专利名称：天然硅灰石的熔融及其用法的制作方法
技术领域：
本发明涉及非金属材料的深加工，是一种将天然硅灰石加热熔融制得熔融硅灰石的方法，产品主要应用于冶金和电焊条等行业。在冶金行业可用做钢水净化的炉外精练剂和钢水浇注的连铸保护渣；在电焊条行业，可用做电焊条涂料。
背景技术：
将天然硅灰石加热熔融制备熔融硅灰石的方法，在国内外均属首创技术，系由发明人研究、开发的新技术。目前，除本发明技术生产的产品外，市场上尚有少量用其他工业原料人工合成的硅灰石，而本发明技术在产品成本、产出率和熔融效果等方面较人工合成技术具有独特的优势。
发明内容
硅灰石是一种广泛存在于自然界中的非金属矿产，由于受其产地、结构和物相的限制，化学成分不稳定，物理性能也有很大的变化，不能满足冶金等一些行业较高的要求。本发明以一定组分的天然硅灰石为基料，根据不同产品的组成要求，与其他辅助原料混合后，一起加热熔融，其化学成分和物理性质都按要求发生了变化，化学组成达到了设计的理想值，性质更加稳定；物相的改变，使产品的使用性能发生了根本性变化，提高和改善了产品的综合使用效果。
用天然硅灰石熔融的方法制得的产品，可广泛用于钢铁冶炼和电焊条制造等行业。做为炉外精练的合成渣，它可以起到良好的脱磷、脱硫、去除三氧化二铝等杂质的效果，并减少环境污染，是一种新型、优质的炉外精练材料；做为连铸保护渣基料，它具有成分均匀稳定、熔化性能理想和成渣状态好等任何原料都不可替代的优势，从而使连铸保护渣充分地达到防止二次氧化、净化钢水、润滑结晶器壁、均匀冷却、防止钢坯表面裂纹等作用；做为电焊条涂料的基料，它具有成分稳定和良好的成渣性能，可提高电焊条的质量，达到理想的焊接效果。
虽然现有的人工合成硅灰石产品也能部分地用于钢铁冶炼和电焊条制造，但与天然硅灰石熔融制得的熔融硅灰石相比，具有产品成本高、产出率低、熔融效果差等缺点，使产品的应用受到了限制。本发明技术对于硅灰石矿产而言，扩大了应用渠道；对于使用行业来说，增加了原料的来源和选择，提高了原料和产品的性能。无论对于生产还是应用，不仅具有明显的经济效益，而且具有广泛和潜在的社会效益。
具体实施例方式
本发明根据目的产品对其组成成分的要求，以天然硅灰石为基料，适当添加少量其他辅料进行加热熔融。原料配方为原料名称 组分 含量％重量百分比基料天然硅灰石 CaSiO3≥70 50-100辅料硅石(石英) SiO2≥95 0-30石灰石或方解石 CaO≥50 0-30萤石CaF2≥80 0-20铝矾土 Al2O3≥80 0-10按照以上配方，可用冶金竖炉、转炉、电弧炉或池窑，以焦碳(或煤)、电、燃气(包括煤气、液化气和天然气)为加热能源，进行天然硅灰石的熔融。其具体做法是将原料粉碎成100毫米以下的颗粒或粉末，以使其充分接触，传热迅速，按各种产品的组成比例计算所需的对应原料用量，经计量的原料混合均匀后加入炉窑中，加热至1000-1600℃熔烧，原料中的碳酸盐、水分进行脱二氧化碳、脱水反应后，进行充分的化合。烧制成的熔融物料呈准玻璃态，冷却方式有两种一是水淬法，即将熔融体用冷水炸裂成小粒或小块，然后从水中捞出烘干；另一种方法是自然冷却或风冷。冷却后的产物经粉碎、筛分而得成品。
经上述配方和工艺生产的熔融天然硅灰石具有如下典型组成组分重量百分比SiO235-65CaO 25-55F-0-10Al2O30-10天然硅灰石的熔融方法，从研究到开发、生产，本发明人已经经历了近十年的历史，几年前产品已远销国际市场。几年来的生产实践表明设定的生产配方先进，选定的制造工艺合理，达到了预期的目的，产品质量稳定，使用效果良好。
以下用实例对本法做进一步的描述。
采用冶金竖炉生产。
实例1目标产品主要组分标准为SiO250-55％ CaO 44-49％选定的天然硅灰石成分为SiO250.02％，CaO 46.73％。将硅灰石和焦炭分别粉碎成10-60毫米和50-100毫米的颗粒，点燃冶金竖炉后，加入底焦，待底焦燃烧，把焦炭和物料分层加入，焦料比为1∶3.5。随着物料的融化，定量加入焦料，使之保持在理想的高度。热带窑温控制在1350-1600℃。融化的物料从出料口流出，经水淬后，晾晒(或烘干)、筛分，收得产品。
经检验，产品主要成分为SiO251.5％ CaO 44.5％。完全符合目标产品的标准要求。
本生产工艺也可以根据不同的需求，不经水淬，流出的熔融物料经自然冷却后，破碎(或磨粉)，收得产品。
实例2目标产品主要成分标准为SiO259-63％ CaO 35-58％ F-2.5-3.5％。
制备原料粒度10-60毫米。取天然硅灰石570份，石英330份，萤石100份，混合均匀。取焦炭330份，如实例1所述的工艺方法生产，即得产品。
产品经检验，主要成分为SiO259.82％ CaO 37.76％ F-3.16％，产品完全符合目标产品的标准要求。
实例3目标产品主要成分标准为SiO242-45％ CaO 47-49％ Al2O33-4％ F-3.5-4.5％。
制备原料粒度10-60毫米。取天然硅灰石880份，萤石100份，铝矾土20份，混合均匀。取焦炭330份，如实例1所述的工艺方法生产，即得产品。
经检验，产品主要成分为SiO243.76％ CaO 48.44％ Al2O33.31％ F-3.86％，产品完全符合目标产品的标准要求。
本专利产品也包括根据需要用电弧炉生产。
实例4目标产品主要成分标准为SiO250-55％ CaO 44-49％。
制备原料天然硅灰石粒度0-100毫米，加入电弧炉中。开启电弧炉，炉内温度逐渐升高至1000℃后，开始出现烧结，并随着温度升高开始融化，其中心温度保持在1450-1550℃，随着物料的融化逐步加入生料，使之保持在接近炉体边沿的高度。物料完全融化后，待融渣达到一定高度时，放出融渣。产品经水淬，凉晒(或烘干)，筛分即得产品。
产品经检验，主要成分为SiO252.13％ CaO 46.31％，符合目标产品的标准要求。
用电弧炉生产，也可以根据不同的需求，不经水淬，收得自然冷却的产品。即待熔融的物料满炉后，撤出电极。自然冷却后，撤除炉体，收得产品。
实例5目标产品主要成分标准为SiO248-51％ CaO 39-41％Al2O35-6％ F-1.5-2.5％。
制备原料粒度0-50毫米。按天然硅灰石∶铝矾土∶萤石＝84∶9∶5比例混合均匀，如实例4的工艺方法生产，即得产品。
产品经检验，主要成分为SiO250.31％ CaO 40.53％ Al2O35.74％F-1.98％，产品完全符合目标产品的标准要求。
本专利产品也包括根据需要采用转炉生产。
实例6目标产品主要成分标准为SiO259-63％ CaO 35-38％ F-2.5-3.5％。
制备原料粒度0-2毫米。按天然硅灰石∶石英∶萤石＝57∶33∶10的比例混合均匀，待转炉加热至1000℃后，根据炉体体积加入混合好的物料，关门，启动转炉，燃火升温。烧至窑内物料全部融化均匀后，停火，放料，水淬，晾晒(或烘干)，筛分，收得产品。
产品经检验，主要成分为SiO260.02％ CaO 35.89％ F-2.96％，产品完全符合目标产品的标准要求。
用转炉工艺生产，也可根据不同的要求，熔融产品不经水淬，出窑后自然冷却，收得产品。
实例7目标产品主要成分标准为SiO252-54％ CaO 41-43％。
制备原料粒度0-2毫米。按硅灰石I∶硅灰石II＝45∶55的比例混合均匀，如实例6的工艺方法生产，即得产品。
产品经检验，主要成分为SiO253.45％ CaO 42.37％，产品完全符合目标产品的标准要求。
本专利产品也包括根据需要采用池窑生产。
实例8目标产品主要成分标准为SiO242-45％ CaO 47-49％ Al2O33-4％ F-3.5-4.5％。
制备原料粒度小于100目，按天然硅灰石∶萤石∶铝矾土＝88∶10∶2的比例混合均匀，将池窑加热至1450℃后，投料，使窑温保持在物料融化的理想温度。熔融后物料从水眼自然流出，落入窑下水池中水淬，收集，晾晒(或烘干)，即得产品。
经检验，主要成分为SiO242.56％ CaO 47.93％ Al2O33.76％ F-3.82％，产品完全符合目标产品的标准要求。
用池窑生产产品，也可根据不同的要求，熔融物料不经水淬，出窑后，自然冷却，即得产品。
实例9目标产品主要成分标准为SiO259-63％ CaO 35-38％ CaF22.5-3.5％。
制备原料粒度小于60目，按天然硅灰石∶石英∶萤石＝75∶13∶12的比例混合均匀，按实例9的工艺方法生产，即得产品。
经检验，主要成分为Si0249.75％ CaO 38.56％ CaF26.31％，产品完全符合目标产品的标准要求。
权利要求
1.一种硅灰石的熔融方法，其特征为将天然硅灰石加热制得熔融硅灰石。其生产工艺为以天然硅灰石为基料，可按产品的成分组成要求按比例添加少量辅料，分别粉碎成粒径在6厘米以下的颗粒，混匀后加入炉窑中，加热至1000-1600℃烧制，经冷却、粉碎、筛分而成。
2.如权利1所述的硅灰石的熔融方法，其特征为制得的熔融硅灰石含有如下组分组分重量百分比SiO235-65CaO 25-55F-0-10Al2O30-10
3.如权利要求1所述的硅灰石的熔融方法，其特征为所用原料的重量百分比为原料名称 组分 含量％用量百分比基料天然硅灰石 CaSiO3≥70 50-100辅料硅石(石英) SiO2≥95 0-30石灰石或方解石 CaO≥50 0-30萤石 CaF2≥80 0-20铝矾土 Al2O3≥80 0-10
4.如权利要求1所述的硅灰石的熔融方法，其特征为所述的炉窑为冶金竖炉、电弧妒、转炉和池窑。
5.如权利要求1所述的硅灰石的熔融方法，其特征为制得的熔融硅灰石用于钢水净化的炉外精练剂、钢水浇注的连铸保护渣和电焊条涂料。
全文摘要
一种硅灰石的熔融方法，是用天然硅灰石为原料，可根据产品需要添加少量硅石、方解石、萤石等辅料，经粉碎、混匀后投入炉窑中，在1000－1600℃烧制，然后经冷却、粉碎、筛分而制得熔融硅灰石。产品可用做冶金炉外精练剂、连铸保护渣和电焊条涂料等。
文档编号C04B35/653GK1413949SQ0114139
公开日2003年4月30日 申请日期2001年10月25日 优先权日2001年10月25日
发明者张梦显, 门兆严 申请人:张梦显, 门兆严