一种利用刻蚀废渣生产炼钢化渣精炼剂的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用刻蚀废渣生产炼钢化渣精炼剂的方法，涉及半导体行业含氟废物、电解铝工业产生的二次铝灰两种废弃物的资源化利用和钢铁冶炼三个行业的技术。通过冶金物理化学原理，结合半导体行业刻蚀废渣和电解铝工业二次铝灰的特点，将刻蚀废渣和电解铝工业产生的铝灰，按照一定的比例添加还原剂和碳酸盐，生产成为钢水精炼过程中的化渣脱氧材料，在CAS、LF和RH等精炼工艺过程中做为化渣脱氧材料使用，既能够替代钢水精炼过程中使用的化渣剂萤石和氧化铝质造渣剂，又能够实现半导体产业产生的含氟刻蚀渣与电解铝工业产生的危险废弃物二次铝灰的资源化利用，彰显技术创新的力量。的力量。

A method of using etching waste slag to produce refining agent for steelmaking slag

【技术实现步骤摘要】
一种利用刻蚀废渣生产炼钢化渣精炼剂的方法


[0001]本专利技术涉及一种利用刻蚀废渣生产炼钢化渣精炼剂的方法。

技术介绍

[0002]在半导体元件的制造过程中，作为代替等离子体蚀刻的、能够进行微细化蚀刻的方法，在腔室内不生成等离子体而是进行化学性蚀刻的、被称作化学氧化物去除处理。
[0003]化学刻蚀后的废弃物，即刻蚀废渣，含有高浓度的易溶性氟化物和可溶性含钡化合物等组分，不加以处理排放，对于环境有危害。中国华南某市产生的刻蚀废渣成分检测如下表1：表1：某厂产生的刻蚀废渣的组分（质量百分数，W()%）从刻蚀废渣的化学组分来看，刻蚀废渣中含有多种对于环境和生物有危害的易溶性氟和重金属氧化物，其氟的浓度含量很高，重金属氧化物呈现多组分分布的特点。
[0004]查阅文献（1）盖晨在 2014年第8期《光半导体技术》上公布了题为“40 nm一体化刻蚀工艺技术研究”的论文，文中有“本文主要阐述了华力微电子有限公司40 nm低功耗芯片工艺研发过程中，一体化刻蚀工艺开发所遇到的诸多工艺问题，以及这些问题产生的机理分析，并结合工艺设备与工艺特性，给出了解决这些工艺问题的方向与方法。”的内容表述，文中没有提及刻蚀废渣的资源化利用；（2）王红松在2020年2月第四期的《化工管理》杂志上，公布了题为“浅谈化学蚀刻技术的发展及意义”的论文，文中有“蚀刻过程中产生的废液对水的污染是利用化学蚀刻技术对工件进行加工生产中普遍存在的问题。一般采取的措施是采用第二次喷淋操作的方法，腐蚀剂不重复使用，一方面提高蚀刻效率，另一方面减轻了由于盐类聚集而造成的废液难处理问题。”文中同样没有提及刻蚀废渣的资源化利用；通过以上公开的文献可知，没有刻蚀废渣在钢铁行业资源化利用研究的内容介绍。
[0005]二次铝灰，是指把一次铝灰中间的金属铝，通过炒灰、熔融等工艺，回收其中的金属铝以后，产生的以氧化铝为主，同时含有多种盐类化合物的废弃物。
[0006]二次铝灰的成分因各生产厂家原料及操作条件的不同而略有变化，但通常都含有金属铝，铝的氧化物、氮化物、碳化物、盐和金属或非金属氧化物，如SiO2、MgO等。其中Si02的含量一般在5%～12%，A1
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的含量一般在43%～95%，AlN含量在5%～17%之间。利用二次铝灰生产钢水精炼剂已有文献介绍，但是铝灰对于钢液增氮的技术难题仍然没有解决，这影响了铝灰作为炼钢材料的资源化利用。
[0007]查阅文献（1）李燕龙，张立峰，杨文等人在2014年第3期的《钢铁》杂志上，公布了题为“铝灰用于钢包渣改质剂试验”的论文，文中有：“低铝铝灰中单质Al质量分数小于5%，循环再利用性较差。对其用于钢包渣改质剂的可行性做了试验， 发现铝灰中除单质Al外，A1N也是一种还原剂。试验采用渣钢比1:1O放人MgO坩埚中加热到1600℃，将铝灰和石灰与萤石
按4:6:1混合后加入坩埚中，保温90min后自然冷却。试验结果表明：低铝铝灰具有很好的还原性，可将钢包渣中W([Fe0])由31.17％降低至3.24% ，钢中W([O])由 480
×
10
‑6降低至17
×
10
‑
6 ，钢中W([S])由 190
×
10
‑6降低至 75
×
10
‑6，但该过程会造成钢液增[N]， W([N])由66
×
10
‑6增至129
×
10
‑6。”的内容表述；（2）王世俊,张峰,刘晓晨等人在《钢铁》杂志上，公布了题为“钢包顶渣改质剂生产16MnR钢的应用研究
”ꢀ
的论文，文中有“试验用钢包顶渣改质剂的生产原料主要来源于铝厂的生产尾料 ,即:
①
生产铝锭的铝渣;
②
电解Al2O3的下脚料。试验用改质剂用这些生产尾料为主原料,进行适当成分调整制得到,因而试验用改质剂具有生产成本低廉,原料来源稳定的优点。试验用改质剂与依靠配制改质剂的同行业中,光配加15%的铝就需成本3000元左右相比具有明显的价格优势,与原一钢厂生产16MnR钢时使用的3000元/t 的精炼剂相比亦具有成本优势 ,因而该改质剂在应用于含铝钢生产时在保证原料供应的同时也可降低了含铝钢的生产成本”的内容表述，文中没有提及使用二次铝灰时，解决铝灰对于钢液增氮的问题。
[0008]LF钢水精炼工艺过程中，使用石灰作为造渣的主要材料，对于钢水的精炼起决定性的作用。钢水精炼过程中石灰熔解成为液态钢渣，主要采用化渣剂萤石和各种助熔材料，促进石灰的熔解,其中含有Al2O3的材料是钢水精炼最常用的助熔剂。
[0009]查阅文献（1）李波，魏季和，张学军等人在《炼钢》杂志上，公布了题为“CaO
‑
CaF2对钢包精炼顶渣性能的影响”的论文，文中有“采用按 m(CaO)m(CaF )=2:1配制的混合调质剂，能显著降低钢包顶渣的熔化温度和黏度，改善钢包渣的熔化性能。当其加入量为钢包 顶渣量的10%时，渣熔化温度从调质前的1439℃降至1400℃；在1500℃时，未调质的钢包顶渣黏度约为6.5Pa
·
S，而调质后则低于2Pa
·
S”的内容表述；（2）李阳，姜周华，姜茂发等人在2002年第5期的《钢铁研究学报》上公布了题为“CaO
‑
Al2O3基精炼渣对钢液脱氧的影响
ꢀ”
的论文，文中有“随着精炼渣光学碱度的提高，钢液全氧含量几乎呈直线减小。在用铝脱氧的条件下，钢液全氧含量基本上随精炼渣中Al2O3含量的增加而增大；随着精炼渣中 CaF2含量的增加，钢液全氧含量呈先增大，后减小的趋势”的内容表述；根据以上的文献可知，还没有将刻蚀废渣与二次铝灰同时综合利用生产钢水精炼剂的工艺方法。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种利用刻蚀废渣生产炼钢化渣精炼剂的方法，利用废弃刻蚀渣和二次铝灰作为钢水精炼的顶渣改质剂资源化利用，替代钢水精炼用萤石和铝渣球，在解决了刻蚀废渣和二次铝灰资源化利用的同时，优化了钢水精炼工艺过程。本专利技术采用的技术方案是，一种利用刻蚀废渣生产炼钢化渣精炼剂的方法，依次按照下列步骤实施：A、 将刻蚀废渣拉运到造球生产线待用；B、 将二次铝灰拉运到造球生产线待用，其中二次铝灰中的Al2O3含量大于50%；C、 采购粒度为150目的膨胀石墨，拉运到造球生产线待用；D、 采购碳酸钙小颗粒料、粒度：1～3mm，CaO>50%，拉运到造球生产线待用；E、 将刻蚀废渣、二次铝灰、碳酸钙、膨胀石墨按照质量百分数为65:20:5:10的比例加入到双轴搅拌机中，加入后搅拌40min，搅拌均匀后出料；
F、将以上混合均匀的混合料，加入对辊高压干粉压球机，生产成为直径20～50mm的球体；G、将以上球体用防潮袋包装后，拉运到炼钢厂炼钢的精炼工序，替代炼钢使用的化渣剂萤石使用。
[0011]本专利技术利用废弃刻蚀渣和二次铝灰的特点，结合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用刻蚀废渣生产炼钢化渣精炼剂的方法，其特征在于依次按照下列步骤实施：a、将刻蚀废渣拉运到造球生产线待用；b、将二次铝灰拉运到造球生产线待用，其中二次铝灰中的Al2O3含量大于50%；c、采购粒度为150目的膨胀石墨，拉运到造球生产线待用；d、采购碳酸钙小颗粒料、粒度：1～3mm，CaO>50%，拉运到造球生产线...

【专利技术属性】
技术研发人员：王强，俞海明，
申请(专利权)人：王强，
类型：发明
国别省市：