專利名稱：一種轉(zhuǎn)爐鋼渣安定性改質(zhì)劑及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金工業(yè)中轉(zhuǎn)爐鋼渣的處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種轉(zhuǎn)爐鋼渣安定性改質(zhì)劑及熔融態(tài)鋼渣安定性處理方法。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)爐鋼渣作為煉鋼時(shí)的廢渣，一般為粗鋼產(chǎn)量的20%左右。近年來(lái)，隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，鋼渣的堆積量逐年增長(zhǎng)，不僅占用了大量的土地，也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。隨著國(guó)家循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，要求冶金行業(yè)廢棄資源實(shí)現(xiàn)再利用，特別是冶金渣、廢氣的再利用成為冶金行業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)關(guān)注的焦點(diǎn)。作為鋼渣綜合利用的最關(guān)鍵因素是鋼渣的安定性，影響安定性有多種原因，其中游離氧化鈣的水化分解是主要原因。鋼渣中的這些游離氧化鈣都經(jīng)受了 1700°C左右的高溫煅燒，其結(jié)構(gòu)致密，結(jié)晶顆 粒粗大，水化速度極慢，在常溫下比水泥熟料中煅燒的(1400°C) f-CaO更難水化。同時(shí)，鋼渣中f-CaO固溶了一定量的FeO、MgO和MnO，并且其含量超過(guò)了 15%，形成帶狀結(jié)構(gòu)，使其反應(yīng)能力降低，具有水化緩慢特點(diǎn)。當(dāng)f-CaO與水接觸時(shí)，會(huì)漸漸消解產(chǎn)生Ca (OH)2,體積增加98%，使鋼渣中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力隨f-CaO含量的增多而增大，當(dāng)其超過(guò)鋼渣本身的結(jié)合力時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致鋼渣崩裂甚至粉化。目前轉(zhuǎn)爐鋼渣的處理主要采用風(fēng)淬法、輪式水淬法、熱潑法、燜渣法以及滾筒法，這些工藝中，燜渣法與輪式水淬法處理工藝后的鋼渣安定性較好，游離f-CaO含量在3%以下，這就有利于鋼渣的穩(wěn)定安全的使用。但這兩種方法投資達(dá)數(shù)千萬(wàn)元，維護(hù)復(fù)雜，成本高。國(guó)內(nèi)有部分轉(zhuǎn)爐渣調(diào)質(zhì)相關(guān)的專利和文獻(xiàn)，如專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N200810048602. 9，名為《一種鋼渣安定性改質(zhì)劑及鋼渣安定性處理方法》，提出用河砂、高爐渣、石英砂等為調(diào)質(zhì)材料，它的成分及重量比為:Si02 :30-99. 98、Al2O3 :0. 001-40、CaO :0. 001-40、MgO 0. 001-20。該方法需消耗大量的河砂或石英砂，而目前高爐渣的價(jià)值高于轉(zhuǎn)爐渣，應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐渣調(diào)質(zhì)后的價(jià)值增值不明顯，經(jīng)濟(jì)效益較差。又如申請(qǐng)?zhí)枮镃N200810197070. 5，名為《將鋼渣改質(zhì)成為水渣的方法》的專利提出在高爐出渣時(shí)直接在離渣溝0. 5m處將轉(zhuǎn)爐渣直接加入進(jìn)行改質(zhì)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐渣的高爐渣化。由于轉(zhuǎn)爐渣成分變化較大，加入后對(duì)高爐渣的成分干擾明顯且性能不穩(wěn)定，對(duì)高爐渣的后續(xù)利用影響較大。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是提供一種成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、用于對(duì)熔融態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣進(jìn)行高溫調(diào)質(zhì)處理的鋼渣安定性改質(zhì)劑及其使用方法，提高鋼渣穩(wěn)定性和膠凝活性，使其可直接滿足轉(zhuǎn)爐鋼渣微粉、混凝土骨料等各類建材材料的安定性要求。本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的轉(zhuǎn)爐鋼渣安定性改質(zhì)劑其成分按重量百分比為SiO2 28% -99%, Al2O3 0. 01% -20%, CaO :0. 01% -20%, MgO :0. 01% -10%, TFe :0. 01% -22% ；
這些成分的引入物可以為鐵礦石尾礦渣、鐵礦石排巖、高爐渣中的ー種或幾種的混合物。本發(fā)明轉(zhuǎn)爐鋼渣安定性改質(zhì)劑使用方法是這樣實(shí)現(xiàn)的(I)配料根據(jù)要處理的轉(zhuǎn)爐鋼渣成分，先將鐵礦石尾礦渣(包括反浮選鐵尾礦和磁選鐵尾礦)、鐵礦石排巖或高爐渣加工至粒度< 1_，再將其中ー種或ー種以上的散狀混合物直接作為轉(zhuǎn)爐鋼渣改質(zhì)劑原料，或用編織袋包裝為3 20kg的小袋。各類改質(zhì)劑均有不同的配料要求反浮選剩余的鐵礦石尾渣不需加工，但需與鐵礦石排巖或高爐渣混合配料，磁選鐵礦石尾渣可直接加入或與鐵礦石排巖、高爐渣復(fù)合配料；鐵礦石排巖、高爐渣則既可単獨(dú)加入，也可混合配料加入。(2)加料待鋼水出凈后，將上述轉(zhuǎn)爐鋼渣安定性改質(zhì)劑按照鋼渣總量的5 30%的比例加入轉(zhuǎn)爐中。 分為兩種模式，一種是將上述轉(zhuǎn)爐鋼渣安定性改質(zhì)劑按照鋼渣總量的5 30%的比例加入轉(zhuǎn)爐多余的熔劑料倉(cāng)中，待鋼水出凈后將其一次性加入；另ー種是待鋼水出凈后，將3 20kg的小袋改質(zhì)劑按照鋼渣總量的5 30%的比例直接人工拋入轉(zhuǎn)爐中。(3)吹氣攪拌待轉(zhuǎn)爐鋼渣改質(zhì)劑加入后，下槍吹氧或吹氮I 3分鐘進(jìn)行氣體攪拌，使物料混合均勻。粘度較小的轉(zhuǎn)爐鋼渣吹氣I分鐘，粘度較大的吹氣3分鐘，之后可保溫2分鐘。轉(zhuǎn)爐吹煉結(jié)束出完鋼后，轉(zhuǎn)爐鋼渣的溫度大約在1640°C 1600°C左右，呈熔融狀態(tài)。由于熔融轉(zhuǎn)爐鋼渣的比熱容有限，其熱量只能消耗少量的SiO2質(zhì)改質(zhì)劑。因此，一方面，利用轉(zhuǎn)爐鋼渣高溫顯熱，向熔融狀態(tài)下的轉(zhuǎn)爐鋼渣中加入一定量轉(zhuǎn)爐鋼渣改質(zhì)劑進(jìn)行二次造渣反應(yīng)，就可以消除一定的轉(zhuǎn)爐鋼渣中的游離氧化鈣，其化學(xué)反應(yīng)式為SiO2+nCaO = nCaO · SiO2①Al203+mCa0 = mCaO · Al2O3②經(jīng)反應(yīng)①、②所述的造渣反應(yīng)后，轉(zhuǎn)爐鋼渣的熔點(diǎn)可進(jìn)ー步降低，不會(huì)對(duì)后續(xù)的渣
處理工藝產(chǎn)生影響。另ー方面，通過(guò)吹氧可使鐵礦石尾礦渣、鐵礦石排巖或高爐渣的中鐵氧化而產(chǎn)生熱量，以保證能溶解足夠量的改質(zhì)劑，同時(shí)吹氧提高了渣溫，改善了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件。吹氧生成的氧化鐵也可與游離氧化鈣形成鐵酸鈣。而吹氮可使物料迅速混合均勻，提高反應(yīng)速度，相比吹氧減少爐襯侵蝕。(4)出渣以上エ藝結(jié)束后，將改質(zhì)轉(zhuǎn)爐渣出渣至鋼渣罐中，保證渣罐保持^ 1500°C的時(shí)間在O. 5小時(shí)以上，使轉(zhuǎn)爐鋼渣中CaO繼續(xù)與改質(zhì)劑中的Si02、Fe0等酸性物質(zhì)充分反應(yīng)。(5)鋼渣?；瘜⒊浞指馁|(zhì)的轉(zhuǎn)爐鋼渣運(yùn)至鋼渣粒化設(shè)施進(jìn)行處理，例如熱潑處理或燜渣處理等，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐鋼渣最終?；头€(wěn)定化。本技術(shù)方案用于有效降低轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣含量。通過(guò)上述熱熔轉(zhuǎn)爐鋼渣改質(zhì)エ藝和磁選處理后，轉(zhuǎn)爐鋼渣中f-CaO彡I. 5%，可直接應(yīng)用于鋼渣微粉、混凝土骨料、鋪路等建材領(lǐng)域。本發(fā)明的熔融態(tài)處理工藝，處理方法簡(jiǎn)單，安全可靠，易操作，處理后轉(zhuǎn)爐鋼渣性能穩(wěn)定。由于本發(fā)明轉(zhuǎn)爐鋼渣安定性改質(zhì)劑原料主要為鐵礦石尾礦、鐵礦石排巖、高爐渣等，均為鋼鐵企業(yè)的廢棄物，其來(lái)源廣泛，成本低廉，而且單獨(dú)處理都需要一定的費(fèi)用，利用本發(fā)明對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼渣處理后，可有效降低轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣含量，不僅實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐鋼渣的穩(wěn)定化處理，擴(kuò)大了轉(zhuǎn)爐鋼渣的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域，而且同時(shí)消耗了大量的鐵尾礦、鐵礦石排巖等廢棄物，節(jié)約了這些廢棄物的存放場(chǎng)地和處理費(fèi)用，明顯提高了轉(zhuǎn)爐鋼渣和鐵尾礦等的經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)ー步說(shuō)明實(shí)施例I轉(zhuǎn)爐鋼渣安定性改質(zhì)劑為鐵礦石磁選尾礦渣，主要成分為(質(zhì)量百分比)SiO2 71. 95%,Al2O3 6. 12%,CaO 4. 95%,TFe 4. 50%,MgO 3. 4%，余量為雜質(zhì)。原料粒度小于Imm0·
將其用編織袋包裝為20kg的小袋。冶煉Q235A鋼種時(shí)，按照鋼渣總量20%的比例加入轉(zhuǎn)爐多余的熔劑料倉(cāng)中，待鋼水出凈后，將其一次性加入。然后，下槍吹氧2分鐘進(jìn)行氣體攪拌，使物料混合均勻。保溫2分鐘。然后出渣至鋼渣罐中，出渣溫度1610°C，渣罐降溫速度約每分鐘1°C，渣罐保持> 1500°C的時(shí)間約110分鐘，使轉(zhuǎn)爐鋼渣中CaO繼續(xù)與改質(zhì)劑中的SiO2、FeO等酸性物質(zhì)充分反應(yīng)。然后將充分改質(zhì)的轉(zhuǎn)爐鋼渣運(yùn)至燜渣生產(chǎn)線進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐鋼渣最終?；头€(wěn)定化。處理后轉(zhuǎn)爐鋼渣f-CaO= 1.30%。完全滿足各類轉(zhuǎn)爐鋼渣建材產(chǎn)品的需要。實(shí)施例2轉(zhuǎn)爐鋼渣安定性改質(zhì)劑為鐵礦石排巖，主要成分為(質(zhì)量百分比)SiO2 93. 46%,Al2O3 0. 62%, CaO 0. 05%, TFe 0. 50%, MgO 0. 02%，余量為雜質(zhì)。原料粒度小于 1mm。將其用編織袋包裝為20kg的小袋。冶煉Q235A鋼種時(shí)，按照鋼渣總量18%的比例加入轉(zhuǎn)爐多余的熔劑料倉(cāng)中，待鋼水出凈后，將其一次性加入。然后，下槍吹氧I. 5分鐘進(jìn)行氣體攪拌，使物料混合均勻。保溫2分鐘。然后出渣至鋼渣罐中，出渣溫度1600°C，渣罐降溫速度約每分鐘1°C，渣罐保持> 1500°C的時(shí)間約100分鐘，使轉(zhuǎn)爐鋼渣中CaO繼續(xù)與改質(zhì)劑中的Si02、FeO等酸性物質(zhì)充分反應(yīng)。然后將充分改質(zhì)的轉(zhuǎn)爐鋼渣運(yùn)至燜渣生產(chǎn)線進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐鋼渣最終?；头€(wěn)定化。處理后轉(zhuǎn)爐鋼渣f-CaO= 1.35%。完全滿足各類轉(zhuǎn)爐鋼渣建材產(chǎn)品的需要。實(shí)施例3轉(zhuǎn)爐鋼渣安定性改質(zhì)劑的配料方案見表I (余量為雜質(zhì))。表I轉(zhuǎn)爐鋼渣安定性改質(zhì)劑配料方案
干配比混合-料成分/
原料_
/%Si02/% A1203/% CaO/% MgO/% TFe~^ニ—~^~^——0,6 S.56
鐵礦石排巖50原料粒度小于1mm。冶煉X60鋼種時(shí)，先將改質(zhì)劑按照鋼渣總量9%的比例加入轉(zhuǎn)爐料倉(cāng)中，待鋼水出凈后，一次性加入轉(zhuǎn)爐。然后，下槍吹氧I分鐘進(jìn)行氣體攪拌，使物料混合均勻。然后出渣至鋼渣罐中，出渣溫度1630°c，渣罐降溫速度約每分鐘1°C，渣罐保持^ 1500°C的時(shí)間約130分鐘，使轉(zhuǎn)爐鋼渣中CaO繼續(xù)與改質(zhì)劑中的Si02、Fe0等酸性物質(zhì)充分反應(yīng)。然后將充分改質(zhì)的轉(zhuǎn)爐鋼渣運(yùn)至燜渣生產(chǎn)線進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐鋼渣最終?；头€(wěn)定化。處理后轉(zhuǎn)爐鋼渣f-CaO = 1.6%。完全滿足各類轉(zhuǎn)爐鋼渣建材產(chǎn)品的需要。實(shí)施例4轉(zhuǎn)爐鋼渣安定性改質(zhì)劑的配料方案見表2 (余量為雜質(zhì))表2轉(zhuǎn)爐鋼渣改質(zhì)劑配料方案
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)爐鋼渣安定性改質(zhì)劑，其特征在于成分按重量百分比為SiO2 28% -99%,Al2O3 :0. 01% -20%, CaO :0. 01% -20%,MgO :0. 01% -10%, TFe :0. 01% -22%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)爐鋼渣安定性改質(zhì)劑，其特征在于所述成分的引入物為鐵礦石尾礦渣、鐵礦石排巖、高爐渣中的一種或幾種的混合物。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的轉(zhuǎn)爐鋼渣安定性改質(zhì)劑的使用方法，其特征在于包括如下步驟 (1)配料先將鐵礦石尾礦渣、鐵礦石排巖和高爐渣的一種或幾種加工至粒度<Imm后混合均勻； (2)加料待鋼水出凈后，將上述轉(zhuǎn)爐鋼渣安定性改質(zhì)劑按照鋼渣總量的5 30%的比例加入轉(zhuǎn)爐中； (3)吹氣攪拌待轉(zhuǎn)爐鋼渣改質(zhì)劑加入后，下槍吹氧或吹氮I 3分鐘進(jìn)行氣體攪拌，使物料混合均勻； (4)出渣以上工藝結(jié)束后，將改質(zhì)轉(zhuǎn)爐渣出渣至鋼渣罐中，保證渣罐保持彡1500°C的時(shí)間在0. 5小時(shí)以上； (5)鋼渣?；瘜⒊浞指馁|(zhì)的轉(zhuǎn)爐鋼渣運(yùn)至鋼渣?；O(shè)施進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)鋼渣中f-CaO 彡 I. 5%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)爐鋼渣安定性改質(zhì)劑及其使用方法，改質(zhì)劑是由鐵礦石尾礦渣、鐵礦石排巖、高爐渣中的一種或幾種組成的混合物，其特征在于成分按重量百分比為SiO228％-99％、Al2O30.01％-20％、CaO0.01％-20％、MgO0.01％-10％、TFe0.01％-22％。轉(zhuǎn)爐鋼渣安定性改質(zhì)劑的使用方法，包括配料、加料、吹氣攪拌、出渣、鋼渣?；龋蛊鋐-CaO≤1.5％，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐渣的穩(wěn)定化處理。
文檔編號(hào)C21B3/06GK102719574SQ201110077798
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者于淑娟, 侯洪宇, 孫建倫, 徐鵬飛, 李衛(wèi)東, 楊大正, 王向鋒, 耿繼雙, 馬光宇 申請(qǐng)人:鞍鋼股份有限公司