专利名称：一种熔融钢渣铁还原及其组份重构的改性工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及冶金渣处理领域，特别是涉及一种熔融钢渣铁还原及其组份重构的改性工艺。
背景技术：
钢渣是一种工业固体废弃物，是炼钢过程中排出的废渣，依炉型可分为转炉渣、平炉渣、电炉渣。排出量约为粗钢产量的15 20%。全球的科学家们早在二十世纪初期就已经开始研究钢渣的回收利用，但由于它的成分波动较大，迟迟未能得到实际应用。七十年代初，美国率先把每年排放的1700万吨钢渣全部利用起来。目前为止，在德意志联邦共和国，钢渣绝大部分已得到利用。英国、法国的钢渣利用率为60%左右，日本的钢渣利用率为50% 左右，而中国仅仅为21%左右。可见钢渣的资源化利用仍然是一个巨大的难题。在钢铁冶炼过程中，熔融钢渣随着钢渣处理工艺(滚筒、闷罐等)变成了固态的钢渣颗粒，钢渣的主要化学成分有Ca0、Si02、Fe203、Fe、FeO、MgO, A1203、f. CaO、及少量的S、P和微量元素。f. CaO (游离氧化钙)是影响钢渣稳定性的重要因素，严重制约了钢渣的利用；由于冶炼时渣铁分离的不彻底，固态钢渣颗粒中经常出现渣包裹铁、铁包裹渣的现象，除非磨成粉，否则很难通过磁选工艺高效的选出钢渣颗粒中的铁；同时，这些钢渣处理工艺需要大量的纯净水将熔融钢渣降温至常温，需要浪费大量的水资源且钢渣的热能无法有效利用，能源浪费严重。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明第一方面提供一种熔融钢渣铁还原及其组份重构的改性工艺，包括如下步骤(I)在熔融钢渣中投入改性料，所述改性料的组分包括焦炭和SiO2，所述焦炭、SiO2和熔融钢渣的质量比为焦炭=SiO2 :熔融钢渣=0. 08 O. 12 :0. 10 O. 12 :1，将混合后的熔融钢渣的温度升至1500 1700°C ；(2)待所述改性料与所述熔融钢渣充分反应后(所述充分反应为熔渣顶面沸腾趋于平静，无上下翻腾)，使铁水与熔融渣分离，然后排出铁水。(铁水由于密度大，沉于底部，可通过底部的开口获得铁水)优选的，所述熔融钢渣为钢铁厂冶炼过程中在线得到(在生产线上直接得到)的熔融钢渣，所述熔融钢渣的种类为转炉钢渣或电炉钢渣。优选的，在所述步骤I中，可以边升温边投入改性料。优选的，所述SiO2选自玻璃和黄砂中的一种或两种的混合物。优选的，所述玻璃为废玻璃，所述玻璃指的是废弃的、或者回收的碎玻璃。所述废玻璃、黄砂、焦炭，均是市场可直接购得的物品。废玻璃、黄砂等主要成分是二氧化硅，价格较低，易于利用。焦炭是冶炼用的还原剂、本工艺加入的焦炭质量上并无要求，无需整粒。
优选的，所述废玻璃和焦炭在投料前先进行破碎，粒径小于20mm，这样废玻璃、黄砂单掺、混掺等同使用时，利于分散均化。优选的，所述焦炭为焦炭屑粉末，可进一步降低成本。优选的，步骤I中投入改性料时，所述熔融钢渣的温度为1100 1300°C。本发明第二方面提供所述熔融钢渣铁还原及其组份重构的改性工艺所制备的钢渣作为微晶玻璃的粒料在直接生产微晶玻璃中的应用。本发明涉及一种利用熔融态钢渣的改性处理。在熔融态钢渣中添加合适的材料，利用熔融钢渣的余热，使铁水与熔融渣分离，然后排出铁水，通过对钢渣的组份改性重构，还原出钢渣中的铁资源，并完全消除钢渣中的f. CaO，形成钢渣改性料。该改性料可以作为微晶玻璃原料的粒料供微晶玻璃厂生产微晶玻璃。微晶玻璃(CRYSTOE and NEOPARIES)又称微晶玉石或陶瓷玻璃，是一种新型材料，广泛应用于航空航天、建筑装饰、光学仪器、电子等行业，它的学名叫做玻璃水晶。微晶玻璃和我们常见的玻璃看起来大不相同。它具有玻璃和陶瓷的双重特性，普通玻璃内部的原子排列 是没有规则的，这也是玻璃易碎的原因之一。而微晶玻璃象陶瓷一样，由晶体组成，也就是说，它的原子排列是有规律的。所以，微晶玻璃比陶瓷的亮度高，比玻璃韧性强。微晶玻璃的原材料矿棉的市场价约在2000元/吨左右，将价值极低的钢渣变成铁和微晶玻璃原料，大大提高了钢渣的附加值，为国内的钢铁厂找到新的利润增长点。本发明有效利用熔融态钢渣的余热，节约能源，避免能源的浪费。并将资源充分回收利用，回收了钢渣中的铁资源，同时改性料也能作为微晶玻璃的原料加以利用。还从钢渣中选出铁资源和改性成微晶玻璃粒料，是资源的高附加值利用，能大大的提高钢铁厂的生产利润。同时，在线处理熔融钢渣，有效利用了熔融钢渣的热量，避免了能源的浪费，解决钢渣的利用问题，提高钢渣的附加值。本发明在工艺上较为简单。是一种资源改性再生的短流程工艺，不需要增添新的设备。可直接在线进行生产，是对现有钢铁冶炼工艺的补充。仅需要增加辅助生产工艺。
具体实施例方式以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式
加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置；所有压力值和范围都是指绝对压力。此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如整个说明书中所使用的，下述缩写具有下述含义，除非文中明显另有所指V =摄氏度；g=克；mg=毫克；L=升；mm=毫米；M=摩尔。实施例I :将烘干后的焦炭屑、黄砂(粒径均<3mm)按比例，投入熔融钢渣中，所述熔融钢渣、焦炭屑和黄砂的具体比例为熔融钢渣:焦炭屑:黄砂=1 :0. 12 :0. 12 ；然后将钢渣温度升至150(TC，待其充分反应后(熔渣顶面沸腾趋于平静，无上下翻腾)、自然冷却后，分析其化学成分。分析结果如表I所示采用的分析方法为《YB/T140-2009水泥用钢渣分析方法》。
实施例2 将烘干后的焦炭屑、黄砂(粒径均<3mm)按比例，投入熔融钢渣中，所述熔融钢渣、焦炭屑和黄砂的具体比例为熔融钢渣:焦炭屑:黄砂=1 :0. 10 :0. 11 ;然后将钢渣温度升至150(TC，待其充分反应后(熔渣顶面沸腾趋于平静，无上下翻腾)、自然冷却后，分析其化学成分。分析结果如表I所示采用的分析方法为《YB/T140-2009水泥用钢渣分析方法》。实施例3 将烘干后的焦炭屑、黄砂(粒径均<3mm)按比例，投入熔融钢渣中，所述熔融钢渣、焦炭屑和黄砂的具体比例为熔融钢渣:焦炭屑:黄砂=1 :0. 08 :0. 10 ；然后将钢渣温度升至150(TC，待其充分反应后(熔渣顶面沸腾趋于平静，无上下翻腾)、自然冷却后，分析其化学成分。分析结果如表I所示采用的分析方法为《YB/T140-2009水泥用钢渣分析方法》。表I
权利要求
1.一种熔融钢渣铁还原及其组份重构的改性工艺，包括如下步骤 (1)在熔融钢渣中投入改性料，所述改性料的组分包括焦炭和SiO2，所述焦炭、SiO2和熔融钢渣的质量比为焦炭=SiO2 :熔融钢渣=0. 08 O. 12 :0. 10 O. 12 :1，将混合后的熔融钢渣的温度升至1500 1700°C ； (2)待所述改性料与所述熔融钢渣充分反应后，使铁水与熔融渣分离，然后排出铁水。
2.如权利要求I所述的一种熔融钢渣铁还原及其组份重构的改性工艺，其特征在于，所述熔融钢渣为钢铁厂冶炼过程中在线得到的熔融钢渣，所述熔融钢渣的种类为转炉钢渣或电炉钢渣。
3.如权利要求I所述的一种熔融钢渣铁还原及其组份重构的改性工艺，其特征在于，所述SiO2选自玻璃和黄砂中的一种或两种的混合物。
4.如权利要求3所述的一种熔融钢渣铁还原及其组份重构的改性工艺，其特征在于，所述废玻璃和焦炭在投料前先进行破碎，所述废玻璃和焦炭的粒径小于20mm。
5.如权利要求I所述的一种熔融钢渣铁还原及其组份重构的改性工艺，其特征在于，所述焦炭为焦炭屑粉末。
6.如权利要求I所述的一种熔融钢渣铁还原及其组份重构的改性工艺，其特征在于，步骤I中投入改性料时，所述熔融钢渣的温度为1100 1300°C。
7.如权利要求1-6任一所述的一种熔融钢渣铁还原及其组份重构的改性工艺所制备的钢渣作为微晶玻璃的粒料在直接生产微晶玻璃中的应用。
全文摘要
本发明涉及冶金渣处理领域，特别是涉及一种熔融钢渣铁还原及其组份重构的改性工艺。本发明提供一种熔融钢渣铁还原及其组份重构的改性工艺，包括如下步骤在熔融钢渣中投入改性料，所述改性料的组分包括焦炭和SiO2，所述焦炭、SiO2和熔融钢渣的质量比为焦炭SiO2熔融钢渣=0.08～0.120.10～0.121，将混合后的熔融钢渣的温度升至1500～1700℃；待所述改性料与所述熔融钢渣充分反应后，使铁水与熔融渣分离，然后排出铁水。本发明在工艺上较为简单。是一种资源改性再生的短流程工艺，不需要增添新的设备。可直接在线进行生产，是对现有钢铁冶炼工艺的补充。仅需要增加辅助生产工艺。
文档编号C21C5/54GK102796833SQ20121028492
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月6日 优先权日2012年8月6日
发明者金强, 王幼琴, 汪海龙, 杨刚 申请人:上海宝冶钢渣综合开发实业有限公司, 中冶宝钢技术服务有限公司