专利名称:炼钢渣的利用方法
本发明涉及炼钢过程中大量产生，但处理却极其困难的炼钢渣的有效利用方法，更详细地说，是涉及将炼钢渣用作污泥硬化剂、土质改良剂或造粒和团矿粘结剂的方法。
炼钢渣里含有2CaO.Al2O3，F.CaO，F.Mgo，2CaO.Fe2O3，4CaO.Al2O3.Fe2O3，Fe2O3，Fe3O4和FeO等。
目前，这种炼钢渣，收容在渣罐里约20分钟-12小时后排出。但是，如果渣温达200-300℃左右，2CaO.SiO2由于β→
的转变过程而膨胀破坏，因此无有效利用方法，大部分被用作填平材料而废弃。
另一方面，在污泥硬化作业，或软质土壤改良中采用水泥，其缺点是，需用量很大因而成本很高，此外，以水泥或水泥和膨润土作粘结剂，将可塑性差的粉状铁矿石做成粒状或球团时，如果大量添加这种粘结剂，就需要很长时间才能达到硬化。而且，如果添加量过多，会降低生铁的品位。
本发明的目的是将上述炼钢渣这种未能利用的自然资源给予有效地利用，具体说，在这种炼钢渣中加入各种经过精细粉碎的添加物，使之具有潜在水硬性，即一旦加水混匀即硬化的性质，用作污泥硬化剂，土质改良剂或造粒和球团矿粘接剂。
为了达到上述目的，本发明采用以下方法;在熔融状炼钢渣中，添加重量百分比为5-30%的由一种或多种下列物质硅酸盐质岩石、矿物或其风化物、异极矿、玻璃碴、铸造废砂、煤灰、废砖、红泥、火山喷出物、高炉渣、脱硅渣，氧化铁等组成的改良剂，使其发生熔融反应，然后水渣化，从其水渣化物中除去铁份，在除去铁份的水渣化物中添加重量百分比为3-5%的石灰和(或)石膏，并混合粉碎，或者将上述除去铁份的炼钢渣的水渣化物和上述同量的石灰和(或)石膏分别粉碎后再进行混合，用作污泥硬化剂、土质改良剂或造粒和球团矿的粘结剂。
本发明中，首先在熔融状态的炼钢渣里，添加由一种或多种下列物质硅酸盐质的岩石、矿物或其风化物，异极矿，玻璃碴、铸造废砂、煤灰、废砖、红泥、火山喷出物、高炉渣、脱硅渣，氧化铁等组成的改良剂，利用熔融渣的显热引起熔融反应。由于添加了这种改良剂，炼钢渣的矿物组成从α～β-2CaO.SiO2主体转变成2CaO.Mgs.2SiO主体，而且融点和粘性降低，因而水渣化率升高，从而有可能通过水渣化处理生产玻璃主体物。
添加这种改良剂的方法(1)熔炼开始或中途投入精炼炉内。
(2)出钢后投入精炼炉内。
(3)在精炼炉排渣时，投入排渣流。
(4)在远离熔渣流的落下位置投入，在该位置，来自熔炼炉的熔渣落入排渣罐。
(5)作为垫渣的代用品预先放入排渣罐中。
(6)其投入形式为在排渣罐内与熔渣成夹层结构。
此外，还可以采用缩管状物(lance pipe)和发泡气体一起将改良剂投入的方法。改良剂的加入量考虑为5%(重量)-30%(重量)是基于以下原因。
这种情况下，改良剂的添加量小于5%(重量)时，在矿物组成的改良，以及降低融点或粘性等方面没有显示出特殊的效果，因此，添加量最低取5%(重量);从工作效率和经济观点来看，希望利用熔融状炼钢渣所具有的显热来进行熔融反应，因此从这个意义来看，添加量最高取30%(重量)。
如上所述，在本发明中，添加改良剂使之发生熔融反应后，一般利用水冷却系统进行急冷处理，再用磁力分选分离回收其中含有的铁份，在其残余物中添加石灰和(或)石膏并混合、粉碎，或者分别粉碎后再混合，在这种情况下，石灰和石膏的添加量最低取3%(重量)，如果不这样，硬化时间需要很长，而且最大硬化度也很低，即使改良剂的添加量超过5%(重量)，硬化性能也没有太大的变化，与尽可能多地利用炼钢渣的本发明目的相反，用作造粒或球团矿的粘接剂时，得到的粒块和球团矿的品位降低，因此改良剂的添加量小于5%是合理的。
以下示出为确认本发明的作用及效果而进行的实验及其结果。
表1示出实验用试样的化学分析值和性能。
上述表1中示出炼钢
(A).(B).(C)进行脱铁处理后的分析值。
以下表2示出使用上述各试样，按不同重量的混合比所制取的每一种样品的混合比。
表2
表2示出的用塞氏(Seger cone)测温法测得的各种试样的熔点示于表3。
表3。
将上述试样放在恒温干燥器(105-110℃)中保持24小时以上，将干燥后的每一种试样500克放入电熔氧化镁坩锅里，在硅碳棒电炉(保持在1550℃)中再熔解，然后取出炉外，在水中冷却、制成水渣，干燥后，使之粉碎至200目以下，添加3%(重量)的石灰混合，加水混匀后放入乙烯树脂袋中密封，检查硬化情况，在表4中示出。
表4
◎表示手感非常硬○表示硬。
△表示有点硬。
×表示不硬。
此外，用作试样的水渣化渣很快变成粘结状态，约2-10分钟后开始硬化。
如上所述，由于添加硅酸盐质的岩石、矿物等，就会使炉渣的固化温度降低，而且2CaO.SiO2的结晶也少，由于水渣处理推进了玻璃化。而且比单一炼钢渣的硬化更快。
实施例实施例1将表2列出之试样、水泥、石灰、石膏粉碎至200网目以下，然后加到含水分为30.5%的污泥(高岭土、微晶高岭土和α-石英主体)中，用灰浆搅拌钵混合。用捣锤将它们分三层填入土质试验模型里，并在潮湿情况下养护一个月。经历这些过程后，检查其抗压强度，结果列入以下表5。
表5
＊1，＊2.为高炉渣粉注表5中，污泥、普通水泥、生石灰、石膏及试样的添加量均为重量百分比。表示硬化状况的O、△、X等符号的表示意义与上述表4一样。
表6
实施例2将没有可塑性、松散的粉矿(粒度分布示于表6)制成球团矿，作为原料使用的粘结剂来研究。表7给出试样的混合比例。
首先作为预备试验，使用混凝土压缩试验机(100吨)以小块的形式成型(32×35mm，成型压为1吨/厘米2，添加水分为4.5%)，测定各计时下的抗压强度，结果示于表8中。
将充分混合的料用团矿机(50×50×32毫米，添加水分为5%线压为3.3吨/厘米)制成团矿，测定其团矿的合格率和抗压强度，结果在表9中示出。
表7
表7(续)
表7中的试样号与表2中的号相同。
表7示出的混合物料，用球磨机粉碎到3100±30厘米2/克。
表9
＊1表示在团块
标有箭头方向上加压直至破坏的强度。
＊2表示试样从1米高跌落到厚10毫米的铁板上，破裂成1/2时的跌落次数。
表9左边的数与表8左边的数相同。
实施例3在下表10示出的粉矿中，以上述表8同样的配比，加入作为粘结剂用的炼钢渣粉碎物、普通水泥、膨润土等。边撒水，边造粒，形成直径为10-15毫米的颗粒，表11示出其造粒性和下落强度等的测得结果。
表10
表11
＊1在三天后，样品从高1米跌落到10毫米厚的铁板上，破裂成一半的跌落次数。
＊2在三天后的抗压强度。
上述表11左边的序号No与表8左边的NO.一致。
如上所述，按照本发明，由于往熔融状炼钢渣里添加由硅酸盐质岩石组成的改良剂，使之发生熔融反应，如表3所示，熔融温度降低，同时粘度也下降，因此在处理中冷却并硬化的炼钢渣量减少，而且水冷等的急冷处理也容易进行，而急冷炼钢渣量增加。其结果是，急冷处理炼钢渣中的玻璃生成量增加。表4示出精磨情况下其自身的硬化性质。
此外，在具体的实施例中，根据示出实施例1结果的表5可看出，处理过的炼钢渣粉，石灰和(或)石膏的混合物，经过一天以后开始变得非常硬，30天后的抗压强度比高炉渣高，足以用作污泥的硬化剂。
实施例2是将本发明用于制造球团矿方面的例子。由表9和表10示出的结果，我们发现，与以前使用水泥作粘结剂的方法相比，早期的强度是足够的。这一结果说明，使用水泥时经过长时间后，强度提高，这是可行的，而用团矿机制成团矿后，起模和运输机运送时却易破坏这一缺点可以得到解决。将粉矿作成球团时用作粘结剂，如实施例3的表11所示，如果利用本发明方法就能制成造粒性好并且有足够强度的团矿。
因此，通过本发明可以有效地利用作为工业废物或未加利用自然资源的炼钢渣。很容易做到污泥硬化和土质改良，在用作团矿和造粒粘结剂时，我们发现，少量添加(该添加量不会引起品位下降)会得到早期有足够硬化性能的结果。
权利要求
1.炼钢渣的利用方法，其特征在于，在熔融的炼钢渣中加入5-30%(重量)至少由一种以上的下列物质硅酸盐质的岩石，矿物或其风化物、异极矿、玻璃碴、铸造矿砂、煤灰、废砖、红泥、火山喷出物、高炉渣、脱硅渣、氧化铁等组成的改良剂，使之发生熔融反应，急冷处理，随后再进行脱铁处理得到处理过的炼钢渣，在这种处理炼钢渣中加入3-5%(重量)的石灰和(或)石膏，然后混合粉碎，或者，将该处理炼钢渣，石灰和(或)石膏分别粉碎后再混合，石灰和石膏的加入量与上述相同为3-5%(重量)。
2.根据权利要求
(1)所述之炼钢渣的利用方法，其特征在于，将上述混合粉碎物或粉碎后的混合物用作污泥硬化剂或土质改良剂。
3.根据权利要求
(1)所述之炼钢渣的利用方法，其特征在于，将上述混合粉碎物或粉碎后的混合物用作造粒和团矿的粘结剂。
专利摘要
涉及炼钢渣的利用方法。在熔融状的炼钢渣中添加由一种以上的下列物质硅酸盐质的岩石，矿物或其风化物、异极矿、玻璃碴、铸造矿砂、煤灰、废砖、红泥、火山喷出物、高炉渣、脱硅渣、氧化铁等组成的改良剂，使之发生熔融反应，急冷处理，随后再进行脱铁处理得到处理炼钢渣，在其中加入石灰和(或)石膏，混合粉碎或将该处理炼钢渣，石灰和(或)石膏分别单独粉碎然后再混合，将所得之混合物用作污泥硬化剂、土质改良剂、造粒和团矿的粘接剂等。
文档编号C04B5/00GK85105246SQ85105246
公开日1987年1月7日 申请日期1985年7月9日
发明者泊正雄, 利光孝司, 城后浩之, 吉森寿太郎 申请人:日本磁力选矿株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan