專利名稱：一種高溫液態(tài)鋼渣處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢棄鋼渣再循環(huán)利用技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種高溫液態(tài)鋼渣處理方法。
背景技術(shù)：
鋼渣是煉鋼過程中的副產(chǎn)品，鋼渣的排放量約占鋼產(chǎn)品量的15%_20%。2011年，全國鋼渣累計(jì)達(dá)到3. 5億噸，大量鋼渣棄置堆積，即污染環(huán)境又占用大量土地，同時造成資源浪費(fèi)，給生態(tài)環(huán)境造成巨大的破壞，影響鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，所以對鋼渣進(jìn)行資源化和高價值綜合利用研究，實(shí)現(xiàn)鋼渣的高效回收利用，是我國鋼鐵工業(yè)面臨的重要課題之一。
鋼渣的成分非常復(fù)雜，含有膠凝性礦物，但其含量較少，導(dǎo)致鋼渣活性低，且由于鋼渣中含游離的氧化鈣和氧化鎂，鋼渣的穩(wěn)定性差。提高鋼渣活性以及降低不穩(wěn)定物質(zhì)含量是鋼渣回收再循環(huán)利用的關(guān)鍵技術(shù)難題。
專利200720011864. 9 一種復(fù)合層式結(jié)構(gòu)鋼渣改質(zhì)劑顆粒，從中心由內(nèi)向外依次為成渣劑層、稀釋劑層、金屬粉層、助熔劑層組成的四層結(jié)構(gòu)，顆粒尺寸5mm 25mm，每層厚度尺寸比為成渣劑層稀釋劑層金屬粉層助熔劑層=1 0. 2 0. 3 0. 3 0.4 0.1 0.2。成渣劑層為活性白灰或冶金白灰、稀釋劑層為鋁礬土或白云石、金屬粉層為鋁、鎂或鋁鎂合金，助熔劑層為螢石或硼酐；200710157920. 4公開了本發(fā)明公開一種鋼包脫氧造渣改質(zhì)劑，包括活性白灰、金屬粉，鋁礬土與石灰石粉及助熔劑，其特征在于改質(zhì)劑是由上述材料制成雙層或三層結(jié)構(gòu)的球狀顆粒，上述兩種鋼渣改良劑目的在于提高鋼水質(zhì)量，無法解決鋼渣不穩(wěn)定問題；專利02122578. 8公開了一種鋼渣改質(zhì)劑，加入量為鋼渣總量的3-15%，其中改質(zhì)劑包括生石灰5-75%，煤0-50%，石英砂0_70% ；鋁礬土和高嶺土 0-70%螢石3-10%，純堿和芒硝2-10%的一種或幾種，其目的在于渣鐵分離，也無法保證鋼渣穩(wěn)定性。專利200710114708. X提供了一種鋼渣性能優(yōu)化處理的方法，具體步驟如下取一定量的鋼渣，加入占鋼渣重量百分比為2-10%鈣質(zhì)材料(以CaO計(jì))，1-5%的硅質(zhì)材料(以SW2計(jì))、1-4%的鋁質(zhì)材料(以Al2O3計(jì))，混合研磨呈細(xì)粉，煅燒而成；該方法需要對鋼渣進(jìn)行破碎處理，還需要煅燒，工藝復(fù)雜，成本高。專利200810048602. 9公開了一種鋼渣安定性改質(zhì)劑，添加量為鋼渣總量的0. 5 50%，所述鋼渣安定性改質(zhì)劑是成分及重量比為30 99. 98、Al2O3 0. 001 40、CaO 0. 001 40、MgO 0. 001 20 ；這些成分的引入物可以為高爐渣、石英砂、河沙中的一種或幾種的混合物。該鋼渣改質(zhì)劑無法對鋼渣流動性進(jìn)行調(diào)整，無法使用液態(tài)鋼渣霧化處理。發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)在處理鋼渣時存在的問題，本發(fā)明提供了一種高溫液態(tài)鋼渣處理方法。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為一種高溫液態(tài)鋼渣處理方法，取處理后的鋼渣中Ca0、Si02和Al2O3的摩爾比為最終配比，最終配比至少滿足Ca0:SiA=2-4 1 或 CaO =SiO2 =Al2O3 =15-30: 10-25:1 中的一種；具體操作步驟如下1)取鋼渣樣品，檢測確定其CaO,SiO2和Al2O3的含量，并與最終配比進(jìn)行比對，取接近的最終配比作為目標(biāo)配比；2)根據(jù)鋼渣樣品中CaO,SiO2和Al2O3的含量和目標(biāo)配比之間的含量差異，計(jì)算所需加入的CaO、SiO2和Al2O3的含量；3)按照步驟2計(jì)算所得稱取CaO、SiO2和Al2O3，并將其分別粉碎至5目以下，混合均勻后制得改良劑，備用；4)稱量液態(tài)鋼渣總重量的1-5%的改良劑放入渣包底部，將1300-1600°C的液態(tài)鋼渣流入渣包進(jìn)行改良，然后將改良后的鋼渣進(jìn)行霧化處理即可形成穩(wěn)定的粒狀鋼渣。
本發(fā)明中，處理后的鋼渣中CaO、SiO2和Al2O3的摩爾比優(yōu)選至少滿足 Ca0:Si02=2. 5-3 :1 或 CaO =SiO2 =Al2O3 =25-30:15-22:1 中的一種。
本發(fā)明中，在改良液態(tài)鋼渣時，也可稱量液態(tài)鋼渣總重量的1-5%的改良劑直接加入盛有1300-1600°C的液態(tài)鋼渣中改良，然后將改良后的鋼渣進(jìn)行霧化處理即可形成穩(wěn)定的粒狀鋼渣。
本發(fā)明主要適用于鋼渣中CaCKSiOdnAl2O3的摩爾比不滿足優(yōu)CaO:Si&=2. 5-3 1 或CaO =SiO2 =Al2O3 =25-30:15-22:1中的一種或兩種的情況；若鋼渣中的Ca0、Si0jnAl2O3 的摩爾比滿足上述條件，則不用加入改良劑做改良處理。
本發(fā)明中，CaO可以通過添加鈣質(zhì)材料如方解石、大理石、泥灰?guī)r、白堊中的一種或幾種來實(shí)現(xiàn)；SiO2可以通過添加硅質(zhì)材料如粘土、石英砂、砂巖、粉煤灰、赤泥中的一種或幾種來實(shí)現(xiàn)，優(yōu)選為粘土；Al2O3可以通過添加鋁礬土、煤矸石或碎玻璃中的一種或幾種來實(shí)現(xiàn)，優(yōu)選為鋁礬土。
有益效果本發(fā)明通過添加鋼渣改良劑來使鋼渣中的氧化鈣、氧化硅和氧化鋁形成穩(wěn)定的尖晶石結(jié)構(gòu)，鋼渣改良劑的原材料來源廣泛，成本低廉，制備工藝簡單，且適用于轉(zhuǎn)爐工頻電爐及電弧爐等產(chǎn)生各種鋼渣；它對鋼渣進(jìn)行改良后，鋼渣穩(wěn)定性好，可以優(yōu)先降低鋼渣中游離的氧化鈣和氧化鎂，且使鋼渣形成穩(wěn)定的尖晶石結(jié)構(gòu)，提高了鋼渣應(yīng)用范圍。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述(如無特殊說明，本發(fā)明的實(shí)施例中所述的含量百分比均為重量百分比)實(shí)施例1原始鋼渣選取濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)的鋼渣，其化學(xué)成分為CaO 38. 96%, SiO2 13. 27%, Fe2O3 22. 62%, FeO 9. 17%, Al2O3 1. 59%, MgO 6. 68% 游離的氧化鈣 2. 6%，游離的氧化鎂為 6. 68%，其他 6. 52%o38 96 13.27
根據(jù)鋼渣成分可知=CaO=SiO,= --= 0.6957 (L2212 =3. 15 1 ；“56 m'IJJ1'J rVJ 1 CQCaO =SiO9 =AlA= ^― ^― — = 0.6957 0 2212 0017 = 41 13:1 ； 2 2 56 60 941OOOkg 鋼渣中，CaO :1000000 X0. 3896/56=6957 (mol)；SiO2:1000000X0. 1327/60=2211. 7 (mol)； 鑒于鋼渣含量與CaO :Si02=2. 5-3 1最接近，因此改良劑配置應(yīng)以此為依據(jù)，取目標(biāo)配比為3:1，改良劑的加入量為鋼渣質(zhì)量的1%，為IOkg,計(jì)算得出IOOOkg鋼渣中需要加入的CaO和SiO2的質(zhì)量分別為2624g和7376g。
稱取^Mg CaO和7376g SiO2，分別粉碎至5目以下，然后混合均勻配置成改良劑待用。用2噸渣包取溫度為1300-1500°C之間的液態(tài)鋼渣1000kg，將配制好的改良劑加入其中，然后采用鋼渣?；O(shè)備將液態(tài)鋼渣制成?；撛颉?br> 經(jīng)檢測，改良后鋼渣中游離的氧化鈣和氧化鎂含量不足0. 1%，其他含量為8%，且鋼渣變成尖晶石結(jié)構(gòu)，性能穩(wěn)定。
實(shí)施例2原始鋼渣化學(xué)成分為 CaO 40. 32%, SiO2 28. 32%, Fe08. 2%, Al2O3 2. 21%, MgO 5. 0%，游離的氧化鈣12. 3%，游離氧化鎂3. 5%，其他1. 5%。4032 2832
根據(jù)鋼渣成分可知CaO=SiO2= --二 0 72:0.472- =1. 53 1 ；56 60Jt /nI J^JirJΑ ^JiTjΛCaO =SiO2 =Al2O3=----——=0-72- 0.472:0.0235= 30.6 20_1 1 ；2 2 56 60 102IOOOkg 鋼渣中，CaO :1000000X0. 4032/56=7200 (mol)； SiO2:1000000X0. 2832/60=4720 (mol)； Al2O3 :1000000X0. 024/102=235. 3 (mol)； 鑒于鋼渣含量與CaO =SiO2 =Al2O3 =25-30: 15-25:1最接近，因此目標(biāo)配比設(shè)定為CaO = SiO2 =Al2O3 =30:21:1，加入改良劑的量為鋼渣質(zhì)量的5%，為50kg ；計(jì)算得出1000kg鋼渣中需要加入的CaO、SiO2和Al2O3的質(zhì)量分別為16750g、31762g 和 1488g ；稱取16750g Ca0、31762g SiO2和1488g Al2O3，分別粉碎至5目以下，然后混合均勻制成改良劑待用。用2噸渣包取溫度為1300-1500°C之間的液態(tài)鋼渣1000kg，將配制好的改良劑加入其中，然后采用鋼渣?；O(shè)備將液態(tài)鋼渣制成粒化鋼渣球。
經(jīng)檢測，改良后鋼渣球中游離的氧化鈣和氧化鎂含量不足1%，且鋼渣呈尖晶石結(jié)構(gòu)，性能穩(wěn)定。
實(shí)施例3原始鋼渣化學(xué)成分為 CaO 39. 5%, SiO2 16. 8%, Fe017. 2%, Al2O3 2. 4%, MgO 6. 8%，游離的氧化鈣10. 3%，游離氧化鎂6. 5%，其他，0. 5%。16 8
根據(jù)鋼渣成分可知Ca0=SiO2=———=0.7054 0.28= =2. 52 1 ；56 6039.5 16.8 2.4CaO SiO2 =Al2O3=------———=0.7054 0.28 0.02353 = 30 :11.9 1 ；56 60 1021000kg 鋼■中，CaO 1000000*0. 395/56=7053. 6 (mol)； SiO2:1000000X0. 168/60=2800 (mol)；Al2O3 :1000000 X0. 024/102=235. 3 (mol)；針對原始鋼渣CaO =SiO2 =Al2O3 =30: 11. 9:1及CaO :Si02=2 . 52 :1，因此選取目標(biāo)配比為CaO :Si02=2. 4 :1，改良劑的添加量為鋼渣質(zhì)量的2. 5%，為25kg。
計(jì)算得出IOOOkg鋼渣中需要加入的CaO、SiO2和Al2O3的質(zhì)量分別為11518g和 13482g ；稱取11518g CaO和13482g SiO2，分別粉碎至5目以下，然后混合均勻制成改良劑待用； 用2噸渣包取溫度為1300-1500°C之間的液態(tài)鋼渣1000kg，將配制好的改良劑加入其中，然后采用鋼渣?；O(shè)備將液態(tài)鋼渣制成粒化鋼渣球。
經(jīng)檢測，改良后鋼渣球中游離的氧化鈣和氧化鎂含量不足1%，且鋼渣呈尖晶石結(jié)構(gòu)，性能穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1. 一種高溫液態(tài)鋼渣處理方法，其特征在于取處理后的鋼渣中Ca0、Si0jn Al2O3的摩爾比為最終配比，最終配比至少滿足Ca0:Si&=2-4 :1或CaO ==SiO2 =Al2O3 =15-30: 10-25:1 中的一種；具體操作步驟如下1)取鋼渣樣品，檢測確定其CaO,SiO2和Al2O3的含量，并與最終配比進(jìn)行比對，取接近的最終配比作為目標(biāo)配比；2)根據(jù)鋼渣樣品中CaO,SiO2和Al2O3的含量和目標(biāo)配比之間的含量差異，計(jì)算所需加入的CaO、SiO2和Al2O3的含量；3)按照步驟2計(jì)算所得稱取CaO、SiO2和Al2O3，并將其分別粉碎至5目以下，混合均勻后制得改良劑，備用；4)稱量液態(tài)鋼渣總重量的1-5%的改良劑放入渣包底部，將1300-1600°C的液態(tài)鋼渣流入渣包進(jìn)行改良，然后將改良后的鋼渣進(jìn)行霧化處理即可形成穩(wěn)定的粒狀鋼渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫液態(tài)鋼渣處理方法，其特征是所述的步驟4，稱量液態(tài)鋼渣總重量的1-5%的改良劑直接加入盛有1300-1600°C的液態(tài)鋼渣中改良，然后將改良后的鋼渣進(jìn)行霧化處理即可形成穩(wěn)定的粒狀鋼渣。全文摘要
一種高溫液態(tài)鋼渣處理方法，通過添加主要成分為氧化鈣、氧化硅和氧化鋁的改良劑從而使得改良后的鋼渣中氧化鈣、氧化硅和氧化鋁的摩爾比滿足CaO:SiO2=2.5-31或CaOSiO2Al2O3=25-30:15-22:1中的一種或兩種，從而使鋼渣形成穩(wěn)定的尖晶石結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中，鋼渣改良劑的原材料來源廣泛，成本低廉，制備工藝簡單，且適用于轉(zhuǎn)爐工頻電爐及電弧爐等產(chǎn)生各種鋼渣；它對鋼渣進(jìn)行改良后，鋼渣穩(wěn)定性好，可以優(yōu)先降低鋼渣中游離的氧化鈣和氧化鎂，且使鋼渣形成穩(wěn)定的尖晶石結(jié)構(gòu)，提高了鋼渣應(yīng)用范圍。
文檔編號C21B3/06GK102534066SQ201110412879
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者朱錦洪, 王敏, 閆焉服, 閆紅星, 陳新芳, 陳柯 申請人:河南科技大學(xué)