一种利用转炉前期熔融态钢渣生产矿棉的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用转炉前期熔融态钢渣生产矿棉的方法，属于矿棉生产技术领域。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和改质剂，进行还原调质；经搅拌混匀后静置0.5～1.5小时后，将温度在1380℃～1430℃之间的熔渣送至制棉设备加工成矿棉。本发明专利技术充分发挥了熔融态钢渣自身“渣”和“热”的双重优势，使用硅铁、铝粒作为还原剂，硅、铝与铁氧化物的反应为硅热反应、铝热反应，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。回收有价元素后将余渣直接制成高附加值的矿棉，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，还可以降低矿棉的生产成本，具有较好的经济和环境效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及矿棉生产
，更具体地说，涉及一种利用转炉前期熔融态钢渣生产矿棉的方法。
技术介绍
钢铁行业的可持续发展需突破资源利用约束的瓶颈，钢渣作为载能资源，无论其能源利用、资源利用，还是作为无机非金属新材料开发利用既紧迫又必要。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、MgO、SiO2、Al2O3等有用成分。实验测得，钢渣1600℃时的热焓为2000KJ/kg，水淬冷却1吨液态炉渣可释放1600-1800MJ/吨渣，相当于55-61kg标准煤的热量。目前，热态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。对熔融态钢渣采用冷却处理，再进行磁选回收金属的工业流程，便于机械化、工艺流程简单、成本较低。但易产生废水、粉尘而污染环境，而且也造成钢渣高温资源和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。矿棉是利用矿渣或炉渣，与焦炭和调质剂混合后经冲天炉加热熔炼，采用高速离心法或喷吹法等工艺制成的棉丝状无机纤维，然后再经过加工成型、固化和切割等工序制成矿棉制品。矿棉生产的主要燃料是焦炭，生产一吨矿棉制品大约需要消耗焦炭250kg以上。冲天炉由于本身工艺和设备的局限，生产矿棉的能耗高且污染大。利用熔融态钢渣生产矿棉，一方面充分利用了熔融态钢渣的显热资源，另一方面也将钢渣资源“变废为宝”，实现钢渣的零排放。此外，也降低了矿棉的生产成本，进一步推广了矿棉制品的应用，具有巨大的经济效益、社会效益和环境效益。经检索，关于利用熔融态炉渣生产矿棉的方案也已有较多公开。如中国专利申请号201410239791.3，申请日为2014年5月30日，专利技术创造名称为：一种利用高温高炉渣和高温电厂渣生产矿棉的方法，该申请案将来自钢铁冶炼高炉中的高温液态高炉渣和来自电厂的高温液态电厂渣置于熔炉中，在熔炉中升温、调质后，达到矿棉产品所需的成分和高速离心机所需的熔体温度>1400℃，然后高温熔体再进入高速离心成棉机制成矿棉纤维。该申请案通过直接利用高温液态高炉渣和高温液态电厂渣，使得钢铁厂内高温液态高炉渣和电厂渣的显热得到利用，节省了矿棉生产工艺的能量消耗，也综合利用了钢铁厂内熔渣资源。中国专利申请号201510250252.4，申请日为2015年5月15日，专利技术创造名称为：一种液态高炉渣生产矿渣棉的熔制方法；该申请案在液态高炉渣渣罐中添加酸性添加剂进行调质，盛有液态高炉渣的渣罐在电极下方加热，在渣罐底部喷吹惰性气体搅拌，然后将液态高炉渣倾倒于电炉内，电炉内有调质好的两倍于渣罐的液态高炉渣，持续加热保温；最后开炉出渣，将炉渣连续送到制棉机加工成矿棉。该申请案相对于传统冲天炉以及窑炉的高能耗，液态高炉渣的显热得到有效利用，使高炉炼铁与矿渣棉的生产工艺有效结合。上述申请案均不失为一种很好的利用熔融态钢渣生产矿棉的方案，但上述申请案更多的把关注点放在了资源化程度较高的高炉渣身上，且是在熔融态高炉渣的显热资源利用上，并不适用于目前含(FenO)高达15％～30％的较难处理的钢渣。由于高炉渣的组分限制，使得上述申请案对熔渣进行调质的过程，必须额外的添加电加热装置进行热量补充，而且上述申请案中没有提出针对钢渣组分中金属资源回收的具体方法，无法解决钢渣的资源化问题，实现钢渣的高附加值利用。
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不足，提供了一种利用转炉前期熔融态钢渣生产矿棉的方法；本专利技术在转炉前期熔融态钢渣中添加硅、铝还原剂，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；通过添加少量含有SiO2、Al2O3物质对熔渣组分进行微调，直接将熔渣制成矿棉，实现了尾渣的高附加值利用。在将钢渣变废为宝的同时，也降低了矿棉的生产成本、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：本专利技术的一种利用转炉前期熔融态钢渣生产矿棉的方法，其步骤为：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和改质剂，进行还原调质；经搅拌混匀后静置0.5～1.5小时后，将温度在1380℃～1430℃之间的熔渣送至制棉设备加工成矿棉，剩余的固态钢块返回到转炉中。更进一步地，生产矿棉的原料包括质量百分比为70％～90％的转炉前期熔融态钢渣、5％～10％的还原剂和5％～20％的改质剂。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CaO30～50％，SiO215～30％，FeO10～30％，MgO2～10％，Al2O31～5％。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，温度在1350℃～1500℃之间，渣碱度在1.0～2.0之间。更进一步地，所述的还原剂由硅铁、铝粒中的一种或两种混合组成，还原剂的粒度为5～50mm。更进一步地，所述的改质剂为含有SiO2、Al2O3物质中的一种或多种混合组成，改质剂的粒度为5～20mm。更进一步地，所述的含有SiO2、Al2O3物质为碎玻璃、粘土、粉煤灰或赤泥。更进一步地，添加还原剂和改质剂进行还原调质后熔渣中FeO的含量在5％以下，酸度系数(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO)为1.1～1.6。更进一步地，所述的熔炉个数为每个转炉配备2～5个。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“一种利用转炉前期熔融态钢渣生产矿棉”的方法，从资源化利用程度较低的钢渣入手，解决转炉冶炼倾倒的熔融态低碱度前期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，实现了尾渣的高附加值利用，将钢渣变废为宝，降低矿棉的生产成本、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)本专利技术“一种利用转炉前期熔融态钢渣生产矿棉”的方法，工艺流程简单，经还原调质可以很好的满足矿棉生产的成分和温度要求，且通过改质剂的配合，能够扩大酸度系数的调质范围，制备的矿棉玻璃态良好，成纤率高，酸度系数可调范围宽，可以满足多样化的市场需求；(3)本专利技术“一种利用转炉前期熔融态钢渣生产矿棉”的方法，采用硅铁、铝粒中的一种或两种作为还原剂，硅、铝与铁氧化物的反应为硅热反应、铝热反应，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、铝还原渣中的铁氧化物，温度在1350℃以上时，还原率可以达到98％以上；且硅、铝与铁氧化物反应的产物为SiO2、Al2O3，在减少改质剂加入量的同时，还原生成的产物有助于提高熔体的酸度，也使得熔渣成分的均匀化更加顺利；(4)本专利技术“一种利用转炉前期熔融态钢渣生产矿棉”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且成分稳定，有助于矿棉的生产；(5)本专利技术“一种利用转炉前期熔融态钢渣生产矿棉”的方法，为每个转炉配备2～5个熔炉，在2～5个熔炉的配合下，可以很好的本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术的一种利用转炉前期熔融态钢渣生产矿棉的方法，其步骤为：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和改质剂，进行还原调质；经搅拌混匀后静置0.5～1.5小时后，将温度在1380℃～1430℃之间的熔渣送至制棉设备加工成矿棉，剩余的固态钢块返回到转炉中。

【技术特征摘要】
1.本发明的一种利用转炉前期熔融态钢渣生产矿棉的方法，其步骤为：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和改质剂，进行还原调质；经搅拌混匀后静置0.5～1.5小时后，将温度在1380℃～1430℃之间的熔渣送至制棉设备加工成矿棉，剩余的固态钢块返回到转炉中。2.根据权利要求1所述的一种利用转炉前期熔融态钢渣生产矿棉的方法，其特征在于：生产矿棉的原料包括质量百分比为70％～90％的转炉前期熔融态钢渣、5％～10％的还原剂和5％～20％的改质剂。3.根据权利要求2所述的一种利用转炉前期熔融态钢渣生产矿棉的方法，其特征在于：所述的转炉前期熔融态钢渣包括如下质量百分比的组分：CaO30～50％，SiO215～30％，FeO10～30％，MgO2～10％，Al2O31～5％。4.根据权利要求1～3任一项所述的一种利用转炉前期熔融态钢渣生产矿棉的方法，其特征在于：所述的转炉前期熔融态钢渣为转炉双渣留渣法的一倒渣，温度在1350℃～1500℃之间，渣碱度在1.0～2.0之间。5.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：范鼎东，沈乾坤，邓爱军，
申请(专利权)人：安徽工业大学，马鞍山市华东冶金科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34