转换钢渣的处理方法

转换钢渣的处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种转换钢渣的处理方法，该方法包括以下步骤：a)将转换钢渣从初始温度Ti冷却到阶段温度Tp，Ti介于1500℃和1600℃之间，Tp介于1200℃和1400℃之间，即：从初始温度Ti到阶段温度Tp的平均冷却速度小于或等于每分钟10℃，以及从初始温度Ti到阶段温度Tp的最大冷却速度小于每分钟20℃，随后；b)必要时使转换钢渣在1小时内到48小间内保持在阶段温度Tp，接着；c)将转换钢渣从阶段温度Tp冷却到小于1200℃的最终温度Tf，由此形成了平均尺寸大于30μm的基于硅酸钙的相以及基于铁酸钙的相，d)将冷却后得到的转换钢渣碾碎；e)对基于硅酸钙的相以及基于铁酸钙的相进行分离。
【专利说明】转换钢渣的处理方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种转换钢渣的处理方法。

【背景技术】
[0002] 转换钢禮：（LAC，laitier d' aci6rie de conversion)，在下文同样称为"炉禮:"， 从数量上来说，是来自于钢铁冶炼过程中每顿钢的产量大约为IlOkg的第二共同产物。在 欧洲区域内，可立即被工厂使用的炉渣矿层有数百万吨，并且在法国，名义上的年产量达到 I. 2Mt (百万吨），其中50%以上尚未被开发。表明在欧洲区域内，可立即被工厂使用的转炉 炉渣矿层有数百万吨，其中50%以上仍尚未被开发。
[0003] 在转炉中生铁转变为钢之后，炉渣通常被倒入大坑中，在大坑中通过浇水使炉渣 冷却。凝固的炉渣于是被运送到筛选设备以获得筛选后的产品。为了在浇注时对炉渣中大 数量的金属粒子进行回收，这些设备配备有磁性分拣系统。
[0004] 在该处理之后，在土木工程中，通常将脱金属且经过筛选的炉渣作为没有多少价 值的用于回填和未覆盖道路的颗粒进行再利用。事实上，由于在钢的生产过程中使得游离 石灰聚集，炉渣的量不稳定。通常，销量小于产量，这导致了内部库存的形成。近年来，法国 的实际库存达到几百万吨。因此，炉渣的再利用成为经济和环境的关键。
[0005] 炉渣包括40 %至60%的石灰，该石灰与硅酸盐化合并且因此不碳酸化。此外， 炉渣始终含有对于钢铁冶炼过程有价值的材料。在欧洲，炉渣平均含有质量的15至25% 的铁元素，这些铁元素分布在金属铁（1-5% )、Fe0(60-70% )和Fe203(25-30% )中。这 些铁可作为钢产品的原材料再利用，这会节约铁矿物和石灰石，这些矿物被用作高炉（HF， haut-fourneau)中的炉渔的组分调节器来使用，同样减少钢铁冶炼过程中的能量和CO2痕 迹。此外，原材料高度紧张的现实情况（可用性、质量、价格）引发对钢铁冶炼中炼钢厂的 矿物质的原始材料进行研究的需求。因此，钢铁冶炼中炉渣的富铁相的再利用变得非常令 人关注。
[0006] 炉渣主要由小尺寸（平均尺寸为20 μ m左右，最大的晶体的尺寸小于100 μ m)的 多相晶体组成，一部分为富铁相（铁酸钙和铁酸镁），以及具有类似比例的富二氧化硅的相 (硅酸钙）。这两种类型的相都包括随机分布的磷的两种相（通常以氧化磷P 2O5的形式）。 通常情况下，炉渣包括质量在1至3%左右的P2O 5。
[0007] 为了在钢铁冶炼中能够将炉渣作为输出产品进行再利用，需要克服两个问题：一 方面是为了分离出富铁相而使炉渣的矿物相分离，另一方面是在炉渣的矿物相中存在在钢 铁冶炼中所不期望的磷。
[0008] 首先，炉渣的再利用需要使炉渣所包含的矿物相分离。当然，当前的碾碎技术允许 将炉渣碾碎，但是由于碾碎无法后续将富铁相（铁酸钙）从富二氧化硅相（硅酸钙）中分 离，因此碾碎不具有选择性。
[0009] 此外，在钢铁生产中，转炉炉渣的主要作用之一就是从生铁中去除磷。在直接回收 炉渣的情况下，从转炉中提取的磷被重新注入高炉，这严重限制了在当今时代这种做法的 好处，特别是在优先生产具有超少量磷的钢的方面。
[0010] 这些缺点对欧洲炉渣的从40 %变化至0 %的低回收率进行了说明。于是必须在钢 铁冶炼之外的步骤中将炉渣再利用。这些步骤的获得又高度依赖于当地的条件，特别是由 于炉渣的低附加价值以及运输成本。在全世界，大量研究项目研究了炉渣再利用的新方法， 但是在大多数情况下，丧失了铁的价值，甚至还削弱了其他存在的矿物质的价值。
[0011] 到目前为止，所有旨在对存在于转换钢渣中的矿物质进行分离的技术都以高温冶 金过程为基础。现有方法具有两个主要缺点：
[0012] 首先，这些方法需要炉渣再熔化和使用碳还原氧化铁，这对应于能量成本以及大 量CO2排放的影响。
[0013] 其次，存在于炉渣中的磷同样被还原并且重新通过生铁，因此在当前的钢铁冶炼 过程中得到不可用的含磷生铁。
[0014] 例如，用于炉禮:处理最常用的方法之一是ZEWA(ZEro WAste - Siemens-Voest Alpine工业）方法，该方法包括碳炉渣在1600°C下再熔化然后在其中加入碳作为系统还原 剂以还原铁中的氧化铁（Borl6e等人，冶金期刊-CIT2005年1月，第59-67页）（Borl6e et al·，La revue de m6tallurgie_CIT janvier 2005, ρ· 59-67)。这种方法造成 CO2 的排放， 这刚好是目前我们力图避免的。此外，在处理期间，存在于炉渣中的含磷的P2O5同样被还原 并且大部分（多于80% )迁移到了富铁相，如上所述，这对于该相在钢铁冶炼中的使用是不 利的。因此，脱磷的后续步骤是必要的。
[0015] 于是需要提供一个炉渣处理的替代性方法，该方法不具有这些缺点。特别地，转换 钢渣的处理方法的发展允许将富铁相从炉渣中分离，该富铁相几乎不被磷污染以使得富铁 相能够作为钢铁冶炼的原材料被重新使用。


【发明内容】

[0016] 为此，本发明旨在一种转换钢渣的处理方法，该方法包括步骤：
[0017] a)将转换钢渣从初始温度Ti冷却到阶段温度TpJi介于1500°C和1600°C之间，T p 介于1200°C和1400°C之间，即：
[0018] 从初始温度Ti到阶段温度Tp的平均冷却速度小于或等于每分钟KTC，以及
[0019] 从初始温度Ti到阶段温度Tp的最大冷却速度小于每分钟20°C，随后
[0020] b)必要时使转换钢渣在1小时内到48小间内保持在阶段温度Tp，接着
[0021] C)将转换钢渣从阶段温度Tp冷却到小于1200°C的最终温度Tf，
[0022] 由此形成了平均尺寸大于30 μ m的基于硅酸钙的相以及基于铁酸钙的相，
[0023] d)将冷却后得到的转换钢渣碾碎，
[0024] e)对基于硅酸钙的相以及基于铁酸钙的相进行分离。
[0025] ·定义
[0026] 通过"从初始温度Ti到阶段温度Tp的平均冷却速度"，知道以°〇计的T i和Tp在以 分钟计的时间上的差异关系，使得炉渣从初始温度Ti过渡到阶段温度τ ρ。
[0027] 通过"从初始温度Ti到阶段温度Tp的最大冷却速度小于每分钟20°C "，知道在从 初始温度Ti冷却到阶段温度Tp期间的每一刻，冷却速度不超过每分钟20°C。
[0028] 在本申请中，所有冷却速度（平均冷却速度和最大冷却速度）已知为炉渣中所有 点的所有冷却速度的平均值。
[0029] 事实上，在特定实施例中，特别是当根据本发明的方法使用的炉渣的质量较小时， 温度在全部使用该方法的炉渣中是均匀的，并且在每一刻，炉渣的冷却速度在炉渣的每一 点是相同的。
[0030] 相反地，当根据本发明的方法使用的炉渣的质量较大时，也就是通常在工业应用 中的情况下，炉渣各点的温度在t时亥Ij彼此不同，并且炉渣各点处的冷却速度不同。为了说 明，在（下述）实施例中，该实施例的方法不含步骤b)，并且通过将来自转炉的炉渣放置于 含有绝热壁的容器中来实现步骤a)和c)。容器中心的炉渣温度高于贴近容器壁的炉渣， 并且贴近容器壁的炉渣的冷却速度高于容器中心的炉渣的冷却速度。因此，在本申请中，所 有冷却速度（平均冷却速度和最大冷却速度）已知为炉渔中所有点的所有冷却速度的平均 值。
[0031] 在本申请中，通过"基于硅酸钙的相"，知道一种主要包含硅酸钙，但可含有其他 化学成分的矿石相。通过"主要"，知道在该相中，硅酸钙的质量比例大于任何其他化学 成分。典型地，根据本发明的方法所允许制备的基于硅酸钙的相含有15%甚至多于30% 质量的SiO 2以及多于50%甚至多于60%质量的CaO。通过根据本发明的方法获得的 基于硅酸钙的相和矿物通常为三钙硅酸盐相（C3S-(Ca0) 3(Si02))和/或二钙硅酸盐相 (C2S-(Ca0)2(Si0 2))并且主要为C2S相（因为通常，冷却过程中产生的C3S相在低温下分 解为C2S相以及石灰）。
[0032] 同样地，通过"基于铁酸钙的相"，知道一种主要包含铁酸钙，但可含有其他化学成 分的矿石相。通过"主要"，知道在该相中，铁酸钙质量比例大于任何其他化学成分。典型 地，根据本发明的方法所允许制备的基于铁酸钙的相含有30%甚至多于40%的CaO以及多 于30%甚至多于38%的Fe 203。
[0033] 每个相的化学组成的质量比例例如通过元素分析或通过能量光谱测定（能量散 射光谱测定法EDS)而确定。
[0034] 通过根据本发明的方法获得的矿物相以及矿物质通常是非球形的。基于硅酸钙的 相通常具有"椭圆"或枝晶形状。因此，在本申请中，矿物相以及矿物质的尺寸为平均尺寸。 矿物相的平均尺寸通常通过从具有测量刻度的二维（2D)(剖面）显微图像获得的统计尺寸 测量进行测量。矿物相的平均尺寸的测量更加准确，因为：
[0035] 测量基于大量图像并从而基于大量颗粒实现（这是根据采样以及大量测量的统 计测量），
[0036] 所观察到的相之间的反差是明显的，以及
[0037] 各个相是分离的且有明显区别的。
[0038] 2D图像分析软件（例如，ImageJ)允许处理大量数据并且用统计方法确定以下以 平均值和标准差表示的尺寸：表面积、尺寸、数量。这种处理的优点是快速且具有代表性。
[0039] ·步骤a)至c):冷却
[0040] 根据本发明的方法包括冷却步骤a)和c)，以及必要时包括与使阶段温度保持在 阶段温度Tp相对应的步骤b)。
[0041] 根据本发明的方法的步骤a)至c)允许将炉渣从介于1500°C和1600°C之间的初 始温度Ti冷却到低于1200°C的最终温度Tf。
[0042] 介于1500°C和1600°C之间的初始温度Ti对应于转炉出口处的温度。有利地，根 据本发明的方法可在钢的形成之后立即实施。因此，炉渣已在介于1500°C和1600°C之间的 温度下，并且该方法因此不需要将炉渣预加热到此温度的步骤。相反地，当该方法应用于最 初在另一温度下的炉渣（例如，应用于已储藏的在室温下的炉渣）时，使炉渣预加热到介于 1500°C和1600°C之间的初始温度的步骤是必需的。
[0043] 最终温度Tf为低于1200°C的温度。典型地，最终温度Tf为室温（25°C左右）。在 根据本发明的方法中，阶段温度和最终温度T f之间的冷却速度为任意值。事实上，本发明 依赖于以下发现：初始温度Ti和阶段温度T p之间的冷却温度的控制不仅允许形成平均尺寸 大于30 μ m的基于硅酸钙的相和通过碾碎易于彼此分离的基于铁酸钙的相，而且还允许出 现在炉渣中的氧化磷绝大多数迁移到基于硅酸钙的相而不是基于铁酸钙的相。
[0044] 因此，根据本发明的方法的步骤a)，必要时的b)以及c)，有利地允许获得不同的 矿物相：
[0045] 基于铁酸钙的相，
[0046] 基于硅酸钙的相（主要是C2S)，其平均尺寸大于30 μ m、优选地大于50 μ m、尤其介 于30μπι和ΙΟΟμπι之间、典型地在50μπι和ΙΟΟμπι之间。这些尺寸尤其适用于在碾碎之 后将基于硅酸钙的相以及基于铁酸钙的相分离。
[0047] 尽管基于铁酸钙的相和基于硅酸钙的相是主要的相，然而在步骤c)结束时获得 的冷却的炉渣包括其他相，例如，基于铁酸镁、镁的相。
[0048] 在不依赖于特定的理论的情况下，在步骤a)至c)的特定条件下，一方面形成基 于铁酸钙的相且另一方面形成尺寸大于30 μ m的基于硅酸钙的相，可作如下解释。在介于 1500°C和1600°C之间的初始温度下，介质基本为液体相。在该液态相中，C3S晶体可能出 现在1500°C，且C2S晶体出现在1450°C，用于形成基于硅酸钙的相。基于铁酸钙的相的晶 体出现在温度1300°C左右，直到大约1050°C。因此步骤a)中1\和1；之间的平均冷却速度 (即小于或等于l〇°C /min)有助于基于硅酸钙的相的出现和增长，并且因此获得尺寸大于 30 μ m的基于娃酸I丐的相。
[0049] 此外，步骤a)，必要时的b)以及c)允许获得包含极少量氧化磷的基于铁酸钙的 相。更准确地说，在基于铁酸钙的相中氧化磷的质量比例小于通过微量分析EDS (能量散射 X射线分析）检测磷的临界，即小于0.5%质量。
[0050] 基于铁酸钙的相中的微量磷是源于根据本发明的方法的基于铁酸钙的相的钢铁 冶炼再利用的必要条件。有利地，根据本发明的方法因此在基于铁酸钙的相在钢铁冶炼中 再使用之前不需要基于铁酸钙的相的脱磷的后续步骤。
[0051] 事实上，在步骤a)，必要时的b)以及c)期间，氧化磷主要迁移到基于硅酸钙的相。 根据通过固体的核磁共振（RMN，r6sonance magn6tique nucl6aire)以及通过在基于娃酸 钙的相的凝固过程中获得的X射线衍射的结果，以磷酸钙的形式存在的磷与C2S相结合。通 常情况下，通过本方法获得的基于硅酸钙的相包括质量在3%至7%之间的P 205。
[0052] 在每个相中，P2O5的质量比例能够例如由元素分析或者能量光谱测定（能量散射 光谱测定法EDS)确定。
[0053] 在根据本发明的方法的实施例中，在步骤a)中，从初始温度Ti到阶段温度T p的平 均冷却速度小于每分钟5°C。从初始温度Ti到阶段温度Tp的平均冷却速度特别地能够为 每分钟I C左右。
[0054] 优选地，在根据本发明的方法的步骤a)中，从初始温度Ti到阶段温度Tp的最大冷 却速度小于每分钟15°C。
[0055] 这些平均冷却速度和最大冷却速度实际上尤其适用于获得大尺寸的基于硅酸钙 的相，并且因此适用于便于基于硅酸钙的相和基于铁酸钙的相的后续分离。
[0056] 根据本发明的方法包括或不包括步骤b)，步骤b)对应于使炉渣的阶段温度保持 在介于1200°C和1400°C之间的阶段温度T p，优选地为1300°C左右。
[0057] 根据第一替代方式，根据本发明的方法包括使转换钢渣的温度在1小时内到48小 时内保持在阶段温度T p的步骤b)，尤其是在12小时内到36小时内，特别地为24小时左右。
[0058] 步骤b)的存在有利地允许获得更大尺寸的基于硅酸钙的相，以及因此便于基于 硅酸钙的相和基于铁酸钙的相的后续分离。在不依赖于特定的理论的情况下，该步骤b)将 炉渣保持在阶段温度T p，即保持在比出现基于铁酸钙的相的晶体的温度更高或者近乎相等 的温度下，这允许才促进基于硅酸钙的相的晶体出现和增长而不与基于铁酸钙的相的晶体 的形成相竞争。基于硅酸钙的相因此将会具有更大尺寸。
[0059] 该阶段时长（步骤b)的时长）的增加通常允许增大基于硅酸钙的相的尺寸。阶 段时长优选地为24小时左右。
[0060] 在工业范围内实现将炉渣保持在阶段温度的步骤可能会困难且成本高。典型地， 为了在工业范围内实施本方法，冷却步骤a)至c)被实现为：
[0061] 通过将在初始温度Ti下的炉渣（通常直接来自转炉）倾倒在容器中，该容器借助 于例如燃烧炉被预先加热到初始温度Ti,并且该容器的壁是绝热的，例如包括隔热耐火材 料的壁，诸如：
[0062] 由隔热耐火混凝土或隔热耐火粘土制成的壁，
[0063] 通过隔热耐火材料层与外部隔热的金属壁（例如，由生铁制成）；
[0064] 随后以符合根据本发明的方法的步骤a)的平均冷却速度和最大冷却速度使炉渣 冷却。
[0065] 典型地，为了使成本最小化，在倾倒炉渣之后，盛放炉渣的容器既不被加热也不被 冷却（当然除了容器的外壁与周围空气的接触之外）。在这些条件下，通常避免了将炉渣保 持在阶段温度的步骤。
[0066] 同样，根据第二替代方式，根据本发明的方法没有步骤b)。在此可选方案的实施例 中，阶段温度在1200°C左右。在该实施例中，根据本发明的方法包括以下步骤：
[0067] α )将转换钢渣从介于1500°C和1600°C之间的初始温度Ti冷却到低于1200°C的 最终温度Tf，即：
[0068] 从初始温度Ti到1200°C的平均冷却速度小于或等于每分钟KTC，以及
[0069] 从初始温度Ti到1200°C的最大冷却速度小于每分钟20°C
[0070] 由此形成了平均尺寸大于30 μ m的基于硅酸钙的相，以及基于铁酸钙的相，
[0071] d)将冷却后得到的转换钢渣碾碎，
[0072] e)将基于硅酸钙的相以及基于铁酸钙的相分离。
[0073] 步骤α )对应于上文中定义的步骤a)和c)。
[0074] 此外，在步骤a)之前，根据本发明的方法还包括，在1小时内到48小时内、特别地 在1小时内到24小时内，例如大约5小时内使转换钢渣保持在初始温度Ti的步骤％)。
[0075] 此外，在步骤a)之前或在步骤a)、b)(如果存在）或c)之一的期间，根据本发明 的方法还包括在炉渣中加入基于二氧化硅的材料的步骤％)。基于二氧化硅的材料通常为 二氧化硅或灰质壳。通常情况下，按照转换钢渣的重量的小于或等于10%、例如大约5%的 质量比例加入基于二氧化硅的材料。
[0076] 在步骤a)之前，或在步骤a)、b)(如果存在）或c)之一的期间，优选地在步骤a) 之前，或在步骤a)或b)(如果存在）之一的期间内加入基于二氧化硅的材料。优选地，在介 于初始温度和1200°C之间的温度下加入基于二氧化硅的材料。由于没有步骤b)，步骤 &1) 可预先或在上文定义的步骤α)期间实施。
[0077] 加入基于二氧化硅的材料有利地允许增大基于硅酸钙的相的尺寸。这因而可以减 少冷却时长（步骤a)、必要时的b)或c)的时长），减少步骤a)的时长，和/或可以避免阶 段温度的步骤b)，以获得尺寸相似的基于硅酸钙的相。因此，该实施例尤其适用于步骤b) (阶段温度）的实施复杂的工业应用。
[0078] 小于或等于10%质量、例如为5%质量的比例尤其适用于增大基于硅酸钙的相的 尺寸。在10%质量以上，可以观察到出现了大量平均尺寸小的基于硅酸钙的相，这使得基于 硅酸钙的相和基于铁酸钙的相的后续分离变得困难。
[0079] 在不依赖于特定的理论的情况下，在介于1500°C和1600°C的初始温度下存在的 液态相之中，基于硅酸钙的矿物相最先形成。这种矿物相的晶体的出现和生长尤其依赖于 介质的冷却速度，然而也依赖于介质中的化学组分，并且尤其依赖于二氧化硅的含量。加入 基于二氧化硅的材料使得环境中二氧化硅的含量增大，这允许促进基于硅酸钙的相的晶体 的出现和生长，并且因此更快地获得合适尺寸的晶体。因此，根据在方法中获得的炉渣的组 分（并且尤其是炉渣中二氧化硅的初始含量），本领域的技术人员可以调整待加入的二氧 化硅的质量比例（在小于或等于10%质量的比例中）以更快地获得合适尺寸的晶体。
[0080] 除去可能加入基于二氧化硅的材料之外，根据本发明的方法有利地不需要在炉渣 中加入化学组分。尤其是，本方法没有加入还原剂（例如碳）的步骤，这是相比于大部分已 知的炉渣处理方法（例如ZEWA方法）的一个优点。
[0081] 当然，上述的实施例可以彼此结合。
[0082] 例如，根据本发明的方法可包含步骤：
[0083] aj使转换钢渣在1小时内到48小时内保持在介于1500°C和1600°C之间的初始 温度Ti，然后
[0084] a)将转换钢渣从初始温度Ti冷却到介于1200°C和1400°C之间的阶段温度Tp，即：
[0085] 从初始温度Ti到阶段温度Tp的平均冷却速度小于每分钟5°C，优选地为每分钟 1°C左右，以及
[0086] 从初始温度Ti到阶段温度Tp的最大冷却速度小于每分钟20°C，优选地小于每分 钟15°C，随后
[0087] b)必要时使转换钢渣在1小时内到48小时内保持在阶段温度Tp，接着
[0088] c)将转换钢渣从阶段温度Tp冷却到1200°C的最终温度Tf，
[0089] aj在步骤a)之前或在步骤a)、b)或c)之一的期间，在炉渣中加入基于二氧化硅 的材料，之后为步骤d)和e)。
[0090] 根据本发明的方法特别地可包括以下步骤：
[0091] aj使转换钢渣在4小时内至6小时内保持在介于1500°C和1600°C之间、例如为 5小时左右的初始温度Ti，然后
[0092] a)将转换钢渣从初始温度Ti冷却到1300°C左右的阶段温度Tp，即：
[0093] 从初始温度Ti到阶段温度Tp的平均冷却速度小于每分钟5°C，优选地为每分钟 1°C左右，以及
[0094] 从初始温度Ti到阶段温度Tp的最大冷却速度小于每分钟20°C，优选地小于每分 钟15°C，随后
[0095] b)必要时使转换钢渣在1小时内到48小时内保持在阶段温度Tp，接着
[0096] c)将转换钢渣从阶段温度Tp冷却到低于1200°C最终温度Tf，
[0097] aj在步骤a)之前或在步骤a)、b)或c)之一的期间，按照转换钢渣的重量的小于 或等于10%的质量比例加入基于二氧化硅的材料，之后为步骤d)和e)。
[0098] 根据本发明的方法特别地可包括以下步骤：
[0099] α )将转换钢渣从介于1500°C和1600°C之间的初始温度Ti冷却到低于1200°C的 最终温度Tf，即：
[0100] 从初始温度Ti到1200°C的平均冷却速度小于或等于每分钟KTC，以及
[0101] 从初始温度Ti到1200°C的最大冷却速度小于每分钟20°C，优选地小于每分钟 15。。，
[0102] B1)在步骤a)之前或在步骤α )期间，在炉渣中加入基于二氧化硅的材料，之后为 步骤d)和e)。
[0103] ?步骤d)和e):碾碎和分离
[0104] 根据本发明的方法包括对在步骤a)至c)结束后得到的冷却矿渣进行碾碎的步 骤。由于在步骤a)至c)结束后得到的矿渣的基于硅酸钙的相的尺寸大于30 μ m、优选地 大于50 μ m，碾碎从炉渣中分离矿物相，并且特别地将基于铁酸钙的相与基于硅酸钙的相分 离。
[0105] 碾碎可由所有已知的方法实现，特别地通过分级破碎（例如锤子），或通过顺序碾 碎（例如滚柱碾碎、钳式碾碎或椎体碾碎）来实现。
[0106] 碾碎允许释放基于硅酸钙的相以及基于铁酸钙的相的矿物相。本领域的技术人员 已知用于获得具有所需结构粒度的矿物质（来自于炉渣的矿物相）的方法和条件。
[0107] 在步骤d)末期时，获得了包括基于硅酸钙的矿物（来自于基于硅酸钙的相）以及 基于铁酸钙的矿物（来自于基于铁酸钙的相）的矿物混合物。该方法同样包括将基于硅酸 钙的相以及基于铁酸钙的相分离的步骤e)。该分离可是磁性的并且借助于浸滤或通过浮 选。由于借助于对基于铁酸钙的相进行吸引的磁铁很容易实现磁性分离，因此磁性分离是 优选的。
[0108] 在本方法中必要时可重复步骤d)和e)。例如，方法可以包括第一个通过分级破 碎（例如锤子）进行碾碎的步骤d)，接着第一个磁性分离的步骤e)，接着第二个通过顺序 碾碎（例如滚柱碾碎、钳式碾碎或椎体碾碎）的步骤d)，接着第二个磁性分离的步骤e)。
[0109] 当然，通常情况下，在步骤e)后，方法包括对基于铁酸钙的相和/或基于硅酸钙的 相进行回收的步骤f)。
[0110] ?通讨本方法获得的某于硅酸钙的相以及某于铁酸钙的相的#用
[0111] 如上所述，基于铁酸钙的相有利地可在不需要脱磷的预先步骤的情况下作为钢铁 冶炼的原材料使用。
[0112] 基于硅酸钙的相同样可被再利用，特别地作为：
[0113] 1)道路水硬粘结料（LHR, liant hydraulique routier)或作为混凝土的添加剂 未加工的钢渣在EN-13282 (2010)标准中被定义为LHR的可能成分。
[0114] 对于混凝土，在EN-206 (2004)标准中可达到的性能也被列出。因此炉渣可替代成 本高昂且CO2效应强烈的传统水泥。
[0115] 2)磷肥
[0116] 未加工的钢渣被认为是等级最低的NPK0-3-0肥料。同样，根据对于肥料和土壤改 良剂的CE889/2008,未加工的钢渣也可以作为天然肥料。
[0117] 如上所述，在根据本发明的方法中，炉渣的磷绝大多数迁移到来自于根据本发明 的方法的基于硅酸钙的矿物质。于是来自于本方法的基于硅酸钙的矿物质包括很大比例的 磷（以氧化磷P 2O5的形式存在），这有利于将基于硅酸钙的矿物作为磷肥使用。
[0118] 3)超细碳酸盐
[0119] 来自于本方法的基于硅酸钙的矿物质可用作超细碳酸盐，该超细碳酸盐被用作混 凝土的微粒辅料。在EN-206 (2004)标准中对可达到的性能进行限定。

【专利附图】

【附图说明】
[0120] 附图以及下文的示例说明了根据本发明的方法。
[0121] 图1至19为在试验条件1至11下在冷却步骤a)至c)后获得的炉渣的显微照相。 图7至10以及16至19明确给出了冷却炉渣的不同相中各元素的质量比例。
[0122] 图20使用任意单位表示了基于硅酸钙的相的尺寸，在两个测试冷却速度（1或 KTC /min)下且时长为1、5或24小时的步骤b)(阶段）下依赖于阶段温度Tp，该任意单位 中数值1对应于试验1的硅酸钙的相的平均尺寸。
[0123] 图21为在试验条件9下在冷却步骤a)至c)后且在研钵中的碾碎之后获得的冷 却炉渣的显微照相。

【具体实施方式】
[0124] 在下文的示例中，来自于Fos sur Mer (福斯修麦）（ArcelorMittal)的转换的综 合炼钢厂的未加工的炉渣被用作出口产品。炉渣被放入钼坩埚中，随后将钼坩埚安装在 Nabatherm圆钟罩炉中。所有样本被加热到1600°C或1500°C的初始温度Ti (从20°C开始 加热，当Ti为1600°C时，加热5小时20分钟或当Ti为1500°C时，加热5小时），然后在示 例中下文描述的条件下的冷却（步骤a)、b)及c))之前，保持该温度5小时（步骤a Q)。在 实施的示例中，冷却速度由熔炉施加并且任何时刻都是恒定的。因此平均速度对应于任一 时刻的实际冷却速度。
[0125] 对所有试验，每次冷却之后，从钼坩埚中取出凝固的样本。为了使用X光机：X射 线Bruker D8高级型通过X射线的衍射来分析样本，在研钵中对一部分样本进行回收和碾 碎，最大的块被包裹并且被抛光以实现在光学显微镜以及扫描电子显微镜FEGSEM-Hitachi S 4500下的观察（同样连同通过具有OXFORD，ISIS 300, Si (Li)检测器仪器的EDS能谱仪 进行的化学分析）。为了确定基于硅酸钙的相的尺寸，显微照相获得的图像的分析通过软件 ImageJ(来自国家卫生研究院（USA)--图像分析程序）来实现。
[0126] 为了研究该方法的条件对于基于硅酸钙的相的平均尺寸的影响：
[0127] 对1600°C或1500°C这两个不同初始温度Ti进行测试，
[0128] 对三个不同的阶段温度Tp进行测试：
[0129] 1400°C，对应于C3S和C2S晶化的范围，
[0130] 1300°C，对应于C2S形成以及C3S分解为C2S和石灰的范围，以及
[0131] 1200°C，近似对应于硅酸钙晶化的末期，
[0132] 对步骤b)的阶段温度的三个时长进行测试：1小时、5小时和24小时，以及
[0133] 对两个冷却平均速度进行测试：1°C /min以及10°C /min,
[0134] 对在热处理之前（步骤a)之前）加入或不加入质量比例相对于炉渣重量的5%或 10%的二氧化硅进行测试。
[0135] 因此，实现以下试验：

【权利要求】
1. 一种转换钢渣的处理方法，包括以下步骤： a) 将所述转换钢渣从初始温度Ti冷却到阶段温度Tp，Ti介于1500°C和1600°C之间，Tp介于1200°C和1400°C之间，即： 从初始温度到阶段温度Tp的平均冷却速度小于或等于每分钟10°C，以及 从初始温度到阶段温度Tp的最大冷却速度小于每分钟20°C，随后 b) 必要时使所述转换钢渣在1小时内到48小间内保持在阶段温度Tp，接着 c) 将所述转换钢渣从阶段温度Tp冷却到小于1200°C的最终温度Tf， 由此形成了基于铁酸钙的相以及平均尺寸大于30 y m的基于硅酸钙的相， d) 将冷却后得到的所述转换钢渣碾碎， e) 对所述基于硅酸钙的相以及所述基于铁酸钙的相进行分离。
2. 根据权利要求1所述的转换钢渣的处理方法，其中，在所述步骤a)中，从所述初始温 度凡到所述阶段温度Tp的所述平均冷却速度小于每分钟5°C。
3. 根据权利要求2所述的转换钢渣的处理方法，其中，从所述初始温度到所述阶段 温度Tp的所述平均冷却速度为每分钟1°C左右。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的转换钢渣的处理方法，在所述步骤a)之前，包 括使所述转换钢渣在1小时内到48小时内保持在所述初始温度的步骤％)。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的转换钢渣的处理方法，包括使所述转换钢渣在 1小时内到48小时内保持在所述阶段温度Tp的所述步骤b)。
6. 根据权利要求1至4中任一项所述的转换钢渣的处理方法，不包括所述步骤b)。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的转换钢渣的处理方法，在所述步骤a)之前或在 所述步骤a)、可能存在的步骤b)、或步骤c)之一的期间，包括在所述转换钢渣中加入基于 二氧化硅的材料的步骤。
8. 根据权利要求7所述的转换钢渣的处理方法，其中，按照所述转换钢渣的重量的小 于或等于10%的质量比例添加所述基于二氧化硅的材料。
9. 根据权利要求8所述的转换钢渣的处理方法，其中，按照所述转换钢渣的重量的大 约5 %的质量比例添加所述基于二氧化硅的材料。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的转换钢渣的处理方法，其中，所述步骤e)为通 过浸滤或通过浮选的磁性分离。
【文档编号】C04B5/00GK104364396SQ201380031304
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2013年6月12日 优先权日:2012年6月12日
【发明者】雅克·波里尔, 纪尧姆·戴维南, 帕斯卡勒·普里让 申请人:国家科学研究中心