一种利用热态转炉渣生产铝铁合金的方法技术

一种一种利用热态转炉渣生产铝铁合金的方法，具体包括：转炉出渣分批加入铝；氮气枪搅拌均匀；静置、冷却；翻罐出铁：将冷却后的渣罐翻转倒扣到地面，渣和含有金属铝的铁锭自然分层，渣与铝铁合金实现自然分离。本发明专利技术利用转炉渣的热量提供还原反应的热量，用铝还原转炉渣中的铁，一部分铝溶解在铁中，形成铝铁合金。不用外加能源，不用上任何设备，在转炉出渣过程中就可以制造出铝铁合金。使转炉渣中的铁得到利用，并得到高附加值的铝铁合金。

【技术实现步骤摘要】
一种利用热态转炉渣生产铝铁合金的方法
本专利技术涉及钢铁冶金领域，尤其涉及一种利用热态转炉渣生产铝铁合金的方法。
技术介绍
转炉渣作为炼钢产生的副产品，由于含有很多金属氧化物，晶相不稳定，利用率非常低。转炉渣的目前利用率只有20-30％，大部分都是堆放，占用和污染土地。转炉渣含铁量20-30％，不加以利用也是资源的浪费。同时转炉渣出渣温度在1600度左右，巨大的热能也没得到利用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用热态转炉渣生产铝铁合金的方法，本专利技术利用转炉渣的热量提供还原反应的热量，用铝还原转炉渣中的铁，一部分铝溶解在铁中，形成铝铁合金。不用外加能源，不用上任何设备，在转炉出渣过程中就可以制造出铝铁合金。使转炉渣中的铁得到利用，并得到高附加值的铝铁合金。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种利用热态转炉渣生产铝铁合金的方法，具体包括：1)转炉出渣分批加入铝：转炉分批次出渣，每出部分渣加入部分铝，铝的加入总量＝还原反应加铝量+溶解铝的加铝量；铝加入量的计算：首先按照转炉渣中的FeO、Fe2O3、Fe3O4量计算出还原这部分铁氧化物需要的铝量，同时计算出还原后得到的金属铁量，根据需要得到铝铁合金的铝含量计算需要溶解到铁合金中铝的加入量。总加铝量＝还原反应加铝量+溶解铝的加铝量。1700K时铁氧化物的主要反应式及吉布斯自由能如下：3FeO+2Al＝3Fe+Al2O3ΔrG＝-773.44KJ/mol(1)Fe2O3+Al＝Fe+Al2O3ΔrG＝-157.23KJ/mol(2)3/4Fe3O4+2Al＝9/4Fe+Al2O3ΔrG＝-740.41KJ/mol(3)转炉出渣温度在1500度以上，ΔrG<0，反应可以进行。2)氮气枪搅拌均匀：用吹气枪插入渣的液面800mm以下，吹氮气搅拌4-8分钟，在保证不喷溅的情况下吹开面积尽量大；3)静置、冷却：氮气枪处理完后将渣罐吊置罐座上空冷4-6个小时，冷却过程中渣中含金属铝的铁珠向下滴落、沉积到渣罐底部，空冷后向渣罐罐壁打水冷却24小时以上；4)翻罐出铁：将冷却后的渣罐翻转倒扣到地面，渣和含有金属铝的铁锭自然分层，且改质后的转炉渣疏松自然粉碎，渣与铝铁合金实现自然分离。上述步骤1)中反应式(1)-(3)都是放热反应，反应所放出的热量可以补偿反应过程的热量损失。上述步骤2)中吹气枪的内径为Φ12-28mm，氮气的工作压力是0.3-0.6MPa，流量控制在30-90m3/h。在上述步骤2)中随着吹氮气搅拌的进行，分批加入300-700Kg的河沙对转炉渣进行改质。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术利用转炉渣的热量提供还原反应的热量，用铝还原转炉渣中的铁，一部分铝溶解在铁中，形成铝铁合金。不用外加能源，不用上任何设备，在转炉出渣过程中就可以制造出铝铁合金。使转炉渣中的铁得到利用，并得到高附加值的铝铁合金。本专利技术能够实现将转炉80％以上的氧化亚铁还原成金属铁，实现铁资源的利用；本专利技术用河沙对转炉渣进行改质，可以降低渣的碱度，利于铝铁合金与渣的分离，改质后的转炉渣用在矿渣水泥当中，可以代替水泥熟料20-30％；还原得到铝铁合金可以用作钢水脱氧，也可以用做其它铝合金铸件。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。实例一：1)转炉渣中FeO含量是20wt％(用荧光法化验结果，渣中的Fe2O3、Fe3O4都折算成FeO)，倒入渣罐还原的渣量是7吨，依据反应式(1)计算还原需要加入的Al1＝7*20％*(54/216)＝0.35吨，还原出的铁量MFe＝7*20％*(118/216)＝1.09吨。我们需要含铝8wt％的铝铁合金，溶解到铁中的铝Al2＝1.09*8％/(1-8％)＝0.095吨。总的加铝量Al总＝Al1+Al2＝0.445吨。2)转炉出渣分批加入铝：转炉分批次出渣，每出部分渣加入部分铝，总的加铝量是0.445吨，分三批加入渣罐，转炉第一次倒少量的渣，以盖满罐底为宜，加入150Kg空气雾化铝粉(空气雾化铝粉是小袋包装，每一小袋10Kg，成分含Al％≥95％)。第二次缓慢小流倒渣，用渣流的冲击力促进铝和渣中的氧化物反应。第二次倒渣控制倒完整个渣量的2/3停止倒渣。第二次加入空气雾化铝粉160Kg，再同样第三次小流倒渣。第三次加入空气雾化铝粉空气雾化铝粉168.5Kg。3)氮气枪搅拌均匀：步骤2)处理完以后，渣车打到炉后吹气枪位置，用内径Φ28mm的吹气枪插入渣的液面800mm以下，吹气搅拌8分钟。吹气枪工作压力是0.4MPa，流量控制在60-90m3/h。在保证不喷溅的情况下吹开面积尽量大。随着吹气搅拌的进行分批加入700Kg的河沙对转炉渣进行改质。4)静置、冷却：氮气枪处理完后将渣罐吊置罐座上空冷6个小时，冷却的同时渣中的含铝铁珠向下滴落、沉积到渣罐底部。空冷、静置6个小时后向渣罐壁打水冷却24小时。5)翻罐出铁：将冷却后的渣罐翻转倒扣到地面，渣和铝铁合金锭自然分层，且改质后的转炉渣疏松自然粉碎，渣与铝铁合金实现分离。得到的铝铁合金成分如下：序号Cwt％Siwt％Mnwt％Pwt％Swt％Alwt％Fewt％Tiwt％1＞0.50.00258.3670.22＞0.52＞0.50.00258.5572.17＞0.5得到的还原后渣样成分如下：编号CaOwt％SiO2wt％FeOwt％MgOwt％Al2O3wt％MnOwt％TFewt％145.5123.84.57.7412.721.334.61245.2722.221.68.0813.863.041.54。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用热态转炉渣生产铝铁合金的方法，其特征在于，具体包括：/n1)转炉出渣分批加入铝：转炉分批次出渣，每出部分渣加入部分铝，铝的加入总量＝还原反应加铝量+溶解铝的加铝量；/n2)氮气枪搅拌均匀：用吹气枪插入渣的液面800mm以下，吹氮气搅拌4-8分钟；/n3)静置、冷却：氮气枪处理完后将渣罐吊置罐座上空冷4-6个小时，冷却过程中渣中含金属铝的铁珠向下滴落、沉积到渣罐底部，空冷6个小时后向渣罐罐壁打水冷却24小时以上；/n4)翻罐出铁：将冷却后的渣罐翻转倒扣到地面，渣和含有金属铝的铁锭自然分层，且改质后的转炉渣疏松自然粉碎，渣与铝铁合金实现自然分离。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用热态转炉渣生产铝铁合金的方法，其特征在于，具体包括：
1)转炉出渣分批加入铝：转炉分批次出渣，每出部分渣加入部分铝，铝的加入总量＝还原反应加铝量+溶解铝的加铝量；
2)氮气枪搅拌均匀：用吹气枪插入渣的液面800mm以下，吹氮气搅拌4-8分钟；
3)静置、冷却：氮气枪处理完后将渣罐吊置罐座上空冷4-6个小时，冷却过程中渣中含金属铝的铁珠向下滴落、沉积到渣罐底部，空冷6个小时后向渣罐罐壁打水冷却24小时以上；
4)翻罐出铁：将冷却后的渣罐翻转倒扣到地...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙群，宋吉锁，王一名，杜林，吴春杰，何海龙，李伟东，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21