CN106540525B - 一种协同利用炉渣和废水稳定废气中co2的方法及装置 - Google Patents

一种协同利用炉渣和废水稳定废气中co2的方法及装置 Download PDF

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Abstract

一种协同利用炉渣和废水稳定废气中CO2的方法及装置，方法为：（1）将冶金钢渣破碎；（2）准备碱性改质剂；（3）采用钢厂除尘废水作为冶金废水；（4）采用冶金尾气作为废气；（5）将冶金钢渣与碱性改质剂混合装入反应器，加入冶金废水浸泡；（6）通入废气，进行CO2固化；（7）放水后，再次通入废气；（8）风干得到碳酸化钢渣。装置包括反应器筒体及密封盖，反应器筒体底部分布透气砖，透气砖与引风机连通；反应器筒体内部透气砖的上方设有多层篦板。本发明的方法直接利用冶金钢渣中CaO和MgO与除尘废水的PH值以及钙浓度来确定碱性改质剂的加入量，生产工艺简单，减轻环境与社会负荷，有利于社会的持续性发展。

Description

一种协同利用炉渣和废水稳定废气中CO2的方法及装置
技术领域
本发明属于冶金三废处理技术领域，特别涉及一种协同利用炉渣和废水稳定废气中CO2的方法及装置。
背景技术
近三十年以来,中国钢铁工业得到了巨大的发展,特别是在2000年以后，随着中国的钢铁行业高速发展,钢产量持续的大幅增长，使得冶金炉渣随着粗钢产量的增加而迅速增加。到目前为止，虽然开发了许多种转炉炉渣酸化的应用技术，但普遍利用附加值低，而且需要将破碎后的炉渣再次加热，因而导致了设备投资和运行成本较高；因此，开发具有我国资源特色的冶金废渣与冶金除尘废水协同耦合利用的新技术，提高废渣再利用率及产品附加值，对发展循环经济，建立资源节约型、环境友好型社会有十分重要的意义。
在钢铁企业中，冶金三废是钢铁生产过程的主要废弃物。其中：炉渣的排放量约为转炉生产粗钢量的12~15%左右；废水的排放量为生产粗钢量的2.7倍以上；吨钢CO2的排放量在1.3t以上；目前，炉渣二次利用的途径主要是作为高炉、转炉炉料在钢铁企业内部循环使用，或者作为道路基材、建筑材料以及钢渣肥料的原料等，但长期以来其利用率不高，再利用附加值偏低。
申请号为200710038393.5、200710044157.4、的专利公开了一种碳酸化钢渣处理废水的方法，虽然提到了钢渣固化CO2气体的方法，但需要专用的沸腾床反应器反应设备，而且整个过程需要高温；申请号为200510030330.6与200510093267.0的专利公开了一些将钢渣处理废水的方法，但钢渣处理废水作为组合配方中的一项使用，不具有单独使用的可行性，而且这些处理方法不能大量处理钢铁工业第一大副产品的钢渣；迄今为止，国内外专利及非专利文献均无直接采用钢铁废渣和废水直接协同耦合稳定废气中CO2的应用的报道。
发明内容
针对现有钢铁工业中大量的冶金三废（废渣、废水和废气）处理在技术上存在的上述问题，本发明提供一种协同利用炉渣和废水稳定废气中CO2的方法及装置，以冶金钢渣、冶金废水以及排放尾气，加入碱性材料作为改质剂，进行CO2的固化，达到钢渣的二次利用，降低CO2的排放量，减轻环境与社会负荷。
本发明的方法按以下步骤进行：
1、将冶金钢渣破碎至粒径≤15mm，其中粒径大于10mm小于等于15mm的部分占总重量的10%以下，粒径大于5mm小于等于10mm的部分占总重量的13~35%，粒径大于1mm小于等于5mm的部分占总重量的30~60%，粒径大于0.1小于等于1mm的部分占总重量的20 ~ 40%，粒径小于0.1mm的部分占总重量的8%以下；
2、准备碱性改质剂，碱性改质剂中Na+与冶金钢渣中Ca2+和Mg2+之和的摩尔比为（0.2~1.3）:1；
3、采用钢厂除尘废水作为冶金废水，PH值为7.5~12之间，钙浓度为50~250 mg/L；
4、采用CO2含量＞15%的冶金尾气作为废气，温度45~150℃；
5、将冶金钢渣与碱性改质剂充分混合后装入底部设有透气砖且内部放置有篦板的反应器内，冶金钢渣与碱性改质剂堆放在篦板上；然后加入冶金废水，使冶金钢渣与碱性改质剂的混合物在冶金废水中浸泡12h以上，并控制温度在30℃以上；其中冶金废水浸没冶金钢渣和碱性改质剂并高出冶金钢渣和碱性改质剂上表面0.5m以上；
6、浸泡结束后向从反应器底部的透气砖通入压力为0.3~1MP的废气，进行初次CO2固化，持续时间为1~3h，废气流量控制在1.0~5.0L/s，废气通入量与反应器内部的物料的体积比控制在（15~30）:1；
7、停止通入废气，从反应器底部的放水阀放水，待反应器内水全部放掉后，再次从反应器底部的透气砖通入压力为0.3~1MP的废气，进行二次CO2固化，废气流量控制在0.5~6.0L/s，持续时间为0.5~4h，废气通入量与反应器内部的物料的体积比控制在（15~30）:1；
8、将完成二次固化的物料风干，得到碳酸化钢渣。
上述方法中选用的冶金钢渣的成分按重量百分比含CaO 35~ 60%，SiO2 8 ~ 20%，Fe2O3 10 ~ 30%，MgO 5 ~ 10%，Al2O3 1 ~ 3%，P2O5 1.2 ~ 2.8%，MnO 0.1 ~ 2.2%，TiO2 0 ~1.3%。
上述方法中选用的碱性改质剂为苏打、小苏打和/或烧碱，碱性改质剂的重量纯度≥95%，粒度≤30目。
上述方法获得的碳酸化钢渣的成分按重量百分比含Ca 17.38~44.67%，Si 26.89~64.99%，Fe 1.28~29.18%，Mg 0.02~0.09%，Al 0.13~0.79%，P 0.01~0.10%，Mn 0.14~2.6%，Ti 0~1.2%， C 3.50~14.57%。
上述方法中冶金钢渣中CaO的转化率为 20~55%。
上述方法中冶金钢渣中MgO的转化率为 15~45%。
上述方法中每吨冶金钢渣酸化后固化CO2 0.3 ~ 1.5kg，折合0.153~0.764 m3CO2。
上述方法中，步骤5、6、7酸化过程中发生如下化学反应
(Ⅰ)水的离解：
H2O(l)↔H++OH- （1）
(Ⅱ)冶金钢渣中活性组分CaO与MgO的水化反应，电离出Ca2+和Mg2+：
CaO(s)+H2O(l)→Ca2+ (aq)+2OH- (aq) （2）
MgO(s)+H2O(l)→Mg2+ (aq)+2OH- (aq) （3）
(Ⅲ)碱性改质剂的离解：
NaHCO3(aq)↔Na+ (aq)+HCO3 - (aq) （4）
HCO3 - (aq)↔H+ (aq)+CO3 2- (aq) （5）
(Ⅳ) CO2气体穿过气—液相界面后扩散、溶解、发生电离：
CO2(g)↔CO2(aq) （6）
HCO3 - (aq)↔H+ (aq)+CO3 2- (aq) （7）
CO2(aq)+OH- (aq)↔HCO3 - (aq) （8）
HCO3 - (aq)+OH- (aq)↔CO3 2- (aq)+H2O(l) （9）
(Ⅴ) Ca2+和Mg2+与CO3 2-离子直接发生反应，生成难溶性的沉淀物：
Ca2+ (aq)+CO3 2- (aq)→CaCO3(s) （10）
Mg2+ (aq)+CO3 2- (aq)→MgCO3(s) （11）
Ca2+ (aq)+HCO3 - (aq)→CaCO3(s)+H+ (aq) （12）
Mg2+ (aq)+HCO3 - (aq)→MgCO3(s)+H+ (aq) （13）
Ca2+ (aq)+2HCO3 - (aq)→Ca(HCO3)2 （14）
Mg2+ (aq)+2HCO3 - (aq)→Mg(HCO3)2 （15）
本发明的实施上述方法的装置包括反应器筒体及其顶部的密封盖，反应器筒体底部均匀分布有多个用于通入废气的透气砖，透气砖与引风机连通，其中引风机用于引入废气和风干物料，反应器筒体底部还设有放水阀，密封盖上设有进水阀和放散阀；反应器筒体内部透气砖的上方设有多层篦板。
上述装置中，密封盖上还设有减压阀。
上述装置中，多层篦板在垂直方向上均匀分布，相邻两个篦板之间的高度差为400~1200mm，篦板上均匀分布有条形缝隙或圆形通孔，条形缝隙的宽度为0.5~5mm，圆形通孔的直径为2~5mm。
上述装置中，反应器筒体的材质为外部设有保温层的钢质，透气砖镶嵌在筒体的底板上。
上述装置中，篦板的材质为钢质，厚度8~ 25mm。
上述装置的使用方法为：将冶金钢渣与碱性改质剂充分混合后堆放在各层篦板上，用密封盖将反应器筒体内部封闭，通过进水阀通入废水；待浸泡结束后，通过反应器筒体底部的透气砖通入废气；初次CO2固化结束后，通过放水阀将废水排出，再次通过反应器筒体底部的透气砖通入废气；二次CO2固化结束后，开启放散阀和出风口，通过引风机使反应器筒体内部通风，对物料进行风干。
本发明的特点在于：用冶金三废（废渣、废水和废气）协同耦合固定CO2，可以充分循环的利用钢铁工业生产过程中副产品以及废弃物，并初步处理了冶金废水，促进我国冶金炉渣的高效资源化利用。利用冶金三废加入改质剂协同固定CO2工艺，与传统的冶金炉渣酸化工艺相比，整个过程全程采用冶金废水，而且可以大幅度的降低钢渣加热过程中的能耗，并通过固化CO2过程初步处理冶金废水。
本发明的方法可以直接利用冶金废渣、废水和废气、根据冶金钢渣中CaO和MgO的量与除尘废水的PH值以及钙浓度来确定碱性改质剂的加入量，生产工艺简单；利用冶金三废（废渣、废水和废气）协同耦合固定冶金工业废气中的CO2，降低CO2的排放量，减轻环境与社会负荷，有利于社会的持续性发展。
附图说明
图1为本发明的一种协同利用炉渣和废水稳定废气中CO2的方法工艺流程示意图；
图2为本发明实施例中采用的反应器装置结构示意图；
图中：1、进水阀；2、减压阀；3、放散阀；4、篦板；5、引风机；6、放水阀；7、透气砖；8、冶金钢渣与碱性改质剂的混合物，9、密封盖，10、反应器筒体。
具体实施方式
本发明实施例中采用的冶金钢渣为精炼车间产生的钢渣、转炉车间产生的转炉钢渣或电炉车间产生的电炉钢渣，成分按重量百分比含CaO 35~ 60%，SiO2 8 ~ 20%，Fe2O3 10~ 30%，MgO 5~10%，Al2O3 1 ~3%，P2O5 1.2 ~2.8%，MnO 0.1~2.2%，TiO2 0~1.3%。
本发明实施例中采用的冶金废水为转炉车间烟罩除尘废水、电炉车间烟罩除尘废水、精炼车间除尘废水、以及轧钢车间除磷或冷却废水。
本发明实施例中采用的废气为转炉吹炼前期达不到煤气回收标准经处理产生的废气、电炉吹炼前期达不到煤气回收标准经处理产生的废气，烧结产生废气、加热炉产生废气等（废气中CO2有效体积浓度15~36%）。
本发明实施例中采用的碱性改质剂采用苏打、小苏打和烧碱为市购工业产品。
本发明实施例中装置的使用方法为：将冶金钢渣与碱性改质剂充分混合后堆放在各层篦板上，用密封盖将反应器筒体内部封闭，通过进水阀通入废水；待浸泡结束后，通过反应器筒体底部的透气砖通入废气；初次CO2固化结束后，通过放水阀将废水排出，再次通过反应器筒体底部的透气砖通入废气；二次CO2固化结束后，开启放散阀和出风口，通过引风机使反应器筒体内部通风，对物料进行风干。
本发明实施例中获得的碳酸化钢渣的成分按重量百分比含Ca 17.38~44.67%，Si26.89~64.99%，Fe 1.28~29.18%，Mg 0.02~0.09%，Al 0.13~0.79%，P 0.01~0.10%，Mn 0.14~2.6%，Ti 0~1.2%， C 3.50~14.57%。
实施例1
将冶金钢渣破碎至粒径≤15mm，其中粒径大于10mm小于等于15mm的部分占总重量的10%，粒径大于5mm小于等于10mm的部分占总重量的15%，粒径大于1mm小于等于5mm的部分占总重量的35%，粒径大于0.1小于等于1mm的部分占总重量的35%，粒径小于0.1mm的部分占总重量的5%；
准备碱性改质剂，碱性改质剂中Na+与冶金钢渣中Ca2+和Mg2+之和的摩尔比为0.2:1；碱性改质剂为苏打；
采用钢厂除尘废水作为冶金废水，PH值7.5，钙浓度为50 mg/L；
采用CO2含量15%的冶金尾气作为废气，温度45℃；
将冶金钢渣与碱性改质剂充分混合后装入底部设有透气砖且内部放置有篦板的反应器内，冶金钢渣与碱性改质剂堆放在篦板上；然后加入冶金废水，使冶金钢渣与碱性改质剂的混合物在冶金废水中浸泡12h，并控制温度在40℃；其中冶金废水浸没冶金钢渣和碱性改质剂并高出冶金钢渣和碱性改质剂上表面0.6m；
6、浸泡结束后向从反应器底部的透气砖通入压力为0.3MP的废气，进行初次CO2固化，持续时间为3h，废气流量控制在5.0L/s，废气通入量与反应器内部的物料的体积比控制在30:1；
7、停止通入废气，从反应器底部的放水阀放水，待反应器内水全部放掉后，再次从反应器底部的透气砖通入压力为0.3MP的废气，进行二次CO2固化，废气流量控制在5.0 L/s，持续时间为3h，废气通入量与反应器内部的物料的体积比控制在20:1；
8、将完成二次固化的物料风干，得到碳酸化钢渣，成分按重量百分比含Ca 17.38~44.67%，Si 26.89~64.99%，Fe 1.28~29.18%，Mg 0.02~0.09%，Al 0.13~0.79%，P 0.01~0.10%，Mn 0.14~2.6%，Ti 0~1.2%， C 3.50~14.57%；
冶金钢渣中CaO的转化率为 20%，MgO的转化率为 38%；
装置结构如图2所示，包括反应器筒体10及其顶部的密封盖9，反应器筒体10底部均匀分布有多个用于通入废气的透气砖7，透气砖7与引风机6连通，其中引风机6用于引入废气和风干物料，反应器筒体10底部还设有放水阀6，密封盖9上设有进水阀1和放散阀3；反应器筒体10内部透气砖7的上方设有多层篦板4；密封盖9上还设有减压阀2，多层篦板4在垂直方向上均匀分布，相邻两个篦板4之间的高度差为400mm，篦板4上均匀分布有条形缝隙，条形缝隙的宽度为0.5mm；反应器筒体10的材质为外部设有保温层的钢，透气砖7镶嵌在反应器筒体10的底板上；篦板4的材质为钢质，厚度8mm。
实施例2
方法同实施例1，不同点在于：
（1）采用的冶金炉渣为精炼车间产生的钢渣，粒径大于10mm小于等于15mm的部分占总重量的7%，粒径大于5mm小于等于10mm的部分占总重量的35%，粒径大于1mm小于等于5mm的部分占总重量的30%，粒径大于0.1小于等于1mm的部分占总重量的20%，粒径小于0.1mm的部分占总重量的8%；
（2）碱性改质剂中Na+与冶金钢渣中Ca2+和Mg2+之和的摩尔比为0.4:1；碱性改质剂为小苏打；
（3）冶金废水PH值12，钙浓度为250 mg/L；
（4）废气温度90℃，CO2含量18%；
（5）冶金钢渣与碱性改质剂的混合物浸泡18h，并控制温度在30℃；冶金废水高出冶金钢渣和碱性改质剂上表面0.8m；
（6）浸泡结束后向从反应器底部的透气砖通入压力为1MP的废气，进行初次CO2固化，持续时间为1h，废气流量控制在1.0L/s，废气通入量与反应器内部的物料的体积比控制在15:1；
（7）停止通入废气，从反应器底部的放水阀放水，待反应器内水全部放掉后，再次从反应器底部的透气砖通入压力为1MP的废气，进行二次CO2固化，废气流量控制在0.5L/s，持续时间为0.5h，废气通入量与反应器内部的物料的体积比控制在15:1；
（8）冶金钢渣中CaO的转化率为 31%，MgO的转化率为 41%；
装置结构同实施例1，不同点在于：相邻两个篦板之间的高度差为1200mm，篦板上均匀分布有条形缝隙，条形缝隙的宽度为2mm；篦板厚度25mm。
实施例3
方法同实施例1，不同点在于：
（1）采用的冶金炉渣为精炼车间产生的钢渣，粒径大于10mm小于等于15mm的部分占总重量的1%，粒径大于5mm小于等于10mm的部分占总重量的13%，粒径大于1mm小于等于5mm的部分占总重量的60%，粒径大于0.1小于等于1mm的部分占总重量的24%，粒径小于0.1mm的部分占总重量的2%；
（2）碱性改质剂中Na+与冶金钢渣中Ca2+和Mg2+之和的摩尔比为1.3:1；碱性改质剂为烧碱；
（3）冶金废水PH值9，钙浓度为150 mg/L；
（4）废气温度150℃，CO2含量36%；
（5）冶金钢渣与碱性改质剂的混合物浸泡15h，并控制温度在35℃；冶金废水高出冶金钢渣和碱性改质剂上表面1m；
（6）浸泡结束后向从反应器底部的透气砖通入压力为0.5MP的废气，进行初次CO2固化，持续时间为2h，废气流量控制在3.0L/s，废气通入量与反应器内部的物料的体积比控制在20:1；
（7）停止通入废气，从反应器底部的放水阀放水，待反应器内水全部放掉后，再次从反应器底部的透气砖通入压力为0.3MP的废气，进行二次CO2固化，废气流量控制在6.0L/s，持续时间为4h，废气通入量与反应器内部的物料的体积比控制在30:1；
（8）冶金钢渣中CaO的转化率为 55%，MgO的转化率为29%；
装置结构同实施例1，不同点在于：相邻两个篦板之间的高度差为600mm，篦板上均匀分布有条形缝隙，条形缝隙的宽度为5mm；篦板厚度10mm。
实施例4
方法同实施例1，不同点在于：
（1）采用的冶金炉渣为精炼车间产生的钢渣，粒径大于10mm小于等于15mm的部分占总重量的6%，粒径大于5mm小于等于10mm的部分占总重量的16%，粒径大于1mm小于等于5mm的部分占总重量的31%，粒径大于0.1小于等于1mm的部分占总重量的40%，粒径小于0.1mm的部分占总重量的7%；
（2）碱性改质剂中Na+与冶金钢渣中Ca2+和Mg2+之和的摩尔比为1.0:1；碱性改质剂为小苏打和烧碱；
（3）冶金废水PH值8，钙浓度为70 mg/L；
（4）废气温度120℃，CO2含量26%；
（5）冶金钢渣与碱性改质剂的混合物浸泡15h，并控制温度在35℃；冶金废水高出冶金钢渣和碱性改质剂上表面1m；
（6）浸泡结束后向从反应器底部的透气砖通入压力为0.8MP的废气，进行初次CO2固化，持续时间为2h，废气流量控制在4.0L/s，废气通入量与反应器内部的物料的体积比控制在25:1；
（7）停止通入废气，从反应器底部的放水阀放水，待反应器内水全部放掉后，再次从反应器底部的透气砖通入压力为0.8MP的废气，进行二次CO2固化，废气流量控制在1.0L/s，持续时间为1h，废气通入量与反应器内部的物料的体积比控制在25:1；
（8）冶金钢渣中CaO的转化率为46%，MgO的转化率为 32%；
装置结构同实施例1，不同点在于：相邻两个篦板之间的高度差为800mm，篦板上均匀分布有圆形通孔，圆形通孔的直径为5mm；篦板厚度12mm。
实施例5
方法同实施例1，不同点在于：
（1）采用的冶金炉渣为精炼车间产生的钢渣，粒径大于10mm小于等于15mm的部分占总重量的5%，粒径大于5mm小于等于10mm的部分占总重量的25%，粒径大于1mm小于等于5mm的部分占总重量的35%，粒径大于0.1小于等于1mm的部分占总重量的30%，粒径小于0.1mm的部分占总重量的5%；
（2）碱性改质剂中Na+与冶金钢渣中Ca2+和Mg2+之和的摩尔比为0.9:1；碱性改质剂为苏打和烧碱；
（3）冶金废水PH值10，钙浓度为200 mg/L；
（4）废气温度90℃，CO2含量20%；
（5）冶金钢渣与碱性改质剂的混合物浸泡18h，并控制温度在30℃；冶金废水高出冶金钢渣和碱性改质剂上表面0.8m；
（6）浸泡结束后向从反应器底部的透气砖通入压力为1MP的废气，进行初次CO2固化，持续时间为2h，废气流量控制在2.0L/s，废气通入量与反应器内部的物料的体积比控制在20:1；
（7）停止通入废气，从反应器底部的放水阀放水，待反应器内水全部放掉后，再次从反应器底部的透气砖通入压力为1MP的废气，进行二次CO2固化，废气流量控制在3.0 L/s，持续时间为2h，废气通入量与反应器内部的物料的体积比控制在20:1；
（8）冶金钢渣中CaO的转化率为26%，MgO的转化率为 15%；
装置结构同实施例1，不同点在于：相邻两个篦板之间的高度差为1000mm，篦板上均匀分布有圆形通孔，圆形通孔的直径为3mm；篦板厚度20mm。
实施例6
方法同实施例1，不同点在于：
（1）采用的冶金炉渣为精炼车间产生的钢渣，粒径大于10mm小于等于15mm的部分占总重量的9%，粒径大于5mm小于等于10mm的部分占总重量的17%，粒径大于1mm小于等于5mm的部分占总重量的45%，粒径大于0.1小于等于1mm的部分占总重量的22%，粒径小于0.1mm的部分占总重量的7%；
（2）碱性改质剂中Na+与冶金钢渣中Ca2+和Mg2+之和的摩尔比为0.6:1；碱性改质剂为小苏打和烧碱；
（3）冶金废水PH值8，钙浓度为80 mg/L；
（4）废气温度110℃，CO2含量30%；
（5）冶金钢渣与碱性改质剂的混合物浸泡15h，并控制温度在35℃；冶金废水高出冶金钢渣和碱性改质剂上表面1m；
（6）浸泡结束后向从反应器底部的透气砖通入压力为0.5MP的废气，进行初次CO2固化，持续时间为3h，废气流量控制在4.0L/s，废气通入量与反应器内部的物料的体积比控制在15:1；
（7）停止通入废气，从反应器底部的放水阀放水，待反应器内水全部放掉后，再次从反应器底部的透气砖通入压力为0.5MP的废气，进行二次CO2固化，废气流量控制在5.0L/s，持续时间为3h，废气通入量与反应器内部的物料的体积比控制在25:1；
（8）冶金钢渣中CaO的转化率为37%，MgO的转化率为 45%；
装置结构同实施例1，不同点在于：相邻两个篦板之间的高度差为500mm，篦板上均匀分布有圆形通孔，圆形通孔的直径为2mm；篦板厚度9mm。

Claims (10)

1.一种协同利用炉渣和废水稳定废气中CO2的方法，其特征在于按以下步骤进行：
（1）将冶金钢渣破碎至粒径≤15mm，其中粒径大于10mm小于等于15mm的部分占总重量的10%以下，粒径大于5mm小于等于10mm的部分占总重量的13~35%，粒径大于1mm小于等于5mm的部分占总重量的30~60%，粒径大于0.1小于等于1mm的部分占总重量的20 ~ 40%，粒径小于0.1mm的部分占总重量的8%以下；
（2）准备碱性改质剂，碱性改质剂中Na+与冶金钢渣中Ca2+和Mg2+之和的摩尔比为（0.2~1.3）:1；
（3）采用钢厂除尘废水作为冶金废水，PH值为7.5~12之间，钙浓度为50~250 mg/L；
（4）采用CO2含量＞15%的冶金尾气作为废气，温度45~150℃；
（5）采用协同利用炉渣和废水稳定废气中CO2的装置，该装置包括反应器筒体及其顶部的密封盖，反应器筒体底部均匀分布有多个用于通入废气的透气砖，透气砖与引风机连通，其中引风机用于引入废气和风干物料，反应器筒体底部还设有放水阀，密封盖上设有进水阀和放散阀；反应器筒体内部透气砖的上方设有多层篦板；将冶金钢渣与碱性改质剂充分混合后装入底部设有透气砖且内部放置有篦板的反应器筒体内，冶金钢渣与碱性改质剂堆放在篦板上；然后加入冶金废水，使冶金钢渣与碱性改质剂的混合物在冶金废水中浸泡12h以上，并控制温度在30℃以上；其中冶金废水浸没冶金钢渣和碱性改质剂并高出冶金钢渣和碱性改质剂上表面0.5m以上；
（6）浸泡结束后向从反应器筒体底部的透气砖通入压力为0.3~1MP的废气，进行初次CO2固化，持续时间为1~3h，废气流量控制在1.0~5.0L/s，废气通入量与反应器筒体内部的物料的体积比控制在（15~30）:1；
（7）停止通入废气，从反应器筒体底部的放水阀放水，待反应器筒体内水全部放掉后，再次从反应器筒体底部的透气砖通入压力为0.3~1MP的废气，进行二次CO2固化，废气流量控制在0.5~6.0L/s，持续时间为0.5~4h，废气通入量与反应器筒体内部的物料的体积比控制在（15~30）:1；
（8）将完成二次固化的物料风干，得到碳酸化钢渣。
2.根据权利要求1所述的一种协同利用炉渣和废水稳定废气中CO2的方法，其特征在于所述的冶金钢渣的成分按重量百分比含CaO 35~ 60%，SiO2 8 ~ 20%，Fe2O3 10 ~ 30%，MgO 5~ 10%，Al2O3 1 ~ 3%，P2O5 1.2 ~ 2.8%，MnO 0.1 ~ 2.2%，TiO2 0 ~ 1.3%。
3.根据权利要求1所述的一种协同利用炉渣和废水稳定废气中CO2的方法，其特征在于所述的碱性改质剂为苏打、小苏打和/或烧碱，碱性改质剂的重量纯度≥95%，粒度≤30目。
4.根据权利要求1所述的一种协同利用炉渣和废水稳定废气中CO2的方法，其特征在于冶金钢渣中CaO的转化率为 20~55%。
5.根据权利要求1所述的一种协同利用炉渣和废水稳定废气中CO2的方法，其特征在于冶金钢渣中MgO的转化率为 15~45%。
6.一种实施权利要求1所述的方法的协同利用炉渣和废水稳定废气中CO2的装置，其特征在于包括反应器筒体及其顶部的密封盖，反应器筒体底部均匀分布有多个用于通入废气的透气砖，透气砖与引风机连通，其中引风机用于引入废气和风干物料，反应器筒体底部还设有放水阀，密封盖上设有进水阀和放散阀；反应器筒体内部透气砖的上方设有多层篦板。
7.根据权利要求6所述的协同利用炉渣和废水稳定废气中CO2的装置，其特征在于所述的密封盖上还设有减压阀。
8.根据权利要求6所述的协同利用炉渣和废水稳定废气中CO2的装置，其特征在于所述的多层篦板在垂直方向上均匀分布，相邻两个篦板之间的高度差为400~1200mm，篦板上均匀分布有条形缝隙或圆形通孔，条形缝隙的宽度为0.5~5mm，圆形通孔的直径为2~5mm。
9.根据权利要求6所述的协同利用炉渣和废水稳定废气中CO2的装置，其特征在于所述的反应器筒体的材质为外部设有保温层的钢质，透气砖镶嵌在筒体的底板上。
10.根据权利要求6所述的协同利用炉渣和废水稳定废气中CO2的装置，其特征在于所述的篦板的材质为钢质，厚度8~ 25mm。
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