用于处理钢渣的方法和水硬性矿物粘合剂的制作方法
【专利说明】用于处理钢渣的方法和水硬性矿物粘合剂
[0001] 本发明涉及一种如权利要求1所述的用于处理钢渣W生产具有高硬化性能的水 硬性矿物粘合剂并回收铁的方法，W及一种如权利要求14所述的水硬性矿物粘合剂。
[0002] 钢渣也称为LD渣、转炉渣（LSD)或SWS，其根据不同的工艺而可能仍然包含有非常 大量的铁。该种铁部分地W金属形式存在，但主要W结合在废渣内的矿物氧化物的形式存 在。存在于钢渣中的该些铁氧化物无法W纯机械的方式回收，该是因为它们固定地结合于 钢渣基质中，且必须首先通过热化学还原来转化成非化合态金属的形式。钢渣基质主要由 典型的氧化物如氧化巧、二氧化娃和氧化铅组成。然而，与其它废渣形式、如高炉渣不同，它 们并不产生水硬活性相，由此不适于高质量地应用在水泥中。因此，它们几乎被排除用于修 建高速公路的砂石。
[0003] 例如，EP1370501B1公开了一种用于处理钢渣W提供具有水硬性粘合剂的特征的 渣的方法。所得的产物据称为至少与娃酸盐水泥熟料相当。在该方法中，用氧气或空气在 1到15己范围内的压力W及165(TC到140(TC范围内的温度下对含有至少45%重量的氧化 巧和少于30%重量的化2〇3(均相对于渣总重量计）的钢渣进行氧化处理。在渣中添加石 灰，并且如有需要的话还补充二氧化娃或氧化铅。石灰W及可能有的二氧化娃或氧化铅的 比例选择成使得渣在转化后且在室温下具有至少13%重量的化2〇3含量W及如下的矿物组 分，其包含至少40%重量的矿物相CsS和超过10%重量的氯化巧/氣化巧（形式为矿物相 CaF或C4A巧。
[0004] 该方法的一项缺点是，存在于渣中的铁无法被回收。
[0005]EP1697271B1描述了另一种用于处理钢渣的方法。在该方法中可W生产出如下水 硬性粘合剂，其具有至少25%重量的铅娃酸巧和铅娃酸镇、至少5%重量的矿物氧化物和 /或团化物，W及最大31%重量的氧化铅、最大10%重量的铅铁酸巧和最大0.01%重量的 碳。为了得到该种产品，在还原气氛下烙化相应量的基质材料（其也包含钢渣）。对所得的 产品进行离析。该可W通过例如用水或空气进行快速冷却来进行，也可W通过缓慢冷却来 进行。
[0006] 与该种类型的冷却无关，似乎并没有形成显著量的主要熟料相娃酸H巧。该文献 也没有描述是否对任何所形成的非化合态铁进行分离W及如何进行分离。
[0007] 因此，本发明的目的是提供一种用于处理钢渣的方法，其中不但可W生产出具有 高硬化性能的水硬性矿物粘合剂，而且可W回收铁。本发明的另一个目的是提供具有高硬 化性能的水硬性矿物粘合剂。
[000引根据本发明，该一目的通过具有权利要求1的特征的用于处理钢渣的方法W及具 有权利要求14的特征的水硬性矿物粘合剂来实现。
[0009] 在从属权利要求和说明书中介绍了本发明的有利实施例。
[0010] 在根据本发明的方法中，首先提供包括含有铁化合物（尤其是氧化物的形式）的 钢渣和MnO的进料物，其中MnO可W包含在钢渣中。该进料物可作为烙体被进一步处理，即 通过将还原剂加入到烙体中W还原该铁化合物，W便在矿物烙体部分中得到90到110之间 的石灰饱和系数，其中还原剂被引入到非氧化气氛中。之后，烙体W限定的方式冷却，其中 烙体最早在15分钟内凝固。然后从凝固的烙体中机械式分离出非化合态铁。然后将具有 减少的铁含量的凝固的烙体供应用作水硬性矿物粘合剂。
[0011] 根据本发明，进料物意指钢渣，并且如果需要的话，还可指校正成分，例如MnO。在 钢渣中可能已经存在有足量的MnO,该意味着不必再添加校正成分。该至少对于一些钢渣来 说是该样。在大多数情况下，铁化合物W团化铁、硫化铁、砸化铁W及尤其是铁氧化物（如 FeO、化2〇3或化3〇4)的形式存在于钢渣中。
[0012] 进料物可W在适当的容器中加热成烙体，或者它可W烙液态从外部提供。例如可 W使用电弧炉、尤其是H相封闭式电弧炉来烙化进料物，或者进一步加热烙体。
[0013] 通过引入还原剂，铁化合物转化成非化合态铁的形式。在矿物烙体部分中，可W达 到范围在90到110之间、优选为95到105之间的石灰饱和系数。矿物烙体部分可理解为 烙体减去非化合态铁。石灰饱和系数化St)表示实际存在于原料或熟料中的CaO含量相对 于能够在工业上的燃烧和冷却条件下最大可能地与Si〇2、Al2化和化2〇3相结合的相应的化0 含量的比例。它由下述等式限定：
[0014]
【主权项】
1. 用于处理钢渣w生产具有高硬化性能的水硬性矿物粘合剂并回收铁的方法，包括步 骤： 提供包含钢渣和MnO的进料物，所述钢渣具有铁化合物、尤其是氧化物的形式，其中 MnO能够包含于所述钢渣中， 将所述进料物处理成烙体， 在所述烙体中加入还原剂W还原铁化合物，从而在矿物烙体部分中达到90到110之间 的石灰饱和系数，其中，加入还原剂在非氧化气氛下进行， 限定式冷却，其中所述烙体最早在15分钟内凝固， 从凝固的烙体中机械式分离非化合态铁，和 随后将具有降低的铁含量的所述凝固的烙体供应用于水硬性矿物粘合剂。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进料物具有0. 1到10%重量的MnO。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述进料物中含有高达5%重量的 八12〇3和/或30到50%重量的〔3〇和/或10到20%重量的51〇2。
4. 根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，所述烙体在还原之前和/或 还原期间具有约160(TC到约180(TC的温度。
5. 根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，所述非氧化气氛是还原气 氛。
6. 根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其特征在于，采用碳、娃和/或其它金属 或半金属作为还原剂。
7. 根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其特征在于，至少部分的还原剂吹入到所 述烙体中。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，吹入到所述烙体中的还原剂通过惰性气 体流来吹入。
9. 根据权利要求1到8中任一项所述的方法，其特征在于，在所述烙体中添加测。
10. 根据权利要求1到9中任一项所述的方法，其特征在于，在还原之后和在烙体的凝 固之前分离液态的非化合态铁。
11. 根据权利要求1到10中任一项所述的方法，其特征在于，所述烙体最迟在4小时后 凝固。
12. 根据权利要求1到11中任一项所述的方法，其特征在于，所述限定式冷却在冷却容 器中进行。
13. 根据权利要求1到12中任一项所述的方法，其特征在于，机械式分离非化合态铁通 过研磨工艺和分选工艺来进行。
14. 尤其是根据权利要求1到13中任一项所述的方法生产的水硬性矿物粘合剂，其特 征在于，它具有至少40%重量的C3S的矿物成分，W及约90到110的石灰饱和系数。
【专利摘要】本发明涉及用于处理钢渣以生产具有高硬化性能的水硬性矿物粘合剂并回收铁的方法。为了这种目的提供了：提供包含钢渣和MnO的进料物。将进料物处理成熔体，在熔体中加入还原剂。在矿物熔体部分中达到90到110之间的石灰饱和系数。随后，以限定的方式冷却该熔体，并且从凝固的熔体中机械式分离非化合态铁。随后将凝固的熔体供应用于水硬性矿物粘合剂。此外，本发明还涉及水硬性矿物粘合剂。
【IPC分类】C04B5-06, C21B3-08, C04B7-147, C21C5-36
【公开号】CN104540791
【申请号】CN201280075088
【发明人】霍尔格·乌尔费特, 霍斯特迈克尔·路德维格
【申请人】德国莱歇公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2012年9月6日
【公告号】CA2880664A1, DE112012006645A5, EP2892860A1, US20150159233, WO2014037020A1