铬的废弃物做为禁止排放的危险废弃物来对待。
检索文献披露：（1）宁丰收、游霞、杨海林、谢海富在《环境污染治理技术与设备》2006第7卷（4）发表的论文“钢渣预处理含铬废水及其废渣与铬渣的固化”一文中间有：“铬盐工业产生大量含铬废水与废渣，其中所含的水溶性Cr6+毒性很大，为致癌物，常以CrO42-和Cr2O2-4的形式存在，处理与处置困难。”的内容表述。文中提及了使用钢渣处理含铬废水的内容。（2）莫叔迟在《中国钼业》2007第31卷（1）上发表的论文“综合利用铬盐废渣生产高铬生铁消除环境污染的研究”一文中间有“在本工艺过程中形成的废渣含有残留的六价铬，至今尚未找到有效的解放方法，长期堆放对环境造成的污染是非常严重的。”的内容表述以及“铬盐主要用于冶金工业制造Cr2O3，生产金属铬，满足冶炼高级特殊合金和高级特种钢的需要。其次，是满足生产炸药、铬黄颜料、电镀、鞣革、医药、搪瓷、金属钝化、印刷油墨、电焊条等各个行业的需要，是国民经济不可缺少的产品。因此，铬盐的生产是不能停止的，故其生产过程中形成的污染问题，必须引起有关部门的重视，必须认真研究解决，以利于人们的生产和生活活动。”的内容表述，文中提到了“利用生产铬盐的废渣，在感应炉内冶炼高铬生铁，消除了长期以来无法解决的铬盐废渣的污染问题”的内容。（3）汪相林，周云在《中国资源综合利用》2007年9月第25卷（9）发表的论文“铬渣的治理及综合利用”一文中间有“铬在自然界中的稳定价态是Cr3+和CrO6+,Cr3+以3价阳离子形式存在，Cr6+则往往以含氧铬酸根阴离子形式存在。Cr6+具有很强的氧化性，毒性很强，而Cr6+毒性较小，只有C6+的1/1000。由于铬的化合物具有较强的氧化作用，所以铬渣解毒的基本原理就是在铬渣中加入某种还原剂，在一定的温度和气氛条件下，将有毒的Cr6+离子还原为无毒的低价态的Cr，从而达到消除Cr6+污染的目的。”以及“铬盐工业和不锈钢工业都在国民经济中占有重要的地位，且都排放出大量的铬渣，铬渣毒性大，堆放占地面积大，严重污染土壤及水源环境，影响人体健康;并且铬清中除了铬之外，还含有含量较高的CaO + MgO，对其综合利用很有必要。”的内容。（4）胡新全、马晓清在《耐火材料》2003年第（4）期发表的论文“EBT出钢口填料的研制与应用”一文中间有：“以石英砂、橄榄石、镁砂、铬铁矿为主要原料，通过不同原料之间的组合，添加不同的复合烧结剂和还原剂可制成不同的EBT出钢口填料，其自开率均可达96%以上，含铬铁矿的EBT出钢口填料自开率更高，可达98%以上”的内容表述，但是文中没有使用RH用镁铬砖制作引流砂的内容。
由上述信息可知：RH炼钢工艺使用后的废弃镁铬砖，如果不加处理排放，会造成环境污染，影响人的健康，目前处理含铬废弃物还没有一个在炼钢工艺环节中加以处理的工艺方法；从上述的文献还得出，目前已经有以为Cr2O3主成分的电炉EBT填料在使用，但是没有使用采用RH废弃镁铬砖来生产的先例。
本发明利用了RH废弃镁铬砖为主要原材料，添加部分的辅助材料，制备成为以为主成分的引流砂，应用于电炉+LF的工艺流程中间，使得含铬的引流砂在进入钢包以后，在LF白渣冶炼的工艺中间，使Cr2O3还原成为Cr，进入钢液，实现含铬废弃物的无害化处理的工艺要求。
本发明的目的在于：
通过工艺控制手段，将RH废弃物中间的Cr2O3被还原，使其进入钢液内，成为钢液中间的合金元素，实现含铬废弃物的资源化和无害化处理。
本发明的创新点和有益的效果
本发明的创新点在于：
1)本发明研究了RH炼钢工艺以CaO-Al2O3为渣系条件下，RH废弃镁铬砖的成分，与电炉EBT填料的
主成分接近。通过将RH废弃的镁铬砖破碎到粒度在0.5～1.5mm以后，添加少量的润滑剂、助烧结剂和还原剂、制成主成分Cr2O3含量为38%的铬质电炉EBT填料，性能与采用铬铁矿生产的EBT填料
接近，使用安全可靠，在冶炼含铬钢种的时候使用，实现了RH废弃镁铬砖中间有毒物质Cr2O3资源化利用的第一步。
2)铬质EBT填料在进入钢包以后，由于其比重（3.15吨/m3）低于钢液的比重（7.1吨/m3），所以能够上
浮到钢包的表面，成为钢包的顶渣，在LF还原性气氛的冶炼工艺中间，Cr2O3被还原剂还原成为Cr，从渣中进入钢液，实现了有毒物质Cr2O3合金化利用的第二步，实现了毒化物质Cr2O3无毒化处理的工艺目的。
本发明的有益效果：
1)本发明将Cr2O3还原成为合金元素，进入钢液，实现了毒化物质Cr2O3的无毒化处理，有积极的环保
效益。
2)电炉每使用1000kg的EBT填料，能够使得钢液增加260公斤的铬，相当于325kg铬含量为80%的高
碳铬铁，按照每吨80%的高碳铬铁5600元/吨的价格计算，相当于节约0.325×5600=1820元，经济效益显著。
发明内容和发明原理
发明人发现，RH炼钢工艺以CaO-Al2O3为渣系条件下，含Cr2O3为25%的镁铬砖，在RH炼钢工艺过程中使用废弃以后，有以下的特点：
1)侵蚀后的镁铬砖可分为挂渣层、反应层、渗透层和原砖层四层结构，挂渣层中Al2O3的平均含量为18%；
反应层中间含量为15%；渗透层中间含有20%的Cr2O3，原砖层中间保持了镁铬砖原有的成分。
2)将以上的镁铬砖破碎，用雷蒙磨制粉，将粒度控制在0.5～1.5mm，添加部分的润滑剂和还原剂，制备
成为：W(Cr2O3)%:38%; W(SiO2)%:25%;W(Al2O3)%:15%; W(MgO)%:15%;的电炉EBT填料，能够满足电炉EBT填料，在低温情况下形成烧结层、在高温情况下形成高粘度液相层、烧结层、自然松散层的三层结构的工艺需要。
3)电炉出钢过程中，EBT首先打开，这些填料在进入钢包以后，钢水随之进入钢包，填料由于比重轻于
钢液，所以在3～5min内，在浮力的作用下，上浮到钢包钢液的表面，成为顶渣的一部分，这些顶渣在LF的精炼工艺过程中，会被还原剂还原成为金属铬，进入钢液，成为合金化元素，实现Cr2O3的无害化处理，此过程中的主要化学反应如下：
2Cr2O3+3Si=4Cr+3SiO2
2Cr2O3+3C=4Cr+3CO2
2Cr2O3+4Al=4Cr+2Al2O3
具体实施方式
本发明结合实施例作进一步说明。
实施例1：以1条150吨转炉生产线和一条100吨的电炉生产线为例。150转炉生产线配置有RH精炼装置一套，RH工艺点每月产生50吨废弃的镁铬砖；电炉生产线每月需要EBT填料120吨/月，电炉冶炼钢种为50CrV，成分如下表：
实施步骤为：
1)将废弃的镁铬砖拉运到破碎生产线，破碎成为0.5～1.5mm的颗粒，然后拉运到EBT填料生产线待用。
2)采购粒度为0.5mm的鳞状石墨粉，以及W(Cr2O3)%为42%，粒度为1mm的铬铁矿拉运到EBT填料生产线待用。
3）将破碎的废弃镁铬砖、鳞状石墨粉、铬铁矿以质量百分比45:2:53的比例混合，每次投料1000kg，加入到由新疆正大机械厂生产的YZL-2型的锥形混合机混合搅拌30min，然后出料，进行装袋包装，拉运到电炉生产线待用。
4）电炉冶炼50CrV前，向EBT内腔加入EBT填料，填料以充满EBT内腔，在上表面有馒头状形状出现为标准。
5）电炉按照正常的工艺冶炼即可，出钢以后钢水吊往LF工位进行还原性气氛的精炼即可，填料中间的Cr2O3会被还原成为金属铬进入钢液，成为合金化元素，完成废弃镁铬砖中间毒化物质Cr2O3的无害化处理。联系人：姜新平135********