專利名稱：一種鋼渣處理添加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼渣處理添加劑。
背景技術(shù)：
目前，在轉(zhuǎn)爐工藝下，鐵水和廢鋼加入轉(zhuǎn)爐，鐵水中的硅、錳、鐵和磷等元素在氧氣射流作用下氧化，與加入的氧化鈣(石灰)、氧化鎂(輕燒白云石)等造渣材料經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)后形成轉(zhuǎn)爐鋼渣。由于傳質(zhì)等條件的限制，在吹煉結(jié)束時(shí)仍有部分氧化鈣和氧化鎂未能參與造渣反應(yīng)，以游離狀態(tài)殘存于鋼渣中。
研究表明，對(duì)于筑路等相關(guān)行業(yè)使用的鋼渣，要求其中的游離氧化鈣的含量小于5％；混凝土、水泥等相關(guān)行業(yè)使用的鋼渣，要求其中的游離氧化鈣的含量小于3％。如DB31/T82-1999《瀝青混合料路面及道路基層用鋼渣》規(guī)定瀝青混合料路面用的鋼渣的游離氧化鈣含量小于3.0％，道路基層用的鋼渣的游離氧化鈣含量小于5.0％。文獻(xiàn)《轉(zhuǎn)爐鋼渣的工程利用》(寶鋼技術(shù)1994/03)中闡述了只要控制鋼渣中的游離氧化鈣，使其含量降低到3％以下，就可加速或提前分解穩(wěn)定，用于工程填筑，同樣能保證工程質(zhì)量，對(duì)廠區(qū)環(huán)保和綠化亦無(wú)不利影響。
當(dāng)轉(zhuǎn)爐鋼渣在吹煉結(jié)束后，一般含有5～10％的游離氧化鈣及少量的游離氧化鎂。殘留在鋼渣中的游離氧化鈣和氧化鎂遇水后，會(huì)產(chǎn)生下列反應(yīng)CaO+H2O＝Ca(OH)2①M(fèi)gO+H2O＝Mg(OH)2②反應(yīng)①、②的發(fā)生會(huì)使鋼渣體積產(chǎn)生膨脹，因此轉(zhuǎn)爐鋼渣必須經(jīng)過(guò)消化處理，降低游離氧化鈣和游離氧化鎂的含量，消除其體積不穩(wěn)定性后才能應(yīng)用于筑路和混凝土等行業(yè)。
現(xiàn)有的鋼渣處理工藝方法主要有如下幾種1、自然堆放即將鋼渣置于渣場(chǎng)，通過(guò)和大氣中的水分和雨水的反應(yīng)作用，以使鋼渣中的CaO和MgO產(chǎn)生水化反應(yīng)，使其消解。
2、鋼渣加水處理和方法1類似，通過(guò)人工噴水，使鋼渣中的CaO和MgO產(chǎn)生水化反應(yīng)并消解。該工藝方法目前被廣泛采用。
3、鋼渣蒸汽處理相比上述所說(shuō)的加水消解鋼渣中的CaO和MgO的工藝方法，本方法的處理效率高，用水量少。并且，也已經(jīng)存在了在此基礎(chǔ)上開發(fā)的高壓蒸汽鋼渣處理工藝(SKAP)，其可使消解的效率進(jìn)一步提高。
4、通過(guò)控制造渣工藝來(lái)控制轉(zhuǎn)爐終渣的化學(xué)成分，以此來(lái)降低鋼渣中的游離氧化鈣的含量如特開平10-121121中報(bào)道的，在轉(zhuǎn)爐吹煉中控制含CaO，SiO2和Al2O3物料的投入量來(lái)控制終渣的成分，如下CaO％/SiO2％≥2.2和CaO％/(SiO2％+Al2O3％)≤2.0，由此，鋼渣可以消除體積膨脹性；考慮到游離氧化鎂的因素，特開2001-64714通過(guò)物料投入進(jìn)一步將終渣控制為CaO％/SiO2％≥2.2，CaO％/(SiO2％+Al2O3％)≤2.0，12％≤MgO≤30％以及(CaO％+MgO％)/SiO2％≥2.2，處理后鋼渣水浸膨脹率低于1.5％；另外，特開2002-212621中，將鐵水或鋼水精練產(chǎn)生的含有氧化鈣的熔渣加入轉(zhuǎn)爐做為石灰源，將終渣控制為(CaO％+SiO2％)≤80％，1.0≤CaO％/SiO2％≤3.8，并在鋼渣冷卻過(guò)程中1264℃～400℃時(shí)以高于0.2℃/min的速度冷卻，該條件下得到的鋼渣水浸膨脹性低于1.5％。
上述所有的工藝方法中，方法1、2和3均是利用游離氧化鈣和氧化鎂的水解反應(yīng)對(duì)鋼渣進(jìn)行消解處理。其中工藝方法1的處理效率很低，鋼渣經(jīng)常經(jīng)過(guò)一年以上的堆放后仍然達(dá)不到要求，而且占用場(chǎng)地，產(chǎn)生污染。而工藝方法2和3中，水或蒸氣量大，影響作業(yè)環(huán)境，降低鋼結(jié)構(gòu)和吊車壽命，勞動(dòng)條件差，渣盤壽命低，對(duì)游離氧化鈣的消解處理也不太理想，且浪費(fèi)大量的水資源。
而工藝方法4雖然可以控制鋼渣中的游離氧化鈣的含量，但由于造渣材料是在吹煉中加入，將對(duì)造渣過(guò)程產(chǎn)生負(fù)面影響，使得造成的爐渣對(duì)去除磷和硫等雜質(zhì)的能力降低，以及引起對(duì)轉(zhuǎn)爐爐襯的侵蝕。
另外，粉煤灰或煤渣都是煤燃燒后的殘?jiān)?。目前，?duì)它們研究利用的報(bào)道也較多，其中不乏將鋼渣和它們混合在一起應(yīng)用于建材生產(chǎn)、筑路等相關(guān)行業(yè)的報(bào)道。如文獻(xiàn)《鋼渣粉和粉煤灰對(duì)鋼渣混凝土力學(xué)性能的影響特點(diǎn)》(粉煤灰綜合利用2004/01)就探討了鋼渣粉和粉煤灰等量取代水泥后，鋼渣混凝土的力學(xué)屬性變化特點(diǎn)和規(guī)律；《粉煤灰鋼渣混凝土在道路路面中的運(yùn)用》(公路1998/10)闡述了由粉煤灰和鋼渣兩種工業(yè)廢渣分別代替20％的水泥和15％的砂子制成的混凝土，可用于特重型交通的城市主干道和一級(jí)公路的混凝土路面；《10.0MPa鋼渣煤渣小型空心砌塊》(建筑砌塊與砌塊建筑1999/01)闡述的是利用鋼渣煤渣經(jīng)多方協(xié)作試驗(yàn)，研制成了小型空心砌塊；等等。但這些文獻(xiàn)中涉及的鋼渣都是經(jīng)過(guò)消解處理的鋼渣，探討的是將經(jīng)過(guò)消解處理后的鋼渣與粉煤灰或煤渣等工業(yè)固廢如何綜合利用的問(wèn)題；而且，如何避免因鋼渣中游離氧化鈣和氧化鎂的存在，帶來(lái)的體積不安定性是目前這些應(yīng)用研究中要著力解決的一個(gè)首要問(wèn)題。
在鋼渣利用研究中，歸納起來(lái)有兩個(gè)方面第一個(gè)方面的研究是基于鋼渣經(jīng)過(guò)消解處理后，體積已經(jīng)安定的，即鋼渣中的游離氧化鈣已經(jīng)小于3.0～5.0％；目前，這個(gè)方面的研究很成熟，體積已經(jīng)安定的鋼渣高附加值利用不成問(wèn)題；而第二個(gè)方面的研究就是體積不安定的鋼渣如何加以利用以及如何快速解決鋼渣的體積安定性問(wèn)題；但目前這個(gè)方面的研究進(jìn)展緩慢，效果不是很理想，需要著力解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鋼渣處理添加劑，其可控制鋼渣中的游離氧化鈣和游離氧化鎂的生成，從而減少了鋼渣終渣中游離氧化鈣(F.CaO)和游離氧化鎂(F.MgO)含量。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種鋼渣處理添加劑，其包含75～100％的粉煤灰或煤渣，還包含0～15％的高爐渣(BF渣)和0～10％的煤；所述的粉煤灰是煤燃燒后剩余的灰份，其包含40～60％的SiO2和15～35％的Al2O3，還包含0～15％的CaO；所述的煤渣是煤燃燒后剩余的殘?jiān)?，其包?0～60％的SiO2和15～35％的Al2O3，還包含0～15％的CaO；所述的高爐渣為高爐煉鐵后排放的固體廢渣，其包含30～45％的CaO，25～40％的SiO2，10～20％的Al2O3和5～15％的MgO；所述的煤中的固定碳含量大于65％，為鋼渣處理添加劑提供一定含量的還原劑碳(C)。
本發(fā)明所述的鋼渣處理添加劑，由粉煤灰(或煤渣)、高爐渣和煤按本發(fā)明的配合比要求混合均勻后，制成粒度為3～30mm的顆粒，這樣既不影響造渣反應(yīng)的速度，也不會(huì)因顆粒的粒度太小而造成粉塵污染。
本發(fā)明提供的鋼渣處理添加劑，其添加工藝有以下三種1、轉(zhuǎn)爐出鋼結(jié)束后，鋼渣處理添加劑通過(guò)爐頂料倉(cāng)，加入轉(zhuǎn)爐內(nèi)的鋼渣中；2、轉(zhuǎn)爐出鋼結(jié)束后，鋼渣由轉(zhuǎn)爐倒入渣包中，在此過(guò)程中通過(guò)流槽加入鋼渣處理添加劑；3、鋼渣處理添加劑預(yù)先置于渣包內(nèi)，轉(zhuǎn)爐出鋼結(jié)束后，鋼渣直接倒入渣包中。
使用本發(fā)明提供的鋼渣處理添加劑，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明提供的鋼渣處理添加劑，是在吹煉結(jié)束后對(duì)鋼渣進(jìn)行處理的，因此對(duì)轉(zhuǎn)爐的正常生產(chǎn)不產(chǎn)生影響。同時(shí)，利用高溫鋼渣的顯熱，向熔融狀態(tài)下的鋼渣中加入以粉煤灰、高爐渣和煤為原料制成的本發(fā)明提供的鋼渣處理添加劑對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼渣進(jìn)行高溫化學(xué)處理，大大減少了鋼渣中游離氧化鈣(F.CaO)和游離氧化鎂(F.MgO)的含量，從根本上解決了鋼渣體積不安定的問(wèn)題。
2、處理效率高，也可以避免加水和蒸汽處理時(shí)產(chǎn)生的蒸汽對(duì)設(shè)備造成腐蝕，并且污染環(huán)境，節(jié)約了大量水資源。
3、本發(fā)明的主要成分是粉煤灰、高爐渣，這些原料來(lái)源廣，價(jià)格低廉，用來(lái)處理鋼渣體現(xiàn)了“以廢治廢”的固廢資源化的思想。
4、另外，本發(fā)明的鋼渣處理添加劑中加入了少量的煤，同時(shí)粉煤灰(或煤渣)中也含有少量未燒完的游離碳，由于碳具有一定的還原性，高溫下加入熔融鋼渣中，可以置換出渣中部分金屬元素，提高了渣中金屬元素的回收利用率。
具體實(shí)施例方式
由于轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣是來(lái)自兩方面的其一是吹煉中的石灰和輕燒白云石始終未能溶解的部分，稱為未溶石灰；其二是鋼渣在冷卻過(guò)程中，由于堿度(CaO％/SiO2％)較高，渣中3CaO·SiO2相變析出游離氧化鈣，稱為析出石灰。渣中游離氧化鎂則是來(lái)源于少量未參與造渣反應(yīng)的輕燒白云石和吹煉中爐渣因堿度升高后氧化鎂的過(guò)飽和析出。
轉(zhuǎn)爐吹煉結(jié)束出完鋼后，鋼渣的溫度大約在1600℃左右，呈熔融狀態(tài)。利用鋼渣高溫顯熱，向熔融狀態(tài)下的鋼渣中加入一定量的本發(fā)明提供的鋼渣處理添加劑進(jìn)行二次造渣反應(yīng)，就可以消除鋼渣中的游離氧化鈣和游離氧化鎂，其化學(xué)反應(yīng)式為SiO2+nCaO＝nCaO·SiO2③Al2O3+mCaO＝mCaO·Al2O3④經(jīng)反應(yīng)③、④所述的造渣反應(yīng)后，鋼渣的熔點(diǎn)可進(jìn)一步降低，不會(huì)對(duì)后續(xù)的渣處理工藝產(chǎn)生影響。另外，鋼渣處理添加劑中配入了少量煤，同時(shí)粉煤灰(或煤渣)中也含有少量未燒完的游離碳，由于碳具有一定的還原性，高溫下加入熔融鋼渣中，可以置換出渣中部分金屬元素，提高了渣中金屬元素的回收利用率，其化學(xué)反應(yīng)式為C+2FeO＝2Fe+CO2。
以下通過(guò)6個(gè)具體實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)表1為本發(fā)明的鋼渣處理添加劑的6個(gè)實(shí)施例，以及該6個(gè)實(shí)施例分別應(yīng)用于鋼渣處理前和處理后渣中游離氧化鈣和游離氧化鎂含量的對(duì)比情況。
表1、各實(shí)施例的組成及處理前后鋼渣中F.CaO和F.MgO的含量表1中所列的實(shí)施例1和實(shí)施例4，采用上述的第一種添加工藝，即在轉(zhuǎn)爐出鋼結(jié)束后，將鋼渣處理添加劑通過(guò)爐頂料倉(cāng)，加入轉(zhuǎn)爐內(nèi)的鋼渣中。
表1中所列的實(shí)施例2和實(shí)施例6，采用上述的第二種添加工藝，即在轉(zhuǎn)爐出鋼結(jié)束后，在鋼渣由轉(zhuǎn)爐倒入渣包中的過(guò)程中通過(guò)流槽加入鋼渣處理添加劑。
表1中所列的實(shí)施例3和實(shí)施例5，采用上述的第三種添加工藝，即將鋼渣處理添加劑預(yù)先置于渣包內(nèi)，在轉(zhuǎn)爐出鋼結(jié)束后，鋼渣直接倒入渣包中。
由表1可知，鋼渣經(jīng)本發(fā)明的鋼渣處理添加劑處理以后，渣中的游離氧化鈣(F.CaO)和游離氧化鎂(F.MgO)的含量都降低到5％以下，如此一來(lái)，鋼渣不需要再經(jīng)過(guò)消解處理就可以直接用于筑路、混凝土等行業(yè)。本發(fā)明工藝操作簡(jiǎn)單，處理效果好，處理效率高，不產(chǎn)生二次污染，提高了金屬資源的回收率，具有良好的推廣和應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種鋼渣處理添加劑，特征在于，其包含75～100％的粉煤灰；該粉煤灰包含40～60％的SiO2和15～35％的Al2O3。
2.如權(quán)利要求1所述的鋼渣處理添加劑，其特征在于，該添加劑還包含0～15％的高爐渣；該高爐渣包含30～45％的CaO，25～40％的SiO2，10～20％的Al2O3和5～15％的MgO。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鋼渣處理添加劑，其特征在于，該添加劑還包含0～10％的煤；所述的煤中的固定碳含量大于65％。
4.如權(quán)利要求3所述的鋼渣處理添加劑，其特征在于，所述的粉煤灰還包含0～15％的CaO。
5.如權(quán)利要求4所述的鋼渣處理添加劑，其特征在于，所述的鋼渣處理添加劑的粒度為3～30mm。
6.一種鋼渣處理添加劑，特征在于，其包含75～100％的煤渣；該煤渣包含40～60％的SiO2和15～35％的Al2O3。
7.如權(quán)利要求6所述的鋼渣處理添加劑，其特征在于，該添加劑還包含0～15％的高爐渣；該高爐渣包含30～45％的CaO，25～40％的SiO2，10～20％的Al2O3和5～15％的MgO。
8.如權(quán)利要求6或7所述的鋼渣處理添加劑，其特征在于，該添加劑還包含0～10％的煤；所述的煤中的固定碳含量大于65％。
9.如權(quán)利要求8所述的鋼渣處理添加劑，其特征在于，所述的煤渣還包含0～15％的CaO。
10.如權(quán)利要求9所述的鋼渣處理添加劑，其特征在于，所述的鋼渣處理添加劑的粒度為3～30mm。
全文摘要
一種鋼渣處理添加劑，其包含75～100％的粉煤灰或煤渣，0～15％的高爐渣和0～10％的煤；該粉煤灰或煤渣包含0～15％的CaO，40～60％的SiO
文檔編號(hào)C04B5/06GK101033117SQ200610024549
公開日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2006年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月9日
發(fā)明者陳榮歡 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司