一种液态钢渣在线改性方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钢铁冶金技术领域，更具体地说，涉及一种利用钢渣改质剂进行液态 钢渣在线改性的方法。
【背景技术】
[0002] 钢渣作为炼钢的废渣，一般为粗钢产量的15%左右。近年来，随着我国钢铁工业的 快速发展，钢渣的堆积量逐年增长，不仅占用了大量的土地，也造成了严重的环境污染。钢 渣一般情况下不能直接利用，目前普遍采用"稳定化预处理-后续利用"的两步法渣利用模 式。首先，在认知上，现有渣利用模式仍停留在通过"消化"解决其自由氧化钙及硅酸三钙 时效分相并伴随结构破坏等问题上；其次，在处理模式上，尽管存在如热闷、盘泼、滚筒、风 碎等多种手段，但上述手段几乎无例外的以水作为"消化"介质。虽然如此可使钢渣的矿物 组成与结构相对稳定，但其利用非常有限，主要用于道路建设，或是磨细成钢渣微粉配水泥 使用，无法大量在钢铁企业内部循环使用。且上述处理模式是将1600°c左右高温的液态钢 渣冷却至250°C左右，可想而知其水资源消耗量非常之大。此外，使用热闷、盘泼、滚筒、风碎 等工艺的设备资金投入也较大，能源消耗高。
[0003] 钢渣蕴含大量热能，是一种宝贵的次生资源。实现钢渣在钢铁企业内部循环历来 受到重视和普遍采用，积极开发和应用钢渣内部循环技术，不仅有利于节能降耗和温室气 体减排，对提高转炉渣内循环利用比例、有效回收转炉渣中的Fe等有价值组分，具有重要 的意义，是钢铁企业发展循环经济，实现可持续发展的重要课题之一。
[0004] 经检索，中国专利号ZL200710202507. 5,授权公告日为2010年6月2日，发明创造 名称为：多功能造渣材料辅料及其制备方法；该申请案的造渣材料辅料包括下述重量配比 的组分：转炉钢渣8. 0-9. 5份、添加剂0. 5-2. 0份；其中，所述添加剂含有下述重量百分比 的组分：Na2C035. 00 ~10. 00 %、FeO70. 00 ~80. 00 %、BaC0310 . 00 ~20. 00 %。该造渣材 料辅料即可以用于造渣，还可以作为化渣剂和脱磷剂使用，实现了转炉钢渣的循环利用。该 申请案主要通过在固态钢渣中加入FeO,降低钢渣的熔点，提高钢渣的脱磷效果，但该申请 案没有很好的利用钢渣的热量资源，且加入FeO使成本升高；此外，钢渣的碱度不高，随着 转炉脱硅的进行，钢渣碱度不断减小，对转炉脱磷效果产生很大影响，若是补加石灰，又会 造成成本增加，因此不便于推广应用。
[0005] 中国专利号ZL 200910039604. 6,授权公告日为2011年4月27日，发明创造名称 为：利用转炉钢渣的余热对钢渣进行活化改性的方法，该申请案将性能调节材料电炉还原 渣、煤渣及辅助材料按重量份数混合造粒；在钢渣出炉前将干燥好的性能调节材料置放于 钢渣包中或利用螺旋输送机输送到钢渣包中；利用熔融钢渣倾倒的冲击力将性能调节材料 和钢渣进行混合；将混合的性能调节材料和钢渣在渣包中热闷8~24小时；对重构后的钢 渔采用P_式破碎机进行破碎，并进行磁选分离；最后粉磨至比表面积400~500m 2/kg，得到 活性钢渣微粉。该申请案将性能调节材料投放到钢渣包中与熔融钢渣进行混合，利用熔融 钢渣的余热使得两者在高温下发生化学反应，提高了转炉钢渣的水化与胶凝活性。但该申 请案利用余热对钢渣进行活化改性的整个过程操作繁琐，改性成本高，实用价值不高。
【发明内容】
[0006] 1.发明要解决的技术问题
[0007] 本发明的目的在于克服现有技术存在的：1)钢渣作为一种宝贵的资源，被大量堆 积未能得到有效利用；2)现有钢渣处理手段水资源消耗量大，投入成本高且污染环境的缺 陷，提供了一种液态钢渣在线改性方法；本发明未跟随目前热门的固态改质研发方向，直接 对熔融态钢渣进行热态改质，不仅充分利用了熔融态钢渣的余热，且由于本发明使用碳酸 盐物质对钢渣进行改性，符合钢铁冶金原理，能有效将碳酸盐分解成氧化物使钢渣得到改 性，且改性后高碱度钢渣能够大部分替代转炉造渣剂，使钢渣得到重复利用。
[0008] 2?技术方案
[0009] 为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
[0010] 本发明的一种液态钢渣在线改性方法，其步骤为：
[0011] 步骤一、在转炉、电炉、LF炉等冶金装置出渣的同时，按照不同的目的加入钢渣改 质剂，并将液态钢渣和钢渣改质剂在渣包中混合均匀，所述钢渣改质剂为一种或多种碳酸 盐物质，所述碳酸盐物质为碳酸盐化合物或碳酸盐矿物；
[0012] 步骤二、冷却步骤一所得混料，改性结束。
[0013] 更进一步地，步骤一所述的碳酸盐化合物为CaMg(C03)2、CaC0 3、MgC03、FeC03中的 一种或多种；所述的碳酸盐矿物为白云石、石灰石、菱镁矿、菱铁矿中的一种或多种。
[0014] 更进一步地，所述碳酸盐矿物的粒度均小于50mm。
[0015] 更进一步地，步骤一所述液态钢渣优选低磷转炉渣或精炼渣，所述的低磷转炉渣 中磷的质量百分数低于2 %，使用低磷转炉渣或精炼渣是为了降低钢渣磷负荷，该液态钢渣 的温度不低于1350°C，此处设定主要是为了保证钢渣的流动性。
[0016] 更进一步地，步骤一中钢渣改质剂占总混料的质量百分比为5. 0%~40. 0%，低 于5%则不能充分发挥改质剂功效，高于40. 0%则易导致钢渣的热量不能将碳酸盐完全分 解，造成改质剂的浪费，液态钢渣和钢渣改质剂同时加入渣包中，所述钢渣改质剂与液态钢 渣的加料速率之比等于钢渣改质剂与液态钢渣的质量之比，加料速度太慢会使钢渣热量被 浪费，加料过快易产生溅渣，导致生产事故。
[0017] 3?有益效果
[0018] 采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
[0019] (1)本发明的一种液态钢渣在线改性方法，将一种或多种碳酸盐物质混合，作为改 质剂改性钢渣，碳酸盐物质能够利用钢渣余热高效分解成氧化物，提高钢渣的碱度，使钢渣 改性，符合钢铁冶金的原理，改性后高碱度钢渣能够大部分替代转炉造渣剂，使钢渣得到重 复利用，具有循环利用的价值；
[0020] (2)本发明的一种液态钢渣在线改性方法，其改质剂原料来源充足，采购成本低， 降低了钢渣改性成本，便于推广应用；
[0021] (3)本发明的一种液态钢渣在线改性方法，整个改性过程没有任何水的参与，大大 节约了水资源。
【具体实施方式】
[0022] 为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
[0023] 实施例1
[0024] 本实施例的一种钢渣改质剂，包括如下质量百分比的组分：白云石25%、石灰石 40%、菱镁矿15%和菱铁矿20%。所述的碳酸盐矿物白云石、石灰石、菱镁矿和菱铁矿的粒 度均小于50mm，本实施例设定粒度小于50mm将有利于块状碳酸盐矿物内部受热分解。本实 施例中白云石、石灰石、菱镁矿用于调节液态钢渣的碱度和氧化镁含量，菱铁矿则用于调节 液态钢渣的熔点，其具体改质原理将在下文描述。本实施例的钢渣改质剂，原料来源充足， 采购成本低，降低了钢渣改性成本，便于推广应用。
[0025] 本实施例利用钢渣改质剂对液态钢渣进行改性的具体过程为：
[0026] 选取粒度小于50mm的白云石、石灰石、菱铁矿和菱镁矿，白云石、石灰石、菱铁矿 和菱镁矿的质量百分比为25% :40 % : 15 % :20%，并进行干燥混匀。申请人指出，本实施例 选取粒度小于50mm的碳酸盐矿物，是其在实际实践中多次尝试总结出来的。由于白云石、 石灰石、菱铁矿和菱镁矿是以固态形式与液态钢渣混合。投入的矿物块体积过大，势必会影 响其内部受热分解，这个原理冶金领域的人员都了解。也正是从这个角度出发，申请人不断 尝试，力求找到一个理想值，最终确定了 50mm这个点。碳酸盐矿物的粒度小于50mm，