一种回收转炉熔融态钢渣以生产混凝土掺合料的方法技术

本发明专利技术公开了一种回收转炉熔融态钢渣以生产混凝土掺合料的方法，属于钢渣资源综合利用技术领域。本发明专利技术将转炉前期熔融态钢渣倾倒于熔炉中，并在倾倒过程中添加还原剂；经搅拌混匀后静置0.5～1.0h，然后将熔融态钢渣经水淬或风淬快速降温，剩余的固态钢块返回到转炉中，最后将烘干的钢渣粉磨成混凝土掺合料。本发明专利技术使用硅铁作为还原剂，硅与铁氧化物的反应伴随大量热产生，满足了整个还原调质过程的热量补给；并采用水淬或风淬快速降温，可以提高钢渣的水化和胶凝活性。本发明专利技术实现了熔融态钢渣的全面回收利用，不仅解决了钢渣的排放问题，还可以降低混凝土的生产成本，具有较好的经济和环境效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钢渣资源综合利用
，更具体地说，涉及一种回收转炉熔融态钢渣以生产混凝土掺合料的方法。
技术介绍
近年来，随着中国钢产量的不断攀升，作为炼钢过程中的副产品，钢渣的产量也急剧增长。2015年中国钢渣产量超过1亿吨，但其利用率却仅为40％。大量的钢渣常年露天存放，不仅占用大量土地，而且钢渣中含有可溶性铬离子等有害元素，污染地表和地下水源，危害人们的生活。此外，目前世界正面临资源短缺的困境，钢渣已成为一种资源，对钢渣进行资源化大规模有效利用意义重大。中国转炉钢渣约占钢渣总量的65％，因此对转炉钢渣的处理应用非常重要。转炉冶炼倾倒的熔融态钢渣，具有丰富的高温热资源、金属资源以及CaO、SiO2、Al2O3等有用成分。目前，转炉钢渣除了少部分返回冶金流程再利用外，主要还是先通过冷却介质将钢渣从热态转变成冷态，然后再加以利用。一般为对熔融态钢渣先采用冷却处理，再进行磁选回收金属，这种加工工艺流程简单、成本较低、机械化程度较高，但易产生废水、粉尘而污染环境，而且也容易造成钢渣高温资源、铁氧化物以及尾渣资源的浪费，属于附加值较低的处理工艺，导致钢渣资源流失比例很大。将转炉钢渣应用于水泥生产可以对钢渣资源实现有效再利用，附加值较高，不失为一种好的钢渣资源回收利用方案，但目前用于水泥生产的钢渣量还不足钢渣总排放量的3％，远远低于钢渣在其他领域内的利用量，制约钢渣在水泥工业中应用的主要原因如下：(1)、转炉终渣中游离氧化钙含量较高，早期活性较差，其体积安定性存在隐患；(2)、转炉终渣中氧化镁含量为7％～9％，钢渣冷却后存在方镁石矿相，无活性；(3)、钢渣中的铁氧化物含量较高，含有的非活性含铁相导致粉磨制备环节的能耗居高不下。钢渣的化学成分与水泥熟料接近，具有一定的水化活性，如果能有效改善钢渣安定性，激发其潜在活性，就可以将钢渣大量应用于水泥、混凝土领域，提高钢渣的资源回收利用率。经检索，中国专利申请号：2011103261071，授权日为2013年1月23日，专利技术创造名称为：一种热态保温处理钢渣制备类水泥熟料的工艺方法，该申请案是将来自转炉的高温液态钢渣与改质剂混合，再进行保温处理，最后快速冷却到常温，得到类水泥熟料。该申请案虽然在一定程度上解决了钢渣的安定性和活性低的问题，但是没有考虑到钢渣中的氧化镁和氧化铁含量较高的问题，这对于钢渣的活性以及进一步的粉磨都存在了限制。又如中国专利申请号：2009100396046，授权日为2011年4月27日，专利技术创造名称为：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，将混合的改质剂和钢渣在渣包中热闷8～24小时，再进行破碎磁选，最后粉磨得到钢渣微粉。该申请案虽然能够提高转炉钢渣的水化和胶凝活性，但是没有考虑到渣中的氧化镁含量较高以及铁氧化物的回收，而且对渣的处理周期较长。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术针对目前熔融态钢渣回收利用存在的以上不足，提供了一种回收转炉熔融态钢渣以生产混凝土掺合料的方法；本专利技术利用转炉双渣留渣法的一倒渣，通过添加硅铁来解决钢渣中金属资源的回收，最后将烘干的改质渣粉磨成性能优良、安定性合格的混凝土掺合料，实现了钢渣的附加值利用；在将钢渣变废为宝的同时，也降低了混凝土的生产成本、提高钢铁企业综合效益，而且还可以减少环境污染，维持生态系统的良性循环，实现社会、经济和环境的共赢。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种回收转炉熔融态钢渣以生产混凝土掺合料的方法，其步骤为：步骤一、将转炉前期熔融态钢渣倾倒于熔炉中，并在倾倒过程中添加还原剂，经搅拌混匀后将钢渣静置0.5～1h；步骤二、将静置后的钢渣采用水淬或风淬法冷却至室温，然后将钢渣烘干，剩余的固态钢块返回到转炉中；步骤三、将烘干的钢渣粉磨成混凝土掺合料。更进一步地，所述还原剂为硅铁。更进一步地，生产混凝土掺合料的原料包括质量百分比为90％～95％的转炉前期熔融态钢渣和5％～10％的还原剂。更进一步地，所述的转炉前期熔融态钢渣包括如下质量百分比的组分：CaO，30～50％；SiO2，15～30％；FeO，10～30％；MgO，1～5％；Al2O3，1～5％，其余为不可避免的杂质。更进一步地，所述的转炉前期熔融态钢渣为转炉双渣留渣法的一倒渣，温度为1350℃～1500℃，渣碱度为1.0～2.0。更进一步地，所述还原剂的粒度为5～50mm。更进一步地，所述的熔炉为改进后的渣罐，熔炉的外壳为钢板，内壁为耐火保温炉衬。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：(1)本专利技术的一种回收转炉熔融态钢渣以生产混凝土掺合料的方法，从资源化利用程度较低的钢渣入手，解决了转炉冶炼前期倾倒的熔融态低碱度钢渣的高效利用问题。在充分利用冶金废渣热资源的同时，回收了金属资源，实现了钢渣的附加值利用，将钢渣变废为宝，降低了混凝土的生产成本、提高了钢铁企业综合效益，而且还可以减少环境污染，维持生态系统的良性循环，实现社会、经济和环境的共赢；(2)本专利技术的一种回收转炉熔融态钢渣以生产混凝土掺合料的方法，采用转炉双渣留渣法的一倒渣，温度在1350℃～1500℃之间，渣碱度在1.0～2.0之间，该时期的转炉渣碱度低、基本无游离CaO，且MgO含量低、成分稳定，为大规模生产钢渣制混凝土掺合料提供质量保证；(3)本专利技术的一种回收转炉熔融态钢渣以生产混凝土掺合料的方法，工艺流程简单，经还原调质可以很好的满足混凝土掺合料生产的成分要求，且通过风淬或水淬的迅速降温，能够有效提高钢渣的水化和胶凝活性，并降低钢渣的粉磨难度；(4)本专利技术的一种回收转炉熔融态钢渣以生产混凝土掺合料的方法，采用硅铁作为还原剂，硅铁与铁氧化物的反应为硅热反应，会伴随大量的热产生，可以满足整个还原调质过程的热量补给；同时使用硅铁还原钢渣中的铁氧化物，还原率可以达到98％以上，而且其反应产物为SiO2，产物即是成分的改质剂，可以调整余渣的成分；而熔融态钢渣的热态反应，也使得钢渣成分的均匀化更加顺利；(5)本专利技术的一种回收转炉熔融态钢渣以生产混凝土掺合料的方法，熔炉中按比例添加三组不同粒度的硅铁，粒度较小的硅铁与钢渣反应速率较快，粒度较大的硅铁则反应稍慢，加入熔炉中时，少量小粒度硅铁先与钢渣进行还原反应，保证反应初期便有足够的反应热产生；较大粒度硅铁与钢渣进行还原反应时间较长，为反应热的产生提供后续；大粒度硅铁与钢渣完全进行还原反应所需的时间较长，反应期间不断提供充足的反应热，为钢渣的充分还原提供时间保证，使得钢渣的还原反应连续性好，还原较为彻底，有效提高了钢渣的回收效率。附图说明图1是本专利技术的工艺流程框图。具体实施方式为进一步了解本专利技术的内容，结合附图和实施例对本专利技术作详细描述。本专利技术的一种回收转炉熔融态钢渣以生产混凝土掺合料的方法，专门利用转炉双渣留渣法的一倒渣，该时期的转炉钢渣碱度低、基本无游离CaO，而且MgO含量低、成分稳定；通过添加硅铁来解决钢渣中金属资源的回收，以及利用熔融态钢渣的显热和还原反应中产生的化学热来解决热量的补给；再将高温熔融态钢渣经水淬或风淬进行快速降温，提高钢渣的水化和胶凝活性，并降低钢渣粉磨难度；最后将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回收转炉熔融态钢渣以生产混凝土掺合料的方法，其步骤为：步骤一、将转炉前期熔融态钢渣倾倒于熔炉中，并在倾倒过程中添加还原剂，经搅拌混匀后将钢渣静置0.5～1h；步骤二、将静置后的钢渣采用水淬或风淬法冷却至室温，然后将钢渣烘干，剩余的固态钢块返回到转炉中；步骤三、将烘干的钢渣粉磨成混凝土掺合料。

【技术特征摘要】
1.一种回收转炉熔融态钢渣以生产混凝土掺合料的方法，其步骤为：步骤一、将转炉前期熔融态钢渣倾倒于熔炉中，并在倾倒过程中添加还原剂，经搅拌混匀后将钢渣静置0.5～1h；步骤二、将静置后的钢渣采用水淬或风淬法冷却至室温，然后将钢渣烘干，剩余的固态钢块返回到转炉中；步骤三、将烘干的钢渣粉磨成混凝土掺合料。2.根据权利要求1所述的一种回收转炉熔融态钢渣以生产混凝土掺合料的方法，其特征在于：所述还原剂为硅铁。3.根据权利要求2所述的一种回收转炉熔融态钢渣以生产混凝土掺合料的方法，其特征在于：生产混凝土掺合料的原料包括质量百分比为90％～95％的转炉前期熔融态钢渣和5％～10％的还原剂。4.根据权利要求3所述的一种回收转炉熔融态钢渣以生产混凝土掺合料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李媛，范鼎东，沈乾坤，邓爱军，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34