来自非铁金属生产的炉渣的改进的用途制造技术

本发明专利技术涉及一种炉渣在建筑行业中在混凝土或水泥中用作填料和/或粘结剂、用作黑色硬块体，和/或用作高密度压载物的用途。以干基计并且以元素金属存在的金属和氧化态存在的金属的总和表示，所述炉渣包括：a)至少7％wt且至多49％wt的Fe；b)至多1.3％wt的Cu；c)至少24％wt且至多44％wt的SiO

【技术实现步骤摘要】
来自非铁金属生产的炉渣的改进的用途本申请是申请日为2016年03月30日，申请号为201680023625.7，专利技术名称为“改进的来自非铁金属生产的炉渣”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及由主要来源(意指新采矿石)、由二次原料(也被称为可回收材料)或由它们的组合生产非铁金属(诸如铜)。可回收材料可能是副产物、废料和报废材料。更具体地，本专利技术涉及一种改进的炉渣，作为来自这种非铁金属生产中的副产物。来自铜(Cu)生产中的炉渣副产物就组成而言特别特殊。铜冶炼厂的操作温度通常明显低于某些其他冶炼厂的操作温度。为了使炉渣在较低温度下充分流动，需要或期望特定成分，因为它们可能倾向有时在特定浓度范围内抑制炉渣熔化温度，因此可能倾向使得该方法在不施加额外的高温(就能源消耗而言并因此就运营成本而言非常苛刻)的情况下可操作。
技术介绍
可用作生产非铁金属原料的材料通常含有多种金属。因为大多数高容量应用中对非铁金属的纯度要求高，所以在生产过程中需要将不同金属彼此分离。非铁金属生产方法通常包括至少一个且通常多个火法冶金工艺步骤，其中，金属和金属氧化物都以液体熔融状态呈现，并且，其中，金属氧化物可以通过重力而从熔融金属相中作为独立的液体炉渣相分离出来。炉渣通常作为分开的物流从该方法取出，并且这种分离可能导致在金属生产中产生作为副产物的炉渣。非铁金属可以由作为起始原料(也称为主要来源)的新采矿石，或由再循环材料(也称为二次原料)或者由它们的组合生产。从二次原料中回收非铁金属已经成为多年来至关重要的活动。非铁金属的用后回收已成为工业的关键贡献者，因为对这类金属的需求持续强劲并且可获得的高质新采金属矿石下降。另外，二次原料的处理通常涉及使用火法冶金工艺步骤，诸如产生炉渣作为副产物的冶炼厂。炉渣主要含有高温下呈液态的金属氧化物。在非铁金属冶炼厂(例如铜、铅或锌冶炼厂)中，金属氧化物以液态存在并且具有比液体熔融金属低的密度。然后金属氧化物可以通过重力与金属分离。炉渣通常进行冷却并压碎/分级，并且可被用于混凝土生产中作为岩石和砾石的替代物，用于道路建设中作为骨料，并且在研磨时由于其不寻常的硬度有益于用作喷沙或喷砂。在本领域已知的炉渣产品中可以发现的一些物质被认为对环境有潜在的危害。这种不希望的物质的主要实例主要是铅，但在一定程度上也是锌。锌和铅都是通常以可从炉渣中浸出的形式存在的金属，并且其显著水平的存在排除了炉渣产物的许多用途，特别是在经济上更有吸引力的应用中，并且可能使这种炉渣在垃圾填埋场中的处理更加复杂困难，通常被认为是“危险废料”。在某些应用中用途的接收通常通过测试炉渣的浸出行为进行测定。通常，诸如Pb和Zn的元素易于浸出，并且可能导致特定的炉渣使这种接收试验失效。此外，产品或组合物的Pb含量可能对其用途施加限制，因为铅已引起了关于可能的生殖毒素的担忧。在某些司法管辖区中，对于相应的CLP(分类、标签、包装)条例的分类限值目前正在调查中，其目标是完成Pb和含Pb化合物的特定分类限值(SCL)。限值可能变得低至0.03％wt的Pb。来自非铁金属生产的市售炉渣的Pb含量通常明显高于0.3％wt的较高水平。在这个CLP条例将生效的情况下，这些目前来自非铁金属生产的炉渣将会受额外的标签要求管制，从而使许多目前应用中的这些炉渣的商业化和接受性更加困难，如果不可能的话，而且也可能增加诸如垃圾填埋场的选定处置路线的负担。在这方面指出了，特别的最终用途(诸如炉渣作为喷沙的用途)意味着来自爆破作业的废弃副产物(包括炉渣)通常作为垃圾填埋场处理。因此，在某些目前有价值的最终用途应用(诸如某些形式的喷砂)中，炉渣的铅含量可能严重损害炉渣的用途。S.Monosi等人在2001年第三届CANMET/ACI水泥与混凝土可持续发展国际会议(the3rdCANMET/ACIInternationalSymposiumonSustainableDevelopmentofCementandConcrete,2001)发表的“NonFerrousSlagasCementitiousMaterialandFineAggregateforConcrete”报道了一种含有4.77％wt的Zn和2.03％的Pb(被测试作为混凝土成分)替代波特兰水泥和/或天然沙。炉渣还含有14.65％wt的SiO2。浸出试验显示出锌和铅的释放值仍然符合1998年意大利法律标准。然而，本专利技术人发现了：炉渣中锌以Monosi工作中使用的水平的存在显著减缓了混凝土和其他建筑组合物(诸如水泥)的硬化。这种对硬化速率的影响代表了含有大量Zn的炉渣作为水泥质材料和/或作为混凝土或水泥中的骨料的用途的障碍。因此，仍然需要来自非铁金属生产的炉渣(代表着较低的金属浸出风险)，特别是铅含量和/或锌含量低至不足引起任何浸出问题的炉渣，使得炉渣可被接受并且通过其在经济上有吸引力的最终用途中的应用进行升级。此外，仍然需要来自铅含量低于0.03％wt的非铁金属生产的炉渣，因此可能会带来在某些司法管辖区豁免可能即将到来的CLP条例的附加标签要求的优势。此外，仍然需要来自非铁金属生产的炉渣，这不会带来减缓含有作为水泥质材料或作为骨料的这种炉渣的混凝土或水泥的硬化速率的缺点。US5749962描述了来自由镍矿生产镍的炉渣副产物，该炉渣被描述为“基本上为FeO.SiO2”，并且其在研磨后用作与第3型高早强水泥混合的粘结剂的用途，以生产混合水泥，例如，以生产混凝土。炉渣不含Zn和Pb，因为用于镍生产的矿石也不含这些物质。US4,571,260公开了一种用于特别是从包含铅的材料中回收含有锡和/或锌的材料的金属价值的方法，通过在Kaldo转炉中加热并熔炼起始材料以及作为还原剂的焦炭和大量石灰石和作为熔剂材料的氧化铁，并且这是按照连续分批处理顺序以氧化步骤开始的。在至少一个后续还原步骤中，可以从炉废气中除去并回收锌和(如果存在的话)锡。为了在选定的还原温度下赋予炉渣以缓慢的稠度，需要大量的熔剂材料，以使得焦炭特别是在还原期的后期部分中可以在剧烈搅拌或搅拌下保持在炉渣中悬浮。US4,571,260的唯一实例中作为残留物剩下的炉渣含有1.5％的Pb和1.0％的Zn。这种炉渣仍含有一定量的锌和铅，这可能与金属浸出有关。US4,571,260的最终炉渣被倾倒。E.Hecker、B.Friedrich和在2004年南非采矿与冶金研究所“第七届国际熔渣、熔剂与熔盐学术会议”第377～384页的“考虑到计算的相平衡和热力学，在空心电极DC-EAF中铅板和锌板的处理”(“TreatementofleadandzincslabsinhollowelectrodeDC-EAFinconsiderationofcalculatedphaseequilibriaandthermodynamics”,in“VIIInternationalConferenceonMoltenSlagsFluxesandSalts,2004,TheSouthAfricanInstituteofMinin本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种炉渣在建筑行业中的用途，以干基计并且金属的存在以元素金属存在的金属和氧化态存在的金属的总和表示，所述炉渣包括：/na)至少7％wt且至多49％wt的铁Fe；/nb)至多1.3％wt的铜Cu；/nc)至少24％wt且至多44％wt的二氧化硅SiO

【技术特征摘要】
20150403 EP 15248015.81.一种炉渣在建筑行业中的用途，以干基计并且金属的存在以元素金属存在的金属和氧化态存在的金属的总和表示，所述炉渣包括：
a)至少7％wt且至多49％wt的铁Fe；
b)至多1.3％wt的铜Cu；
c)至少24％wt且至多44％wt的二氧化硅SiO2；
d)至少1.0％wt且至多20％wt的氧化钙CaO；
e)至少0.10％wt且至多1.50％wt的锌Zn；
f)至少0.10％wt且至多2.5％wt的氧化镁MgO；和
g)至多0.100％wt的铅Pb；
其中，所述用途选自以下中的至少一种：
作为选自混凝土和水泥的组合物中的成分，所述成分选自由填料、粘结剂及它们的组合组成的组中；
作为黑色硬块体；和
作为高密度压载物。


2.根据权利要求1所述的用途，用于提供屋顶瓷砖和屋顶瓦中的至少之一上的耐磨层和涂层中的至少之一。


3.根据权利要求1所述的用途，作为发泡瓷砖组分。


4.根据权利要求1所述的用途，作为黑色着色剂。


5.根据权利要求1所述的用途，在选自混凝土和水泥中的组合物中用于避免所述组合物的硬化速率降低。


6.根据权利要求1所述的用途，其中，所述炉渣用作骨料的粘结剂。


7.根据权利要求6所述的用途，所述炉渣用作无机聚合物组合物中的粘结剂。


8.根据权利要求7所述的用途，包括使所述无机聚合物组合物发泡的步骤。


9.根据权利要求1所述的用途，用于改善选自以下的效果：用于降低砖或粘土砖的烘烤温度、用于改善隔热和/或隔音、用于屏蔽X射线，及它们的组合。


10....

【专利技术属性】
技术研发人员：马赛厄斯·钦廷纳，查尔斯·格南，迪尔克·戈里斯，
申请(专利权)人：梅塔洛比利时公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE