利用钢渣还原炼铁并联产钙镁铝硅制品的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用钢渣还原炼铁并联产钙镁铝硅制品的方法，其包括：将钢渣、焦炭和含铁冶金固废加入碳热还原炉内进行高温还原反应，生成的铁水沉积在底部，生成的熔融态炉渣集中在顶部并排出；铁水排出后用于生铁铸造；一部分熔融态炉渣经过水淬后，粉磨成矿渣微粉，剩余所述熔融态炉渣内添加成分调整剂后，得到不同种类的钙镁铝硅制品；本发明专利技术提供了一种大规模高附加值利用钢渣的新途径，钢渣、焦炭和含铁冶金固废高温还原反应，既克服了目前钢渣综合利用过程中安定性差、硬度高不易粉磨和铁回收率低等问题，又实现了在回收铁的同时直接利用熔融态炉渣生产多种高附加值产品，使钢渣得到完全利用，“变废为宝”，其社会效益和经济效益巨大。

Reduction of iron making with steel slag and CO production of calcium, magnesium, aluminum and silicon products

【技术实现步骤摘要】
利用钢渣还原炼铁并联产钙镁铝硅制品的方法
本专利技术属于冶炼渣资源综合利用
，具体涉及一种利用钢渣还原炼铁并联产钙镁铝硅制品的方法。
技术介绍
钢渣是炼钢过程中形成的固体废渣，每炼1t钢排出0.1-0.3t钢渣。据统计，2014年我国钢渣产生量约2亿吨，全国钢渣累积总量接近10亿吨，而钢渣的综合利用率仅为10％，且多限于初级加工，大部分企业仍采用堆存陈化的简单处理工艺，甚至将其转移到偏远地区填埋，不仅占用了有限的土地资源，还会导致土壤、表层水和地下水污染等诸多环境问题。钢渣由于其较高的铁含量及成分特点，具有较大的潜在利用价值，钢渣的主要矿物组成为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁酸二钙、RO(铁、镁、锰的氧化物)相、游离氧化钙(f-CaO)和游离氧化镁(f-MgO)等。钢渣质地坚硬难破碎，化学成分复杂、波动大、富镁铁等，同时钢渣中的f-CaO和f-MgO导致的体积不安定性，以及钢渣中无法通过磁选选出铁的氧化物，是制约钢渣利用的关键因素。目前，钢渣主要用于钢厂内部返烧结和炼钢配料、工程回填、路基材料和生产水泥等方面，综合利用率和产品附加值都很低。迄今为止，人们已开发出了近40种有关钢渣综合利用的方法，但仍未找到大规模资源化利用钢渣的有效途径，钢渣实现“零排放”是世界钢铁行业的难题。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供一种大规模高附加利用钢渣的工艺方法，在回收钢渣中含铁资源的同时，直接利用高温熔融态炉渣生产具有较高附加值的钙镁铝硅制品，同时解决了钢渣易磨性差、活性低和体积安定性的问题，即钢渣在熔融还原炼铁过程中，其化学成分和矿物组成发生了改变，所形成的熔融态炉渣中铁含量小于0.5％，其中包含大量的C3S、C2S等活性矿物和玻璃态物质，经水淬后钢渣中已不存在造成安定性不良的游离态CaO和MgO，且钢渣的粒径小于10mm，由于采用火法高温还原炼铁工艺，钢渣中各种形态的铁均得到有效还原和回收，铁的回收率达到99％以上，水淬后钢渣的易磨性和安定性得到极大改善，因此钢渣易磨、水化活性和安定性等问题得到解决，从而实现了钢渣的高效资源化利用，具体地提供了一种利用钢渣还原炼铁并联产钙镁铝硅制品的方法。为达到上述目的，本专利技术的解决方案是：一种利用钢渣还原炼铁并联产钙镁铝硅制品的方法，其包括如下步骤：(1)、将钢渣、焦炭和含铁冶金固废按质量百分比(50-70):(20-40):(5-10)加入碳热还原炉内进行冶炼，冶炼(即钢渣还原炼铁)的温度为1450-1650℃，生成的铁水沉积在底部，生成的熔融态炉渣集中在顶部并排出；(2)、铁水排出后用于生铁铸造；一部分的熔融态炉渣经过水淬后，粉磨成矿渣微粉，剩余部分的熔融态炉渣内添加成分调整剂，生产不同种类的钙镁铝硅制品；钙镁铝硅制品包括矿渣棉板、矿渣微晶玻璃、矿渣玻璃纤维或矿渣发泡微晶玻璃。作为本专利技术的进一步改进，步骤(1)中，钢渣的粒径为5-50mm。作为本专利技术的进一步改进，步骤(1)中，焦炭的粒径为40-80mm；冶炼的时间为3-4h。作为本专利技术的进一步改进，步骤(1)中，含铁冶金固废选自含铁除尘灰、酸洗污泥和轧钢污泥中的一种以上。步骤(1)中，含铁冶金固废的粒径为5-35mm，含铁冶金固废的添加量为5-10wt％。作为本专利技术的进一步改进，步骤(1)中，熔融态炉渣中氧化钙为10-45wt％，氧化镁为5-20wt％，三氧化二铝为5-20wt％，二氧化硅为15-50wt％；熔融态炉渣的排出温度为1400-1600℃。作为本专利技术的进一步改进，步骤(2)中，成分调整剂选自石英砂、长石、氢氧化铝、碳酸镁、纯碱、芒硝、硼砂、碳酸钡、硝酸钠、萤石、氟硅酸钠和氧化锌中的一种以上。作为本专利技术的进一步改进，矿渣棉板的制备过程为：熔融态炉渣内添加成分调整剂熔制后，经过成纤、集棉、固化得到，熔制的温度为1430-1500℃，熔制的时间为8-10h，成纤的温度为1350-1450℃，固化的温度为220-250℃，矿渣棉板的容重为30-200kg/m3。作为本专利技术的进一步改进，矿渣微晶玻璃的制备过程为：熔融态炉渣内添加成分调整剂熔制后，经过压延、退火、晶化得到，熔制的温度为1480-1580℃，熔制的时间为16-18h，压延的温度为1200-1300℃，退火的温度为630-670℃，晶化的温度为850-1050℃，矿渣微晶玻璃的密度为(2.6-2.8)×103kg/m3。作为本专利技术的进一步改进，矿渣玻璃纤维的制备过程为：熔融态炉渣内添加成分调整剂熔制后，经过漏板拉丝、织布、定型得到，熔制的温度为1580-1650℃，熔制的时间为20-24h，漏板拉丝的温度为1560-1620℃，矿渣玻璃纤维的单丝直径为3-20μm。作为本专利技术的进一步改进，矿渣发泡微晶玻璃的制备过程为：熔融态炉渣内添加成分调整剂熔制后，经过水淬、粉磨、晶化得到，熔制的温度为1450-1550℃，熔制的时间为15-20h，粉磨的细度不小于200目，晶化的温度为1050-1200℃，矿渣发泡微晶玻璃的容重为220-1000kg/m3。由于采用上述方案，本专利技术的有益效果是：第一、本专利技术提供了一种高附加值利用钢渣的新途径，采用钢渣、焦炭和含铁冶金固废进行高温还原炼铁反应，既克服了目前钢渣综合利用过程中安定性差、硬度高不易粉磨和铁回收率低等问题，又实现了在回收铁的同时直接利用熔融态炉渣生产多种高附加值产品，从而使钢渣得到完全利用，即“变废为宝”，使得其社会效益和经济效益巨大；另外，相比于现有的单条产线的钢渣年处理能力为30-50万吨，本专利技术的还原炼铁的方法特别适用于堆存的上亿吨含铁量较高的未利用钢渣。第二、本专利技术相比于现有传统工艺所生产的炼铁产品，直接以熔融态炉渣为主要原料，其通过钢渣成分的设计和调整，不仅可得到传统工艺使用天然矿物原料无法生产的钙镁铝硅制品，而且熔制能耗为传统工艺的50-70％，同时产品在强度、耐久性、致密性等性能指标上均有所提高，从而促进了相关产品的技术进步。第三、本专利技术充分利用了熔融态炉渣的显热，并在铁还原过程中可协同处理钢铁厂内的其他含铁冶金固废，在节能减排和环境保护方面具有积极的促进作用。具体实施方式本专利技术提供了一种利用钢渣还原炼铁并联产钙镁铝硅制品的方法，首先以碳热还原法提取钢渣中的铁，然后直接利用高温熔融态炉渣生产钙镁铝硅制品的工艺技术。具体地，本专利技术的利用钢渣还原炼铁并联产钙镁铝硅制品的方法包括如下步骤：(1)、将完全冷却后的钢渣破碎至粒径为5-50mm的块状颗粒，然后与粒径为40-80mm冶金焦炭加入碳热还原炉中，同时配加一定比例钢铁厂内的其他含铁冶金固废进行还原冶炼反应，还原炼铁的温度为1450-1650℃，冶炼的时间为3-4h，生成的铁水沉积在底部，生成的熔融态炉渣集中在顶部并排出炉外；(2)、被还原出的铁水用铁水罐直接运往炼钢工序或用于生铁铸造等；一部分的熔融态炉渣通过渣沟进入水淬系统后成为安定性良好的水淬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用钢渣还原炼铁并联产钙镁铝硅制品的方法，其特征在于：其包括如下步骤：/n(1)、将钢渣、焦炭和含铁冶金固废按质量百分比(50-70):(20-40):(5-10)加入碳热还原炉内进行冶炼，所述冶炼的温度为1450-1650℃，生成的铁水沉积在底部，生成的熔融态炉渣集中在顶部并排出；/n(2)、所述铁水排出后用于生铁铸造；一部分的所述熔融态炉渣经过水淬后，粉磨成矿渣微粉，剩余部分的所述熔融态炉渣内添加成分调整剂后，生产不同种类的钙镁铝硅制品；/n所述钙镁铝硅制品包括矿渣棉板、矿渣微晶玻璃、矿渣玻璃纤维或矿渣发泡微晶玻璃。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用钢渣还原炼铁并联产钙镁铝硅制品的方法，其特征在于：其包括如下步骤：
(1)、将钢渣、焦炭和含铁冶金固废按质量百分比(50-70):(20-40):(5-10)加入碳热还原炉内进行冶炼，所述冶炼的温度为1450-1650℃，生成的铁水沉积在底部，生成的熔融态炉渣集中在顶部并排出；
(2)、所述铁水排出后用于生铁铸造；一部分的所述熔融态炉渣经过水淬后，粉磨成矿渣微粉，剩余部分的所述熔融态炉渣内添加成分调整剂后，生产不同种类的钙镁铝硅制品；
所述钙镁铝硅制品包括矿渣棉板、矿渣微晶玻璃、矿渣玻璃纤维或矿渣发泡微晶玻璃。


2.根据权利要求1所述的利用钢渣还原炼铁并联产钙镁铝硅制品的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述钢渣的粒径为5-50mm。


3.根据权利要求1所述的利用钢渣还原炼铁并联产钙镁铝硅制品的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述焦炭的粒径为40-80mm；所述冶炼的时间为3-4h。


4.根据权利要求1所述的利用钢渣还原炼铁并联产钙镁铝硅制品的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述含铁冶金固废选自含铁除尘灰、酸洗污泥和轧钢污泥中的一种以上；
步骤(1)中，所述含铁冶金固废的粒径为5-35mm。


5.根据权利要求1所述的利用钢渣还原炼铁并联产钙镁铝硅制品的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述熔融态炉渣中氧化钙为10-45wt％，氧化镁为5-20wt％，三氧化二铝为5-20wt％，二氧化硅为15-50wt％；所述熔融态炉渣的排出温度为1400-1600℃。


6.根据权利要求1所述的利用钢渣还原炼铁并联产钙镁铝硅制品的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述成分调整剂选自石英砂、长石、氢氧化铝、碳酸镁、纯碱、芒硝、硼砂、碳酸钡、硝酸钠、萤石、氟硅酸钠和氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚妮，朱春江，
申请(专利权)人：上海宝田新型建材有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31