[发明专利]将钢渣或铁渣中的钙和/或镁元素转化为碳酸盐的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将钢渣或铁渣中的钙和/或镁元素转化为碳酸盐的方 法，属于冶金工业固体废渣资源化利用技术领域。

背景技术

钢铁冶金工业所产生的固体废物如高炉渣、钢渣、铁合金渣和尘泥等， 占固体废物总量的18％。渣中含有各种有用元素如钙、镁、铁等有价元素， 是一项可再利用的二次资源。虽然目前大部分钢铁冶金工业所产生的固体 废渣已得到了利用，但缺乏全量和高附加值的利用技术。

高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣。它由铁矿石中的脉石、 燃料中的灰分和熔剂(一般是石灰石)中的非挥发组分形成的固体废物。 每生产一吨生铁要副产0.3-0.6吨高炉渣。钢渣是炼钢过程产生的废渣。它 是在除去生铁中碳、硅、磷和硫等杂质的过程中，造渣材料和冶金反应物 以及熔融的炉衬材料所形成的融合物。每生产一吨粗钢要副产0.13吨钢 渣。

随着我国钢铁产量不断提高，钢渣或铁渣的排放量也不断增多。目前 高炉渣利用率在80％左右，主要用作生产矿渣硅酸盐水泥，然而增加矿渣 掺量将引起水泥强度明显下降，从而影响该品种水泥的适用范围。钢渣的 利用率在35％左右，主要用作代替石灰石、白云石、铁矿石等冶炼熔剂返 回烧结、返回高炉和返回转炉以及用作建筑和筑路材料，但其用量有限， 并且还受到许多限制，如CaO和MgO的存在使钢渣的体积不稳定、Ca₂SiO₄由α相向γ相的转变使钢渣容易粉化。

上述钢渣或铁渣的利用方式也会造成钙、镁元素资源的浪费。利用钢 渣或铁渣中的钙、镁元素能够与温室气体CO₂进行碳酸化反应，从而将 CO₂以稳定的碳酸盐化合物形式固定起来，因此综合利用钢渣或铁渣中的 钙、镁元素资源，也具有较好的环境效益。中国专利号为CN200610112792.7 中公开了一种矿物碳酸化固定CO₂联产碳酸盐产品的工艺，主要是利用酸 性媒质将钢渣或铁渣中钙、镁元素浸出，然后通过碳酸化过程将钙、镁元 素转化为高附加值碳酸盐产品。由于钢渣或铁渣被酸性媒质浸出过程中， 钙、镁、铁元素同时被浸出，从而需要加入碱性物，调节浸出溶液的pH 值，从而实现钙、镁、铁元素的分离，并且酸性媒质的回收需要通过减压 精馏，因此整个工艺流程较长、经济性不好。

发明内容

下文中的术语“钢渣”指的是生铁炼钢后得到的固体残渣，“铁渣” 指的是用铁矿石炼铁后得到的固体残渣。

本发明的目的是提供将钢渣或铁渣中的钙和/或镁元素转化为碳酸盐 的方法。

本发明提供了一种将钢渣或铁渣中的钙和/或镁元素转化为碳酸盐的 方法，该方法包括以下步骤：

a.将2-4个碳原子数的有机酸和与该有机酸相混溶的有机溶剂混合， 得到有机相；

b.向有机相中加入水，得到两相混合溶液；

c.用两相混合溶液在30-100℃浸渍钢渣或铁渣30-150分钟，得到含 有残渣的浸出液；

d.过滤所述的含有残渣的浸出液，去除残渣，并向去除残渣的浸出液 中通入CO₂气体，得到碳酸盐。

优选地，还在所述的步骤b和步骤c之间将所述的钢渣或铁渣粉碎成 粒径为50-200目的钢渣或铁渣。

优选地，2-4个碳原子数的有机酸选自草酸、乙酸、柠檬酸、丙酸和 丁酸中的一种或几种。

优选地，所述的与该有机酸相混溶的有机溶剂选自正辛醇、苯、甲苯、 磷酸三丁酯和三辛基氧磷中的一种或几种。

优选地，有机相和水的体积比为0.5-5∶1。

优选地，所述的水是纯水或含钙和/或镁离子的硬水。

优选地，所述的含钙和/或镁离子的硬水中钙、镁离子的总浓度小于 2mol/l。

优选地，所述的有机酸在有机相中的浓度为0.5-2mol/l。

优选地，步骤c中的钢渣或铁渣和有机酸的质量比为0.5-5∶1。

本发明的另一方面还提供了一种将钢渣或铁渣中的钙和/或镁元素转 化为碳酸盐的方法，该方法包括以下步骤：

a.将2-4个碳原子数的有机酸和与该有机酸相混溶的有机溶剂混合， 得到有机相；

b.向有机相中加入水，得到两相混合溶液；

c.用两相混合溶液在30-100℃浸渍钢渣或铁渣30-150分钟，得到含 有残渣的浸出液；