本发明涉及一种钢渣回收利用技术，特别是指一种转炉钢渣免烧陶粒的制备方法。
背景技术：
一般来说，钢渣含有7～10％左右的铁质资源。为了更好地提取钢渣中的含铁资源，同时提高含铁资源的品位，我国很多企业采取湿法水洗球磨的工艺处理含铁资源相对较高的钢渣。钢渣水洗球磨泥就是采取湿法水洗球磨工艺提取金属铁、再经过磁选后余渣的沉淀物。钢渣水洗球磨泥细度小、易渗水，饱和含水率约为30％。由于钢渣具有一定的胶凝性，因此钢渣水洗球磨泥难以脱水，干燥后又容易板结，从而导致难以运输和堆放，严重污染了生产现场。如何解决水洗球磨泥的堆存、利用难题成为了一项重要而迫切的工作。
钢渣水洗球磨泥与未水洗钢渣尾渣相比，其P2O5和铁含量有所降低，但是CaO、SiO2、Al2O3、SO3和碱度有所增加，总体化学成分相差无几。因此，钢渣水洗球磨泥是比钢渣尾渣更适合做陶粒的原料。钢渣水洗球磨泥是转炉钢渣经湿法球磨、磁选处理后的副产品，其水硬胶凝活性较低，早期强度较好，后期强度偏低，如果不进行合理利用，大量的污泥将对环境造成污染，同时占用大量的土地，对钢铁企业的清洁生产和环境保护将非常不利。
高炉瓦斯灰是炼铁过程中由高炉煤气携带出的炉尘，它由高炉炉料粉末和在高温区激烈反应而产生的微粒组成，是钢铁企业主要固体排放物之一。瓦斯灰的化学成分比较复杂，除铁之外还有许多未燃烧完全的炭，以及铅、锌、铋、铜、铟、镉、砷及轻质碱金属氧化物。瓦斯灰粒径小，密度小，干燥后极易飘散于大气中，在空气中易于形成成分复杂、人体危害性较大的飘尘，对人体造成危害。瓦斯灰中含有铁、炭和少量有色金属，属宝贵的二次资源，若不能有效治理和利用，不仅造成资源的浪费，且对环境造成极大的污染。对瓦斯灰进行综合利用，不仅具有良好的经济效益，同时具有很高的环境效益和社会效益。
目前我国废旧耐火材料的再处理应用还是采用比较粗放的方式，比如当做垃圾进行掩埋、降级利用等。一方面低级的处理方式会占用大量土地造成资源的极大浪费，另一方面也造成了严重的环境污染。
如果能将转炉钢渣水洗球磨泥加以利用制作成免烧陶粒，即可解决其堆存、利用难题，又能实现经济效益和环境效益的双赢。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种转炉钢渣免烧陶粒的制备方法，以转炉钢渣水洗球磨泥作为原料制备免烧陶粒，解决目前转炉钢渣水洗球磨泥的堆存、利用难题，提高转炉钢渣利用的附加值。
为实现上述目的，本发明所提供的转炉钢渣免烧陶粒的制备方法，包括以下步骤：
1)按质量计称取原料，包括：转炉钢渣水洗球磨泥15～45份、高炉瓦斯灰5～15份、粉煤灰25～45份、粘土9～25份、水泥1～5份、铝粉1～5份；
2)将原料混合研磨成100～250目粉末状混合物料；
3)将混合物料放入成球装置，加水8～10质量份，启动成球装置使物料成为球形，得到直径为5～12mm的料球；
4)将所得料球送入干燥系统进行干燥，提升料球温度至60～70℃；再送入烘干炉进行烘干，烘干炉温度125～250℃，烘干时间90～110min，经冷却后即得钢渣免烧陶粒。
优选地，所述高炉瓦斯灰是高炉煤气携带出的原料粉尘及高温区激烈反应而产生的微粒经湿式或干式除尘而得到的产物，其主要化学成分按质量计为TFe(总铁)：28.2～32.3％，C：18.5～24.4％，Zn：6.2～10.1％，CaO：4.0～5.5％，SiO2：3.5～5.4％，Al2O3：3.7～5.5％。
优选地，所述粘土为废旧粘土质耐火材料经过分拣、破碎后所得的一种粉体材料，其塑性指数小于10。该种粉体材料用作陶粒的粘土，可回收利用废旧粘土质耐火材料，有利于废旧耐火材料的资源化利用，避免掩埋处理所产生的环境污染。
优选地，所述粉煤灰的为煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，其主要成分为Al2O3：23～38％、SiO2：38～54％、Fe2O3：4～16％、CaO：3～10％。
优选地，步骤2)中，混合研磨的顺序为：先将各原料组分全部加入搅拌机里，搅拌15～18min以混匀得到混合物料；再采用研磨机对混合物料进行研磨，得到粉末状混合物料。进一步地，所述搅拌机进行搅拌时的转速为200～250r/min。
优选地，为降低陶粒产品的堆积密度，所述的转炉钢渣水洗球磨泥的金属铁质量含量≤1％。
优选地，所述水泥是强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，采用普通水泥有利于节省生产成本。
优选地，所述铝粉由铝箔经粉磨制得，其粒度为300～400目。
优选地，步骤1)中，所述原料还包括作为增强剂的超细高炉矿渣粉，由粒化高炉矿渣粉磨而成。
本发明的有益效果是：
1)将转炉钢渣水洗球磨泥、高炉瓦斯灰、粉煤灰、粘土等作为合成免烧陶粒的原料，使得转炉钢渣水洗球磨泥等工业废料得以回收利用，而且有效降低了保温免烧陶粒的生产成本，同时使转炉钢渣水洗球磨泥等工业废料得到资源化利用；
2)采用免烧工艺制备陶粒，能节省大量能源；
3)有效防止了转炉钢渣水洗球磨泥的无序外排而造成的环境污染与生态破坏，有利于生态文明建设；
4)该生产方法工艺简单，节能环保，成本低廉，陶粒性能良好，提高了钢渣利用的附加值。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
本实施例所提供的转炉钢渣免烧陶粒的制备方法，包括以下步骤：
1)按质量计称取原料：转炉钢渣水洗球磨泥35份、高炉瓦斯灰5份、粉煤灰30份、粘土20份、水泥5份、铝粉5份；其中，转炉钢渣水洗球磨泥金属铁含量≤1％；高炉瓦斯灰是高炉煤气携带出的原料粉尘及高温区激烈反应而产生的微粒经湿式或干式除尘而得到的产物，其主要化学成分为TFe：28.2％、C：24.4％、Zn：6.2％、CaO：4.0％、SiO2：3.5％、Al2O3：3.7％；粘土为废旧粘土质耐火材料经过分拣、破碎后所得的一种粉体材料，塑性指数是9；粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，其主要成分为Al2O3：23％、SiO2：54％、Fe2O3：13％、CaO：10％；铝粉由铝箔经粉磨制得，其粒度为300目。
2)将原料在研磨机中混磨成150目粉末，然后在搅拌机里搅拌15min，搅拌速度为200r/min，混匀得混合物料；
3)将混合物料放入成球盘，转动成球盘，喷雾加水，加水质量为10份，使物料成球形，成球料球直径为5mm；
4)将所得球形生料进入干燥系统，提升生料球温度至65℃后，再进行烘干，烘干炉温度200℃，烘干时间100min，经冷却后即得钢渣免烧陶粒。
在获取所述转炉钢渣水洗球磨泥制备的保温免烧陶粒之后，对保温免烧陶粒的堆积密度、抗压强度和1h吸水率等性能指标进行测量，其堆积密度为422kg/m3，筒压强度为3.7MPa，1h吸水率为3.25％，各项性能指标优良。同时，由于本实施例使用了35份的转炉钢渣水洗球磨泥，使得转炉钢渣水洗球磨泥的利用率得以提高，从而能够有效降低免烧陶粒生产成本，而且生产出的免烧陶粒性能优良，保温性能好。
实施例2
本实施例所提供的转炉钢渣免烧陶粒的制备方法，包括以下步骤：
1)按质量计称取原料：转炉钢渣水洗球磨泥30份、高炉瓦斯灰5份、粉煤灰34份、粘土21份、水泥5份、铝粉4份；其中，转炉钢渣水洗球磨泥金属铁含量≤1％；高炉瓦斯灰是高炉煤气携带出的原料粉尘及高温区激烈反应而产生的微粒经湿式或干式除尘而得到的产物，其主要化学成分为TFe：32.1％、C：18.5％、Zn：6.5％、CaO：4.5％、SiO2：4.0％、Al2O3：3.8％；粘土为废旧粘土质耐火材料经过分拣、破碎后所得的一种粉体材料，塑性指数是8；粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，其主要成分为Al2O3：24％、SiO2：52％、Fe2O3：16％、CaO：8％；铝粉由铝箔经粉磨制得，其粒度为400目。
2)将原料在研磨机中混磨成200目粉末，然后在搅拌机里搅拌15min，搅拌速度为200r/min，混匀得混合物料；
3)将混合物料放入成球盘，转动成球盘，喷雾加水，加水质量为10份，使物料成球形，成球料球直径为8mm；
4)将所得球形生料进入干燥系统，提升球团(即料球)温度至60℃后，再进行烘干，烘干炉温度200℃，烘干时间90min，经冷却后即得钢渣免烧陶粒。
在获取转炉钢渣水洗球磨泥制备的保温免烧陶粒之后，对保温免烧陶粒的堆积密度、抗压强度和1h吸水率等性能指标进行测量，其堆积密度为463kg/m3，筒压强度为4.4MPa，1h吸水率为1.57％，各项性能指标优良。同时，由于本实施例使用了30份的转炉钢渣水洗球磨泥，使得转炉钢渣水洗球磨泥的利用率得以提高，从而能够有效降低免烧陶粒生产成本，而且生产出的免烧陶粒性能优良，保温性能好。
实施例3
本实施例所提供的转炉钢渣免烧陶粒的制备方法，包括以下步骤：
1)按质量计称取原料：转炉钢渣水洗球磨泥25份、高炉瓦斯灰15份、粉煤灰34份、粘土21份、水泥5份、铝粉3份；其中，转炉钢渣尾渣金属铁含量≤1％；高炉瓦斯灰是高炉煤气携带出的原料粉尘及高温区激烈反应而产生的微粒经湿式或干式除尘而得到的产物，其主要化学成分为TFe：30.1％、C：23.5％、Zn：7.1％、CaO：5.0％、SiO2：4.1％、Al2O3：4.8％；粘土为废旧粘土质耐火材料经过分拣、破碎后所得的一种粉体材料，塑性指数是9；粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，其主要成分为Al2O3：37％、SiO2：51％、Fe2O3：9.0％、CaO：8.0％；铝粉由铝箔经粉磨制得，其粒度为350目。
2)将原料在研磨机中混磨成100目粉末，然后在搅拌机里搅拌16min，搅拌速度为250r/min，混匀得混合物料；
3)将混合物料放入成球盘，转动成球盘，喷雾加水，加水质量为10份，使物料成球形，成球料球直径为5mm；
4)将所得球形生料进入干燥系统，提升球团温度至65℃后，再进行烘干，烘干炉温度200℃，烘干时间100min，经冷却后即得钢渣免烧陶粒。
在获取所述转炉钢渣水洗球磨泥制备的保温免烧陶粒之后，对保温免烧陶粒的堆积密度、抗压强度和1h吸水率等性能指标进行测量，测量其堆积密度为437kg/m3，筒压强度为3.7MPa，1h吸水率为1.51％，各项性能指标优良。同时，由于本实施例使用了25份的转炉钢渣水洗球磨泥，使得转炉钢渣水洗球磨泥的利用率得以提高，从而能够有效降低免烧陶粒生产成本，而且生产出的免烧陶粒性能优良，保温性能好。
实施例4
本实施例所提供的转炉钢渣免烧陶粒的制备方法，包括以下步骤：
1)按质量计称取原料：转炉钢渣水洗球磨泥15份、高炉瓦斯灰8份、粉煤灰45份、粘土21份、水泥5份、铝粉1份；其中，转炉钢渣尾渣金属铁含量≤1％；高炉瓦斯灰是高炉煤气携带出的原料粉尘及高温区激烈反应而产生的微粒经湿式或干式除尘而得到的产物，其主要化学成分为TFe：28.3％、C：18.9％、Zn：6.7％、CaO：4.9％、SiO2：4.0％、Al2O3：4.1％；粘土为废旧粘土质耐火材料经过分拣、破碎后所得的一种粉体材料，塑性指数是7；粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，其主要成分为Al2O3：25％、SiO2：39.5％、Fe2O3：12.7％、CaO：9.0％；铝粉由铝箔经粉磨制得，其粒度为300目。
2)将原料在研磨机中混磨成200目粉末，然后在搅拌机里搅拌18min，搅拌速度为225r/min，混匀得混合物料；
3)将混合物料放入成球盘，转动成球盘，喷雾加水，加水质量为10份，使物料成球形，成球料球直径为8mm；
4)将所得球形生料进入干燥系统，提升生料球温度至65℃后，再进行烘干，烘干炉温度150℃，烘干时间105min，经冷却后即得钢渣免烧陶粒。
在获取所述转炉钢渣水洗球磨泥制备的保温免烧陶粒之后，对保温免烧陶粒的堆积密度、抗压强度和1h吸水率等性能指标进行测量，其堆积密度为519kg/m3，筒压强度为4.7MPa，1h吸水率为2.28％，各项性能指标优良。本实施例中，由于使用了15份的转炉钢渣水洗球磨泥，使得转炉钢渣水洗球磨泥的利用率得以提高，从而能够有效降低陶粒生产成本，而且生产出的免烧陶粒性能优良，保温性能好。
实施例5
本实施例所提供的转炉钢渣免烧陶粒的制备方法，包括以下步骤：
1)按质量计称取原料：转炉钢渣水洗球磨泥20份、高炉瓦斯灰15份、粉煤灰44份、粘土15份、水泥3份、铝粉1份；其中，转炉钢渣尾渣金属铁含量≤1％；高炉瓦斯灰是高炉煤气携带出的原料粉尘及高温区激烈反应而产生的微粒经湿式或干式除尘而得到的产物，其主要化学成分为TFe：30.1％、C：23.5％、Zn：10.1％、CaO：5.4％、SiO2：4.1％、Al2O3：4.8％；粘土为废旧粘土质耐火材料经过分拣、破碎后所得的一种粉体材料，塑性指数是9；粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，其主要成分为Al2O3：37％、SiO2：51％、Fe2O3：4.0％、CaO：3.0％；铝粉由铝箔经粉磨制得，其粒度为400目。
2)将原料在研磨机中混磨成250目粉末，然后在搅拌机里搅拌15min，搅拌速度为200r/min，混匀得混合物料；
3)将混合物料放入成球盘，转动成球盘，喷雾加水，加水质量为9份，使物料成球形，成球料球直径为10mm；
4)将所得球形生料进入干燥系统，提升球团温度至70℃后，再进行烘干，烘干炉温度125℃，烘干时间100min，经冷却后即得钢渣免烧陶粒。
在获取所述转炉钢渣水洗球磨泥制备的保温免烧陶粒之后，对保温免烧陶粒的堆积密度、抗压强度和1h吸水率等性能指标进行测量，其堆积密度为594kg/m3，筒压强度为6.7MPa，1h吸水率为3.01％，各项性能指标优良。同时，本实施例由于使用了20份的转炉钢渣水洗球磨泥，使得转炉钢渣水洗球磨泥的利用率得以提高，从而能够有效降低陶粒生产成本，而且生产出的免烧陶粒性能优良，保温性能好。
实施例6
本实施例所提供的转炉钢渣免烧陶粒的制备方法，包括以下步骤：
1)按质量计称取原料：转炉钢渣水洗球磨泥45份、高炉瓦斯灰5份、粉煤灰25份、粘土9份、水泥1份、铝粉5份；其中，转炉钢渣尾渣金属铁含量≤1％；高炉瓦斯灰是高炉煤气携带出的原料粉尘及高温区激烈反应而产生的微粒经湿式或干式除尘而得到的产物，其主要化学成分为TFe：30.1％、C：23.5％、Zn：7.1％、CaO：5.0％、SiO2：4.1％、Al2O3：5.5％；粘土为废旧粘土质耐火材料经过分拣、破碎后所得的一种粉体材料，塑性指数是9；粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，其主要成分为Al2O3：37％、SiO2：51％、Fe2O3：9.0％、CaO：8.0％；铝粉由铝箔经粉磨制得，其粒度为300目。
2)将原料在研磨机中混磨成200目粉末，然后在搅拌机里搅拌15min，搅拌速度为200r/min，混匀得混合物料；
3)将混合物料放入成球盘，转动成球盘，喷雾加水，加水质量为8份，使物料成球形，成球料球直径为12mm；
4)将所得球形生料进入干燥系统，提升球团温度至65℃后，再进行烘干，烘干炉温度250℃，烘干时间110min，经冷却后即得钢渣免烧陶粒。
在获取所述转炉钢渣水洗球磨泥制备的保温免烧陶粒之后，对保温免烧陶粒的堆积密度、抗压强度和1h吸水率等性能指标进行测量，其堆积密度为652kg/m3，筒压强度为7.2MPa，1h吸水率为3.25％，各项性能指标优良。同时，本实施例由于使用了45份的转炉钢渣水洗球磨泥，使得转炉钢渣水洗球磨泥的利用率得以提高，从而能够有效降低陶粒生产成本，而且生产出的免烧陶粒性能优良，保温性能好。
实施例7
为提高免烧陶粒的强度，本实施例在实施例6的基础上添加增强剂超细高炉矿渣粉，所提供的转炉钢渣免烧陶粒的制备方法，包括以下步骤：
1)按质量计称取原料：转炉钢渣水洗球磨泥45份、高炉瓦斯灰5份、粉煤灰25份、粘土9份、水泥1份、铝粉5份、增强剂5份；其中，转炉钢渣尾渣金属铁含量≤1％；高炉瓦斯灰是高炉煤气携带出的原料粉尘及高温区激烈反应而产生的微粒经湿式或干式除尘而得到的产物，其主要化学成分为TFe：30.1％、C：23.5％、Zn：7.1％、CaO：5.0％、SiO2：4.1％、Al2O3：5.5％；粘土为废旧粘土质耐火材料经过分拣、破碎后所得的一种粉体材料，塑性指数是9；粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，其主要成分为Al2O3：37％、SiO2：51％、Fe2O3：9.0％、CaO：8.0％；铝粉由铝箔经粉磨制得，其粒度为300目；增强剂为超细高炉矿渣粉，由粒化高炉矿渣粉磨而成，其比表面积为1000kg/m2。
2)将原料在研磨机中混磨成200目粉末，然后在搅拌机里搅拌15min，搅拌速度为200r/min，混匀得混合物料；
3)将混合物料放入成球盘，转动成球盘，喷雾加水，加水质量为8份，使物料成球形，成球料球直径为5mm；
4)将所得球形生料进入干燥系统，提升球团温度至65℃后，再进行烘干，烘干炉温度250℃，烘干时间110min，经冷却后即得钢渣免烧陶粒。
在获取所述转炉钢渣水洗球磨泥制备的保温免烧陶粒之后，对保温免烧陶粒的堆积密度、抗压强度和1h吸水率等性能指标进行测量，其堆积密度为552kg/m3，筒压强度为12.7MPa，1h吸水率为2.36％，各项性能指标优良。同时，本实施例由于使用了45份的转炉钢渣水洗球磨泥，使得转炉钢渣水洗球磨泥的利用率得以提高，从而能够有效降低陶粒生产成本，而且生产出的免烧陶粒性能优良，保温性能好。