专利名称：一种高温液态钢渣处理方法
技术领域：
本发明涉及废弃钢渣再循环利用技术领域，具体的说是一种高温液态钢渣处理方法。
背景技术：
钢渣是炼钢过程中的副产品，钢渣的排放量约占钢产品量的15%_20%。2011年，全国钢渣累计达到3. 5亿吨，大量钢渣弃置堆积，即污染环境又占用大量土地，同时造成资源浪费，给生态环境造成巨大的破坏，影响钢铁工业的可持续发展，所以对钢渣进行资源化和高价值综合利用研究，实现钢渣的高效回收利用，是我国钢铁工业面临的重要课题之一。
钢渣的成分非常复杂，含有胶凝性矿物，但其含量较少，导致钢渣活性低，且由于钢渣中含游离的氧化钙和氧化镁，钢渣的稳定性差。提高钢渣活性以及降低不稳定物质含量是钢渣回收再循环利用的关键技术难题。
专利200720011864. 9 一种复合层式结构钢渣改质剂颗粒，从中心由内向外依次为成渣剂层、稀释剂层、金属粉层、助熔剂层组成的四层结构，颗粒尺寸5mm 25mm，每层厚度尺寸比为成渣剂层稀释剂层金属粉层助熔剂层=1 0. 2 0. 3 0. 3 0.4 0.1 0.2。成渣剂层为活性白灰或冶金白灰、稀释剂层为铝矾土或白云石、金属粉层为铝、镁或铝镁合金，助熔剂层为萤石或硼酐；200710157920. 4公开了本发明公开一种钢包脱氧造渣改质剂，包括活性白灰、金属粉，铝矾土与石灰石粉及助熔剂，其特征在于改质剂是由上述材料制成双层或三层结构的球状颗粒，上述两种钢渣改良剂目的在于提高钢水质量，无法解决钢渣不稳定问题；专利02122578. 8公开了一种钢渣改质剂，加入量为钢渣总量的3-15%，其中改质剂包括生石灰5-75%，煤0-50%，石英砂0_70% ；铝矾土和高岭土 0-70%萤石3-10%，纯碱和芒硝2-10%的一种或几种，其目的在于渣铁分离，也无法保证钢渣稳定性。专利200710114708. X提供了一种钢渣性能优化处理的方法，具体步骤如下取一定量的钢渣，加入占钢渣重量百分比为2-10%钙质材料(以CaO计)，1-5%的硅质材料(以SW2计)、1-4%的铝质材料(以Al2O3计)，混合研磨呈细粉，煅烧而成；该方法需要对钢渣进行破碎处理，还需要煅烧，工艺复杂，成本高。专利200810048602. 9公开了一种钢渣安定性改质剂，添加量为钢渣总量的0. 5 50%，所述钢渣安定性改质剂是成分及重量比为30 99. 98、Al2O3 0. 001 40、CaO 0. 001 40、MgO 0. 001 20 ；这些成分的引入物可以为高炉渣、石英砂、河沙中的一种或几种的混合物。该钢渣改质剂无法对钢渣流动性进行调整，无法使用液态钢渣雾化处理。发明内容
为解决现有技术在处理钢渣时存在的问题，本发明提供了一种高温液态钢渣处理方法。
本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为一种高温液态钢渣处理方法，取处理后的钢渣中Ca0、Si02和Al2O3的摩尔比为最终配比，最终配比至少满足Ca0:SiA=2-4 1 或 CaO =SiO2 =Al2O3 =15-30: 10-25:1 中的一种；具体操作步骤如下1)取钢渣样品，检测确定其CaO,SiO2和Al2O3的含量，并与最终配比进行比对，取接近的最终配比作为目标配比；2)根据钢渣样品中CaO,SiO2和Al2O3的含量和目标配比之间的含量差异，计算所需加入的CaO、SiO2和Al2O3的含量；3)按照步骤2计算所得称取CaO、SiO2和Al2O3，并将其分别粉碎至5目以下，混合均勻后制得改良剂，备用；4)称量液态钢渣总重量的1-5%的改良剂放入渣包底部，将1300-1600°C的液态钢渣流入渣包进行改良，然后将改良后的钢渣进行雾化处理即可形成稳定的粒状钢渣。
本发明中，处理后的钢渣中CaO、SiO2和Al2O3的摩尔比优选至少满足 Ca0:Si02=2. 5-3 :1 或 CaO =SiO2 =Al2O3 =25-30:15-22:1 中的一种。
本发明中，在改良液态钢渣时，也可称量液态钢渣总重量的1-5%的改良剂直接加入盛有1300-1600°C的液态钢渣中改良，然后将改良后的钢渣进行雾化处理即可形成稳定的粒状钢渣。
本发明主要适用于钢渣中CaCKSiOdnAl2O3的摩尔比不满足优CaO:Si&=2. 5-3 1 或CaO =SiO2 =Al2O3 =25-30:15-22:1中的一种或两种的情况；若钢渣中的Ca0、Si0jnAl2O3 的摩尔比满足上述条件，则不用加入改良剂做改良处理。
本发明中，CaO可以通过添加钙质材料如方解石、大理石、泥灰岩、白垩中的一种或几种来实现；SiO2可以通过添加硅质材料如粘土、石英砂、砂岩、粉煤灰、赤泥中的一种或几种来实现，优选为粘土；Al2O3可以通过添加铝矾土、煤矸石或碎玻璃中的一种或几种来实现，优选为铝矾土。
有益效果本发明通过添加钢渣改良剂来使钢渣中的氧化钙、氧化硅和氧化铝形成稳定的尖晶石结构，钢渣改良剂的原材料来源广泛，成本低廉，制备工艺简单，且适用于转炉工频电炉及电弧炉等产生各种钢渣；它对钢渣进行改良后，钢渣稳定性好，可以优先降低钢渣中游离的氧化钙和氧化镁，且使钢渣形成稳定的尖晶石结构，提高了钢渣应用范围。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的阐述(如无特殊说明，本发明的实施例中所述的含量百分比均为重量百分比)实施例1原始钢渣选取济南钢铁集团的钢渣，其化学成分为CaO 38. 96%, SiO2 13. 27%, Fe2O3 22. 62%, FeO 9. 17%, Al2O3 1. 59%, MgO 6. 68% 游离的氧化钙 2. 6%，游离的氧化镁为 6. 68%，其他 6. 52%o38 96 13.27
根据钢渣成分可知=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 钢渣中，CaO :1000000 X0. 3896/56=6957 (mol)；SiO2:1000000X0. 1327/60=2211. 7 (mol)； 鉴于钢渣含量与CaO :Si02=2. 5-3 1最接近，因此改良剂配置应以此为依据，取目标配比为3:1，改良剂的加入量为钢渣质量的1%，为IOkg,计算得出IOOOkg钢渣中需要加入的CaO和SiO2的质量分别为2624g和7376g。
称取^Mg CaO和7376g SiO2，分别粉碎至5目以下，然后混合均勻配置成改良剂待用。用2吨渣包取温度为1300-1500°C之间的液态钢渣1000kg，将配制好的改良剂加入其中，然后采用钢渣粒化化设备将液态钢渣制成粒化钢渣球。
经检测，改良后钢渣中游离的氧化钙和氧化镁含量不足0. 1%，其他含量为8%，且钢渣变成尖晶石结构，性能稳定。
实施例2原始钢渣化学成分为 CaO 40. 32%, SiO2 28. 32%, Fe08. 2%, Al2O3 2. 21%, MgO 5. 0%，游离的氧化钙12. 3%，游离氧化镁3. 5%，其他1. 5%。4032 2832
根据钢渣成分可知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 钢渣中，CaO :1000000X0. 4032/56=7200 (mol)； SiO2:1000000X0. 2832/60=4720 (mol)； Al2O3 :1000000X0. 024/102=235. 3 (mol)； 鉴于钢渣含量与CaO =SiO2 =Al2O3 =25-30: 15-25:1最接近，因此目标配比设定为CaO = SiO2 =Al2O3 =30:21:1，加入改良剂的量为钢渣质量的5%，为50kg ；计算得出1000kg钢渣中需要加入的CaO、SiO2和Al2O3的质量分别为16750g、31762g 和 1488g ；称取16750g Ca0、31762g SiO2和1488g Al2O3，分别粉碎至5目以下，然后混合均勻制成改良剂待用。用2吨渣包取温度为1300-1500°C之间的液态钢渣1000kg，将配制好的改良剂加入其中，然后采用钢渣粒化化设备将液态钢渣制成粒化钢渣球。
经检测，改良后钢渣球中游离的氧化钙和氧化镁含量不足1%，且钢渣呈尖晶石结构，性能稳定。
实施例3原始钢渣化学成分为 CaO 39. 5%, SiO2 16. 8%, Fe017. 2%, Al2O3 2. 4%, MgO 6. 8%，游离的氧化钙10. 3%，游离氧化镁6. 5%，其他，0. 5%。16 8
根据钢渣成分可知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 钢■中，CaO 1000000*0. 395/56=7053. 6 (mol)； SiO2:1000000X0. 168/60=2800 (mol)；Al2O3 :1000000 X0. 024/102=235. 3 (mol)；针对原始钢渣CaO =SiO2 =Al2O3 =30: 11. 9:1及CaO :Si02=2 . 52 :1，因此选取目标配比为CaO :Si02=2. 4 :1，改良剂的添加量为钢渣质量的2. 5%，为25kg。
计算得出IOOOkg钢渣中需要加入的CaO、SiO2和Al2O3的质量分别为11518g和 13482g ；称取11518g CaO和13482g SiO2，分别粉碎至5目以下，然后混合均勻制成改良剂待用； 用2吨渣包取温度为1300-1500°C之间的液态钢渣1000kg，将配制好的改良剂加入其中，然后采用钢渣粒化化设备将液态钢渣制成粒化钢渣球。
经检测，改良后钢渣球中游离的氧化钙和氧化镁含量不足1%，且钢渣呈尖晶石结构，性能稳定。
权利要求
1. 一种高温液态钢渣处理方法，其特征在于取处理后的钢渣中Ca0、Si0jn Al2O3的摩尔比为最终配比，最终配比至少满足Ca0:Si&=2-4 :1或CaO ==SiO2 =Al2O3 =15-30: 10-25:1 中的一种；具体操作步骤如下1)取钢渣样品，检测确定其CaO,SiO2和Al2O3的含量，并与最终配比进行比对，取接近的最终配比作为目标配比；2)根据钢渣样品中CaO,SiO2和Al2O3的含量和目标配比之间的含量差异，计算所需加入的CaO、SiO2和Al2O3的含量；3)按照步骤2计算所得称取CaO、SiO2和Al2O3，并将其分别粉碎至5目以下，混合均勻后制得改良剂，备用；4)称量液态钢渣总重量的1-5%的改良剂放入渣包底部，将1300-1600°C的液态钢渣流入渣包进行改良，然后将改良后的钢渣进行雾化处理即可形成稳定的粒状钢渣。
2.根据权利要求1所述的一种高温液态钢渣处理方法，其特征是所述的步骤4，称量液态钢渣总重量的1-5%的改良剂直接加入盛有1300-1600°C的液态钢渣中改良，然后将改良后的钢渣进行雾化处理即可形成稳定的粒状钢渣。全文摘要
一种高温液态钢渣处理方法，通过添加主要成分为氧化钙、氧化硅和氧化铝的改良剂从而使得改良后的钢渣中氧化钙、氧化硅和氧化铝的摩尔比满足CaO:SiO2=2.5-31或CaOSiO2Al2O3=25-30:15-22:1中的一种或两种，从而使钢渣形成稳定的尖晶石结构。本发明中，钢渣改良剂的原材料来源广泛，成本低廉，制备工艺简单，且适用于转炉工频电炉及电弧炉等产生各种钢渣；它对钢渣进行改良后，钢渣稳定性好，可以优先降低钢渣中游离的氧化钙和氧化镁，且使钢渣形成稳定的尖晶石结构，提高了钢渣应用范围。
文档编号C21B3/06GK102534066SQ201110412879
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者朱锦洪, 王敏, 闫焉服, 闫红星, 陈新芳, 陈柯 申请人:河南科技大学