一种含铁工业熔渣在线回收铁及制备微晶玻璃熔块的方法，属于资源综合利用和材料制备的技术领域。主要包含含铁工业熔渣在线“粗调改质还原铁”与“细调改质制备熔块”的两步法工艺：将高温含铁熔渣排入高温窑炉设备，同时加入还原剂和改质剂，使熔渣组分调整达到其中铁氧化物还原的最佳成分点，待充分反应后，将还原的铁水与熔渣分离，回收获得高温铁水；在分离后余下的熔渣内进一步加入改质剂和调整剂，使熔渣组分调整达到矿渣微晶玻璃对熔块的质量要求；将合格的熔渣水淬、干燥、分级，制备获得微晶玻璃熔块。本发明专利技术实现直接利用熔渣热量，回收金属铁，制备出高附加值产品，并大量利用固体废弃物等多重目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于资源综合利用和材料制备的
，尤其是在冶金熔渣高附加值利 用和微晶玻璃制备领域。
技术介绍
众所周知，我国冶金等行业生产中排放大量的高温含铁熔渣，包括熔融态的转炉 钢渣、电炉钢渣、不锈钢渣、镍渔，以及含铁的熔融态铁合金渣、精炼渣、电厂液态渣、脱硫渣、磷渣等。目前这些高温熔渣普遍采用直接冷却后再利用的方法，这种方法存在显热利用、 铁素资源的有效回收、渣的高附加值利用的难题，并一直未能解决。冷却后的固态渣经过 分级破碎磁选的传统方法只能回收15%的铁，而另一半铁存在于非磁性或部分弱磁性铁 氧化物中而无法分离。同时，高温熔渣排渣温度>1400°C，具有热量品质高，数量大(显热 >60kgce/t)。然而，现有技术未能实现钢渣热量的利用，大量显热在空气中被直接冷却浪 费。冷却后的渣大多作为水泥混合材、路基材料等低附加值利用或不能有效利用而大量堆 存。微晶玻璃又称为玻璃陶瓷，是将特定组成的基础玻璃，在加热过程中通过控制晶 化而制得的一类含有大量微晶相及玻璃相的多晶固体材料。在工艺上，微晶玻璃的制备过程具有原料1500 °C左右高温熔融和基础玻璃 70(Ti00(rc热处理的两个加热过程，而第一个高温熔融过程与钢渣熔体温度接近。在组成上，CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃是其中一个重要类别。这类微晶玻璃的主要 成份为SiO2, Al2O3，CaO和MgO，与钢渣的成分接近。因此，恰当调整高温熔融状态下的钢铁渣组分和温度，就能够将钢铁熔渣直接作 为微晶玻璃的高温熔融原料进行利用，从而避免了传统微晶玻璃原料高能耗熔融过程。对CaO-Al2O3-SiO2系矿渣微晶玻璃的研究已有很长的历史。上世纪五十年代末， 矿渣微晶玻璃在前苏联得到研制成功，随后，以矿渣微晶玻璃为代表的CaO-Al2O3-SiO2系微 晶玻璃迅猛发展，并已经实现了产业化生产。由于CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃具有抗弯、抗 压和抗冲击性能优良、化学稳定性好、耐磨性强的特点，已被广泛用作高档建筑装饰材料替 代天然花岗岩和高档墙地砖；同时作为耐磨、耐腐蚀材料应用于冶金、化工、机械、建材、能 源等领域。国内外研究者(如专利授权号:CN101125735 B ；申请号200710054035. 3 ；申请 号200710010130. 3 ；申请号200410073239. 8)对 CaO-Al2O3-SiO2 系微晶玻璃的研究主要在扩大原料来源、提高固体废弃物掺量、探索微晶玻璃形成机理、还原回收熔渣中的铁水方 面开展大量工作。然而，以上研究均采用冷渣重熔制备微晶玻璃的传统利用工艺。目前，市 场上的CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃仍然以天然矿物原料为主体，采用这一传统工艺利用废 渣并没有明显优势。其关键问题在于如何降低该工艺能耗和保证产品质量。近来，不少研究者尝试直接将高温熔渣制备成微晶玻璃，如专利“工业熔融炉渣直接制造矿渣微晶玻璃”(申请号=91102237. 6)，“一种利用火电厂液体排渣炉制备烧结微晶 玻璃的方法”(申请号=200810018384. 4)，“综合利用黄磷熔渣和尾气生产微晶玻璃的方法” (申请号=200710077733. 5)。但是这些专利中均采用一步法，即直接将高温工业废渣改质成 满足微晶玻璃原料要求的合格熔渣，没有铁回收和粗调改质的内容。
技术实现思路
本专利技术的目的之一提出同时利用含铁工业熔渣热、铁、渣的高附加值利用方法， 保证了本专利技术不仅社会效益显著，技术可行，而且同样具有良好的经济效益。通过直接利用 工业排出的熔渣替代原料，避免重新熔融工业废渣的能耗，比传统工艺节约能耗120kgce/ T，减排CO2 300kg/T ；直接回收铁将获得高温铁水，价值约2200元/吨；制备微晶玻璃熔块， 价值约6000元/吨。本专利技术的目的之二 建立在线的“粗调改质还原铁” + “细调改质制备熔块”的两 步法过程改质工艺，解决熔渣金属还原回收与材料质量控制的矛盾，即现将含铁工业熔渣 碱度调整到还原铁氧化物的最佳碱度0. 8^1. 25，这一过程为还原气氛；然后将渣铁分离后 的熔渣碱度调整到通常矿渣微晶玻璃的碱度0. 25、. 90，这一过程为空气气氛。本专利技术的目的之三提供一种大量利用工业固体废弃物的方法，目卩“粗调” + “细调” 的工艺使得，在“粗调改质还原铁”的工艺中，可以作为改质剂加入大量固体废弃物，允许改 质剂成分一定范围内的波动；熔渣成分在“细调改质”过程中再通过改质剂和调整剂进行精 细调整，保证熔渣组成满足要求。本专利技术的目的之四提出微晶玻璃原料制备(高温熔融)与微晶玻璃成品制备(热 处理)分开的工艺，即在冶金等排出熔渣的现场并不制备微晶玻璃，而是制备微晶玻璃原 料——熔块，然后将熔块运到其它场所进一步经过热处理等工艺制备成微晶玻璃，或者直 接作为商品售卖。采用这一工艺的优势在于熔渣利用工艺更加简洁、灵活，并且其所需的空 间可以大大节省，能够满足现有工业生产现场的实际。，其特征是包含含铁工 业熔渣在线“粗调改质还原铁”与“细调改质制备熔块”的两步法工艺，具体如下第一步a)将高温含铁熔渣排入高温窑炉设备，同时加入还原剂和改质剂，使熔渣组分调整达 到其中铁氧化物还原的最佳成分点，并将熔渣、还原剂、改质剂搅拌混勻，使熔渣中铁氧化 物还原反应充分进行；b)将还原后的铁水与熔渣分离，回收获得高温铁水；第二步c)在分离后余下的熔渣内进一步加入改质剂和调整剂，使熔渣组分调整达到矿渣微晶 玻璃对熔块即玻璃料的质量要求；d)将合格的熔渣水淬、干燥、分级，制备获得微晶玻璃熔块。其中高温含铁熔渣包括熔融态的转炉钢渣、电炉钢渣、不锈钢渣、镍渣，以及含铁 的高温熔融态铁合金渣、精炼渣、电厂液态渣、脱硫渣、磷渣。其中还原剂指煤粉、石墨粉、碳化稻壳、锯末、秸秆、焦炭粉、煤矸石、油页岩、碳化 硅、氢气中的一种或多种物料；改质剂指各类粉煤灰、尾矿、尾砂、贫矿、煤矸石、火山灰、硅灰、废玻璃、石英砂、砂岩、长石、白云石、方解石、铝土矿、硼砂、蜡石、纯碱、芒硝、硝石、菱镁 矿、污泥、赤泥、硼泥、建筑垃圾中的一种或多种物料；调整剂指微晶玻璃所需要着色剂、晶 核剂中的一种或多种物料。其中铁氧化物还原的最佳成分点是指即(CaO+MgO)与(Si02+Al203)的比值即碱度 为0. 8(Γ1.25时的熔渣组成。其中使熔渣组分调整达到矿渣微晶玻璃对熔块的质量要求是指熔渣主要成分的 重量百分比组成为30 65的SiO2, 2 15的Al2O3，10 45的Ca0，0 20的Mg0，0 10的Fe2O3, (TlO的&0，Γ10的调整剂，R为一价金属离子；制备合格的熔块能就近或运输到厂外进一 步加工成微晶玻璃，或直接作为商品售卖。本专利技术与其它利用熔渣制备微晶玻璃专利的不同在于①本专利技术针对含铁的工业 熔渣；②本专利技术提出的不仅是利用熔渣热量的在线改质工艺，而且是由“粗调改质还原铁” + “细调改质制备熔块”的两步法工艺；③本专利技术并不直接制备微晶玻璃，而是制备微晶玻 璃的原料——熔块；④本专利技术所制备的是高温铁水、微晶玻璃熔块两种高附加值产品；显著 节省的是利用熔渣热量和利用固体废物的能耗成本和原料成本。附图说明图1为一种含铁工业熔渣在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含铁工业熔渣在线回收铁及制备微晶玻璃熔块的方法，其特征是包含含铁工业熔渣在线“粗调改质还原铁”与“细调改质制备熔块”的两步法工艺，具体如下 第一步： ａ）将高温含铁熔渣排入高温窑炉设备，同时加入还原剂和改质剂，使熔渣组分调整达到其中铁氧化物还原的最佳成分点，并将熔渣、还原剂、改质剂搅拌混匀，使熔渣中铁氧化物还原反应充分进行； ｂ）将还原后的铁水与熔渣分离，回收获得高温铁水； 第二步： ｃ）在分离后余下的熔渣内进一步加入改质剂和调整剂，使熔渣组分调整达到矿渣微晶玻璃对熔块即玻璃料的质量要求； ｄ）将合格的熔渣水淬、干燥、分级，制备获得微晶玻璃熔块。
【技术特征摘要】
一种含铁工业熔渣在线回收铁及制备微晶玻璃熔块的方法，其特征是包含含铁工业熔渣在线“粗调改质还原铁”与“细调改质制备熔块”的两步法工艺，具体如下第一步a)将高温含铁熔渣排入高温窑炉设备，同时加入还原剂和改质剂，使熔渣组分调整达到其中铁氧化物还原的最佳成分点，并将熔渣、还原剂、改质剂搅拌混匀，使熔渣中铁氧化物还原反应充分进行；b)将还原后的铁水与熔渣分离，回收获得高温铁水；第二步 c)在分离后余下的熔渣内进一步加入改质剂和调整剂，使熔渣组分调整达到矿渣微晶玻璃对熔块即玻璃料的质量要求；d)将合格的熔渣水淬、干燥、分级，制备获得微晶玻璃熔块。2.如权利要求1所述的一种含铁工业熔渣在线回收铁及制备微晶玻璃熔块的方法，其 特征是其中高温含铁熔渣包括熔融态的转炉钢渣、电炉钢渣、不锈钢渣、镍渣，以及含铁的 高温熔融态铁合金渣、精炼渣、电厂液态渣、脱硫渣、磷渣。3.如权利要求1所述的一种含铁工业熔渣在线回收铁及制备微晶玻璃熔块的方法，其 特征是其中还原剂指煤粉、石墨粉、碳化稻壳、锯末、秸秆、焦炭粉、煤矸石、油页岩、...
【专利技术属性】
技术研发人员：李宇，刘晓明，张玲玲，苍大强，杨志杰，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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