一種轉爐鋼渣安定性改質劑及其使用方法
2023-08-04 04:41:01 2
專利名稱：一種轉爐鋼渣安定性改質劑及其使用方法
技術領域：
本發明涉及冶金工業中轉爐鋼渣的處理技術領域，具體涉及一種轉爐鋼渣安定性改質劑及熔融態鋼渣安定性處理方法。
背景技術：
轉爐鋼渣作為煉鋼時的廢渣，一般為粗鋼產量的20%左右。近年來，隨著我國鋼鐵工業的快速發展，鋼渣的堆積量逐年增長，不僅佔用了大量的土地，也造成了嚴重的環境汙染。隨著國家循環經濟的發展，要求冶金行業廢棄資源實現再利用，特別是冶金渣、廢氣的再利用成為冶金行業循環經濟關注的焦點。作為鋼渣綜合利用的最關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受了 1700°C左右的高溫煅燒，其結構緻密，結晶顆 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，鋼渣中f-CaO固溶了一定量的FeO、MgO和MnO，並且其含量超過了 15%，形成帶狀結構，使其反應能力降低，具有水化緩慢特點。當f-CaO與水接觸時，會漸漸消解產生Ca (OH)2,體積增加98%，使鋼渣中產生內應力，內應力隨f-CaO含量的增多而增大，當其超過鋼渣本身的結合力時，就會導致鋼渣崩裂甚至粉化。目前轉爐鋼渣的處理主要採用風淬法、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後的鋼渣安定性較好，游離f-CaO含量在3%以下，這就有利於鋼渣的穩定安全的使用。但這兩種方法投資達數千萬元，維護複雜，成本高。國內有部分轉爐渣調質相關的專利和文獻，如專利申請號為CN200810048602. 9，名為《一種鋼渣安定性改質劑及鋼渣安定性處理方法》，提出用河砂、高爐渣、石英砂等為調質材料，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，而目前高爐渣的價值高於轉爐渣，應用於轉爐渣調質後的價值增值不明顯，經濟效益較差。又如申請號為CN200810197070. 5，名為《將鋼渣改質成為水渣的方法》的專利提出在高爐出渣時直接在離渣溝0. 5m處將轉爐渣直接加入進行改質，實現轉爐渣的高爐渣化。由於轉爐渣成分變化較大，加入後對高爐渣的成分幹擾明顯且性能不穩定，對高爐渣的後續利用影響較大。
發明內容
為了克服上述現有技術的缺點，本發明所要解決的問題是提供一種成本低廉、工藝簡單、用於對熔融態轉爐鋼渣進行高溫調質處理的鋼渣安定性改質劑及其使用方法，提高鋼渣穩定性和膠凝活性，使其可直接滿足轉爐鋼渣微粉、混凝土骨料等各類建材材料的安定性要求。本發明通過如下技術方案實現本發明的轉爐鋼渣安定性改質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。本發明轉爐鋼渣安定性改質劑使用方法是這樣實現的(I)配料根據要處理的轉爐鋼渣成分，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爐鋼渣改質劑原料，或用編織袋包裝為3 20kg的小袋。各類改質劑均有不同的配料要求反浮選剩餘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、高爐渣複合配料；鐵礦石排巖、高爐渣則既可単獨加入，也可混合配料加入。(2)加料待鋼水出淨後，將上述轉爐鋼渣安定性改質劑按照鋼渣總量的5 30%的比例加入轉爐中。 分為兩種模式，一種是將上述轉爐鋼渣安定性改質劑按照鋼渣總量的5 30%的比例加入轉爐多餘的熔劑料倉中，待鋼水出淨後將其一次性加入；另ー種是待鋼水出淨後，將3 20kg的小袋改質劑按照鋼渣總量的5 30%的比例直接人工拋入轉爐中。(3)吹氣攪拌待轉爐鋼渣改質劑加入後，下槍吹氧或吹氮I 3分鐘進行氣體攪拌，使物料混合均勻。粘度較小的轉爐鋼渣吹氣I分鐘，粘度較大的吹氣3分鐘，之後可保溫2分鐘。轉爐吹煉結束出完鋼後，轉爐鋼渣的溫度大約在1640°C 1600°C左右，呈熔融狀態。由於熔融轉爐鋼渣的比熱容有限，其熱量只能消耗少量的SiO2質改質劑。因此，一方面，利用轉爐鋼渣高溫顯熱，向熔融狀態下的轉爐鋼渣中加入一定量轉爐鋼渣改質劑進行二次造渣反應，就可以消除一定的轉爐鋼渣中的游離氧化鈣，其化學反應式為SiO2+nCaO = nCaO · SiO2①Al203+mCa0 = mCaO · Al2O3②經反應①、②所述的造渣反應後，轉爐鋼渣的熔點可進ー步降低，不會對後續的渣
處理工藝產生影響。另ー方面，通過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生熱量，以保證能溶解足夠量的改質劑，同時吹氧提高了渣溫，改善了反應動力學條件。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，提高反應速度，相比吹氧減少爐襯侵蝕。(4)出渣以上エ藝結束後，將改質轉爐渣出渣至鋼渣罐中，保證渣罐保持^ 1500°C的時間在O. 5小時以上，使轉爐鋼渣中CaO繼續與改質劑中的Si02、Fe0等酸性物質充分反應。(5)鋼渣粒化將充分改質的轉爐鋼渣運至鋼渣粒化設施進行處理，例如熱潑處理或燜渣處理等，實現轉爐鋼渣最終粒化和穩定化。本技術方案用於有效降低轉爐鋼渣中游離氧化鈣含量。通過上述熱熔轉爐鋼渣改質エ藝和磁選處理後，轉爐鋼渣中f-CaO彡I. 5%，可直接應用於鋼渣微粉、混凝土骨料、鋪路等建材領域。本發明的熔融態處理工藝，處理方法簡單，安全可靠，易操作，處理後轉爐鋼渣性能穩定。由於本發明轉爐鋼渣安定性改質劑原料主要為鐵礦石尾礦、鐵礦石排巖、高爐渣等，均為鋼鐵企業的廢棄物，其來源廣泛，成本低廉，而且單獨處理都需要一定的費用，利用本發明對轉爐鋼渣處理後，可有效降低轉爐鋼渣中游離氧化鈣含量，不僅實現了轉爐鋼渣的穩定化處理，擴大了轉爐鋼渣的應用範圍和領域，而且同時消耗了大量的鐵尾礦、鐵礦石排巖等廢棄物，節約了這些廢棄物的存放場地和處理費用，明顯提高了轉爐鋼渣和鐵尾礦等的經濟效益。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明進ー步說明實施例I轉爐鋼渣安定性改質劑為鐵礦石磁選尾礦渣，主要成分為(質量百分比)SiO2 71. 95%,Al2O3 6. 12%,CaO 4. 95%,TFe 4. 50%,MgO 3. 4%，餘量為雜質。原料粒度小於Imm0·
將其用編織袋包裝為20kg的小袋。冶煉Q235A鋼種時，按照鋼渣總量20%的比例加入轉爐多餘的熔劑料倉中，待鋼水出淨後，將其一次性加入。然後，下槍吹氧2分鐘進行氣體攪拌，使物料混合均勻。保溫2分鐘。然後出渣至鋼渣罐中，出渣溫度1610°C，渣罐降溫速度約每分鐘1°C，渣罐保持> 1500°C的時間約110分鐘，使轉爐鋼渣中CaO繼續與改質劑中的SiO2、FeO等酸性物質充分反應。然後將充分改質的轉爐鋼渣運至燜渣生產線進行處理，實現轉爐鋼渣最終粒化和穩定化。處理後轉爐鋼渣f-CaO= 1.30%。完全滿足各類轉爐鋼渣建材產品的需要。實施例2轉爐鋼渣安定性改質劑為鐵礦石排巖，主要成分為(質量百分比)SiO2 93. 46%,Al2O3 0. 62%, CaO 0. 05%, TFe 0. 50%, MgO 0. 02%，餘量為雜質。原料粒度小於 1mm。將其用編織袋包裝為20kg的小袋。冶煉Q235A鋼種時，按照鋼渣總量18%的比例加入轉爐多餘的熔劑料倉中，待鋼水出淨後，將其一次性加入。然後，下槍吹氧I. 5分鐘進行氣體攪拌，使物料混合均勻。保溫2分鐘。然後出渣至鋼渣罐中，出渣溫度1600°C，渣罐降溫速度約每分鐘1°C，渣罐保持> 1500°C的時間約100分鐘，使轉爐鋼渣中CaO繼續與改質劑中的Si02、FeO等酸性物質充分反應。然後將充分改質的轉爐鋼渣運至燜渣生產線進行處理，實現轉爐鋼渣最終粒化和穩定化。處理後轉爐鋼渣f-CaO= 1.35%。完全滿足各類轉爐鋼渣建材產品的需要。實施例3轉爐鋼渣安定性改質劑的配料方案見表I (餘量為雜質)。表I轉爐鋼渣安定性改質劑配料方案
幹配比混合-料成分/
原料_
/%Si02/% A1203/% CaO/% MgO/% TFe~^ニ—~^~^——0,6 S.56
鐵礦石排巖50原料粒度小於1mm。冶煉X60鋼種時，先將改質劑按照鋼渣總量9%的比例加入轉爐料倉中，待鋼水出淨後，一次性加入轉爐。然後，下槍吹氧I分鐘進行氣體攪拌，使物料混合均勻。然後出渣至鋼渣罐中，出渣溫度1630°c，渣罐降溫速度約每分鐘1°C，渣罐保持^ 1500°C的時間約130分鐘，使轉爐鋼渣中CaO繼續與改質劑中的Si02、Fe0等酸性物質充分反應。然後將充分改質的轉爐鋼渣運至燜渣生產線進行處理，實現轉爐鋼渣最終粒化和穩定化。處理後轉爐鋼渣f-CaO = 1.6%。完全滿足各類轉爐鋼渣建材產品的需要。實施例4轉爐鋼渣安定性改質劑的配料方案見表2 (餘量為雜質)表2轉爐鋼渣改質劑配料方案
權利要求
1.一種轉爐鋼渣安定性改質劑，其特徵在於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.根據權利要求I所述的轉爐鋼渣安定性改質劑，其特徵在於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。
3.一種根據權利要求I或2所述的轉爐鋼渣安定性改質劑的使用方法，其特徵在於包括如下步驟 (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後混合均勻； (2)加料待鋼水出淨後，將上述轉爐鋼渣安定性改質劑按照鋼渣總量的5 30%的比例加入轉爐中； (3)吹氣攪拌待轉爐鋼渣改質劑加入後，下槍吹氧或吹氮I 3分鐘進行氣體攪拌，使物料混合均勻； (4)出渣以上工藝結束後，將改質轉爐渣出渣至鋼渣罐中，保證渣罐保持彡1500°C的時間在0. 5小時以上； (5)鋼渣粒化將充分改質的轉爐鋼渣運至鋼渣粒化設施進行處理，實現鋼渣中f-CaO 彡 I. 5%。
全文摘要
本發明提供了一種轉爐鋼渣安定性改質劑及其使用方法，改質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，其特徵在於成分按重量百分比為SiO228％-99％、Al2O30.01％-20％、CaO0.01％-20％、MgO0.01％-10％、TFe0.01％-22％。轉爐鋼渣安定性改質劑的使用方法，包括配料、加料、吹氣攪拌、出渣、鋼渣粒化等，使其f-CaO≤1.5％，實現轉爐渣的穩定化處理。
文檔編號C21B3/06GK102719574SQ201110077798
公開日2012年10月10日 申請日期2011年3月29日 優先權日2011年3月29日
發明者於淑娟, 侯洪宇, 孫建倫, 徐鵬飛, 李衛東, 楊大正, 王向鋒, 耿繼雙, 馬光宇 申請人:鞍鋼股份有限公司