專利名稱：一種轉(zhuǎn)爐鋼渣改質(zhì)劑及其制造和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金工業(yè)中鋼渣和低鐵廢棄物的處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種利用熔融態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣處理低鐵廢棄物的鋼渣改質(zhì)劑及其使用方法。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)爐鋼渣作為煉鋼時的廢渣，一般為粗鋼產(chǎn)量的20%左右。近年來，隨著我國鋼鐵エ業(yè)的快速發(fā)展，鋼渣的堆積量逐年增長，不僅占用了大量的土地，也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。隨著國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，要求冶金行業(yè)廢棄資源實現(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。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。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， 這些エ藝中，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)千萬元，維護(hù)復(fù)雜，成本高。國外冶金含鐵塵泥的處理技術(shù)主要有以下幾種轉(zhuǎn)底爐技術(shù)、Redsmelt/Inmetco技術(shù)、Primus技術(shù)等。轉(zhuǎn)底爐技術(shù)的エ藝是將含鐵塵泥制作成生球団，通過回轉(zhuǎn)底式爐制成直接還原鐵，作為煉鋼原料進(jìn)行利用。目前美國、德國、日本等國冶金企業(yè)均采用此技木。Redsmelt/Inmetco技術(shù)的エ藝是混合原料后生產(chǎn)生球団，然后在轉(zhuǎn)底爐中將生球團(tuán)轉(zhuǎn)化為直接還原鐵，再用埋弧式電爐將其直接還原鐵轉(zhuǎn)化為生鉄。該技術(shù)在不銹鋼行業(yè)的含鐵塵泥廢料處理領(lǐng)域有優(yōu)勢。Primus技術(shù)即多膛豎爐法的エ藝是將礦石、塵泥等加入爐中，從側(cè)面通入煤氣和空氣，在1100°c下將金屬氧化物還原。以上三種技術(shù)各有其優(yōu)勢，但它們都需要廣闊的場地和數(shù)億元的設(shè)備投資，建設(shè)周期長，投資回收率相對較低。而且其對低鐵廢棄物處理利用的經(jīng)濟(jì)性比較差，進(jìn)ー步降低了該三種技術(shù)的適用性。國內(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?zhí)枮镃N98103522. 1，名為《一種高鋅含鐵粉塵的處理方法》，提出一種高鋅含鐵粉塵的處理方法，是在含鐵粉塵中加入一定的含碳材料達(dá)到碳含量為15% -25%后制成粒徑為5% -50%的團(tuán)塊，按照熔渣重量的5% -15%置于一容器中，將紅熱的冶煉熔渣加入到團(tuán)塊上，在1100-1600°C下保持10-30分鐘，還原得到低鋅的粒鐵、渣和高鋅煙氣，將粒鐵和渣分離，并用收塵設(shè)備回收高鋅煙氣得到含鋅量大于40%的鋅產(chǎn)品，粉塵中鐵、鋅的回收率可達(dá)90%以上。該方法污染比較嚴(yán)重，需要増加設(shè)備和煙氣處理設(shè)施投資，對渣的性能無改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種可高效處理低含鐵量廢棄物，同時可對熔融態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣進(jìn)行高溫調(diào)質(zhì)處理的冶金廢料改質(zhì)劑及其應(yīng)用方法。利用所述低含鐵量廢棄物材料配制成的冶金廢料改質(zhì)劑，與熔融轉(zhuǎn)爐鋼渣進(jìn)行混合，在高溫條件下使兩者發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不僅實現(xiàn)了低鐵廢棄物的無害化處理，而且實現(xiàn)了鉄分回收和鋼渣性能改善，降低鋼渣中f-CaO含量，提高了轉(zhuǎn)爐渣的穩(wěn)定性。本技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的(I)配料根據(jù)要處理的各種低含鐵量冶金廢棄物，包括廢水處理后壓濾泥餅、排水溝淤泥等，以及少量含碳塵泥如瓦斯泥、瓦斯灰等，根據(jù)其主要成分進(jìn)行配料計算，使冶金廢料改質(zhì)劑主要化學(xué)成分的重量百分比同時滿足以下條件=SiO2 27% -99.9%, CaO
O.01% -25%, TFe O. 01 %-50% ;碳過剩系 數(shù) Kc I 8。根據(jù)鐵氧化物的逐級還原反應(yīng)可計算所需要的理論碳量Ca (即理論上可將低鐵廢棄物制品中的鐵氧化物還原出來，由含碳廢料引入的碳量)，按照反應(yīng)①、②、③計算3Fe203+C = 2Fe304+C0①Fe304+C = 3Fe0+C0②FeO+C = Fe+C02③冶金廢料改質(zhì)劑中的碳含量需要一定的過剩系數(shù)Kc，是指實際含碳含鐵混合料中的碳含量Cg與鐵氧化物還原反應(yīng)理論需要的碳量Ca的比值c$/ca。(2)混料先將低鐵廢料和含碳廢料中的濕料烘干，烘干溫度為105°C -300°C，然后物料經(jīng)破碎機(jī)破碎后，送入混合機(jī)混合，混勻物料篩分至< 1_，以散狀或3 50kg裝袋備用，即為冶金廢料改質(zhì)劑成品。成品物料含水量< 2%。(3)加料分為兩種模式，一種是將上述改質(zhì)劑按照5% 30%的比例待轉(zhuǎn)爐出渣時隨渣流一起加入渣罐中另ー種是將改質(zhì)劑按照5% 30%的比例預(yù)先加入渣罐中。兩種模式均要求渣罐溫度彡1500°C保持30min以上。轉(zhuǎn)爐吹煉結(jié)束出完鋼后，轉(zhuǎn)爐鋼渣的溫度約為1640 1600°C，呈熔融狀態(tài)。由于熔融轉(zhuǎn)爐鋼渣的比熱容有限，其熱量只能加入消耗少量的傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐鋼渣改質(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Si02+nCa0 = nCaO · SiO2④Al203+mCa0 = mCaO · Al2O3⑤經(jīng)反應(yīng)④、⑤所述的造渣反應(yīng)后，轉(zhuǎn)爐鋼渣的熔點可進(jìn)ー步降低，不會對后續(xù)的渣處理工藝產(chǎn)生影響。另ー方面，利用低鐵含碳廢棄物引入碳粉后，可借助轉(zhuǎn)爐熔渣的高溫使鐵氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，同時反應(yīng)產(chǎn)生的熱量和CO2氣體可以改善反應(yīng)的熱力學(xué)和動力學(xué)條件。另外，由于配料中細(xì)碳粉對其中的鐵氧化物的還原作用，使鋼渣中的部分鐵氧化物還原為鐵珠，在鋼渣經(jīng)過粒化和磁選后，可增加鋼渣中鐵分的回收率。(4)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，例如熱潑處理或燜渣處理等，不僅實現(xiàn)了廢棄物中的鉄分回收，同時實現(xiàn)低鐵廢棄物的無害化處理和轉(zhuǎn)爐鋼洛穩(wěn)定化。通過上述熱熔轉(zhuǎn)爐鋼渣改質(zhì)エ藝和磁選處理后，轉(zhuǎn)爐鋼渣中f-CaO < 2. 0%，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)明的利用熔融態(tài)轉(zhuǎn)爐渣處理低鐵廢棄物處理的方法，流程簡單，安全可靠，易操作，幾乎無設(shè)備投資，處理后轉(zhuǎn)爐鋼渣性能穩(wěn)定。由于本發(fā)明的原料主要為管溝渠泥、低鐵瓦斯灰等，均為鋼鐵企業(yè)難以經(jīng)濟(jì)處理的廢棄物，其來源廣泛，成本低廉，利用本發(fā)明對轉(zhuǎn)爐鋼渣處理后，不僅實現(xiàn)了低鐵廢棄物的無害化處理，回收了其中的鉄分，而且可以有效降低轉(zhuǎn)爐鋼渣中游離氧化鈣含量，實現(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，節(jié)約了這些廢棄物的存放場地和處理費(fèi)用，同時明顯提高了轉(zhuǎn)爐鋼渣的經(jīng)濟(jì)效益。
具體實施例方式實施例I·轉(zhuǎn)爐鋼渣改質(zhì)劑的原料為冶金企業(yè)廢水處理后濾干的泥餅和高爐瓦斯灰，原料成分見表I (余量為雜質(zhì))，改質(zhì)劑配方見表2。表I轉(zhuǎn)爐鋼渣安定性改質(zhì)劑原料成分
權(quán)利要求
1.ー種以低鐵廢棄物為原料的轉(zhuǎn)爐鋼渣改質(zhì)劑，其特征在于主要化學(xué)成分按重量百分比為SiO2 27% -99. 9%, CaO O. 01% -25%, TFe O. 01 %-50% ;碳過剩系數(shù) Kc ト8。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)爐鋼渣改質(zhì)劑，其特征在于所述化學(xué)成分的引入物為冶金廢水處理后壓濾泥餅、排水溝淤泥、瓦斯泥、瓦斯灰中的一種或幾種組成的混合物。
3.—種權(quán)利要求I或2所述的轉(zhuǎn)爐鋼渣改質(zhì)劑的制造方法，其特征在于先將冶金廢水處理后壓濾泥餅、排水溝淤泥、瓦斯泥、瓦斯灰中的ー種或幾種進(jìn)行烘干，烘干溫度為.105-300°C，再進(jìn)行破碎加工至粒度< 1mm，然后將各種物料混合均勻，即為改質(zhì)劑成品，成品物料含水量< 2%。
4.一種權(quán)利要求I或2所述的轉(zhuǎn)爐鋼渣改質(zhì)劑的使用方法，其特征在于包括如下步驟 (1)加料、出渣將上述改質(zhì)劑按照5%-30%的比例待轉(zhuǎn)爐出渣時隨渣流一起加入渣罐中；要求渣罐溫度彡1500°C保持30min以上； (2)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。
5.一種權(quán)利要求I或2所述的轉(zhuǎn)爐鋼渣改質(zhì)劑的使用方法，其特征在于包括如下步驟 (1)加料、出渣將冶金廢料改質(zhì)劑按照5% 30%的比例預(yù)先加入渣罐中，要求渣罐溫度彡1500°C保持30min以上； (2)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。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種以低鐵廢棄物為原料的轉(zhuǎn)爐鋼渣改質(zhì)劑及其制造方法和使用方法，改質(zhì)劑是冶金廢水處理后壓濾泥餅、排水溝淤泥、瓦斯泥、瓦斯灰中的一種或幾種組成的混合物，主要化學(xué)成分按重量百分比同時滿足以下條件SiO2 27％-99.9％、CaO 0.01％-25％、TFe 0.01％-50％；碳過剩系數(shù)Kc 1-8。轉(zhuǎn)爐鋼渣改質(zhì)劑的制造方法包括烘干、配料、混合、篩分，即為成品。轉(zhuǎn)爐鋼渣改質(zhì)劑的使用方法，包括加料、出渣、鋼渣?；?，使其f-CaO≤1.5％，實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐渣的穩(wěn)定化處理。
文檔編號C21B3/06GK102719575SQ201110077829
公開日2012年10月10日 申請日期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, 徐鵬飛, 楊大正, 王向鋒, 耿繼雙, 馬光宇 申請人:鞍鋼股份有限公司