CN115745449A - 一种利用钢渣冶炼调质制备微粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冶金固体废弃物综合利用技术领域，具体公开了一种利用钢渣冶炼调质制备微粉的方法，包括以下步骤：A01：将钢渣与酸性氧化物充分搅拌混合后，加入还原剂后搅拌混合后制得钢渣混合料；A02：将步骤A01制得的钢渣混合料加入熔炼炉中冶炼至钢渣混合料变成液体且表面产生气泡，然后加入适当调质剂混合搅拌，继续加热至溶液分层；A03：分离分层后的溶液，上层急冻处理，急冻处理在15s内将温度下降到50°以下，下层倒入容器自然冷却；A04：急冻处理后的上层为调质渣，调质渣经烘干、干燥、研磨和筛分后，获得微粉，本方法解决了传统的钢渣利用率低的问题。
Description
技术领域
本申请涉及冶金固体废弃物综合利用技术领域，具体公开了一种利用钢渣冶炼调质制备微粉的方法。
背景技术
钢渣是转炉炼钢过程中的必然产物，产生率为10％～15％，钢渣中含有大量的Ca、Mg物质的碱性氧化物，且钢渣中含有较多的铁元素易磨性差，造成钢渣利用率低，由于钢渣利用率较低，导致现在钢渣堆存量高达数亿吨，在堆存过程中存在粉尘扬尘扩散污染、渗漏污染地下水等；
国内外钢铁企业通过研究主要是将钢渣运用于建材领域，如用于铺路、筑坝等方式。但此领域钢渣利用量较少且价值较低。钢渣通过冶炼还原除铁后的尾渣主要为氧化钙、二氧化硅、氧化镁等物质，属于具有较大开发利用潜力的资源；
钢渣除铁后的尾渣主要由钙、铁、硅、镁、铝、锰、磷等氧化物组成与硅酸盐水泥熟料的矿物组成相似，具有水凝胶凝性同时也具有较高的活性可用作水泥和混凝土掺和料。但由于钢渣易磨性较差，加工成微粉成本较高，难以规模化运用；
鉴于此，发明人提出一种利用钢渣冶炼调质制备微粉的方法。
发明内容
本发明的目的在于：提出一种利用钢渣冶炼调质制备微粉的方法，旨在去除钢渣内多余的铁元素，提高微粉的耐磨性，进而提高钢渣的利用率。
为了达到上述目的，本发明提供以下基础方案：
一种利用钢渣冶炼调质制备微粉的方法，包括以下步骤：
A01：将钢渣与酸性氧化物充分搅拌混合后，加入还原剂后搅拌混合后制得钢渣混合料；
A02：将步骤A01制得的钢渣混合料加入熔炼炉中冶炼至钢渣混合料变成液体且表面产生气泡，然后加入适当调质剂混合搅拌，继续加热至溶液分层；
A03：分离分层后的溶液，上层急冻处理，急冻处理在15s内将温度下降到50°以下，下层倒入容器自然冷却；
A04：急冻处理后的上层为调质渣，调质渣经烘干、干燥、研磨和筛分后，获得微粉。
本基础方案的原理及效果在于：
1.与现有技术相比，本方法采用特定的氧化还原反应获得微粉，并且去除钢渣中的大量的铁元素，提高微粉的耐磨性，使得钢渣剩下的钙、铁、硅、镁、铝、锰、磷等氧化物组成留存，具有水凝胶凝性同时也具有较高的活性可用作水泥和混凝土掺和料，进而提高了钢渣的利用率，解决了传统的钢渣利用率低的问题。
2.与现有技术相比，由于本方法去除了大量的多余的铁元素，得到的还原渣易磨性好，具备处理成本低、活性高等优点。
3.与现有技术相比，本方法可回收生铁，获得的微粉具体一定的凝固性，可搭配水泥混合使用。
进一步，在步骤A01中，酸性氧化物为二氧化硅和三氧化二铝的混合物，二氧化硅和三氧化二铝的混合物的质量配比为3：2，钢渣与二氧化硅和三氧化二铝的混合物的质量配比为16:5。使得铜渣成为碱性。
进一步，在步骤A01中，测得在该质量配比下的混合物的碱度范围为1.0-1.8。控制碱度范围，进而控制后续微粉的质量。
进一步，在步骤A01中，还原剂为焦炭，焦炭的质量占钢渣的质量百分比为4％-8％。焦炭为良好的还原剂，主要还原铜渣里面的生铁。
进一步，步骤A02中的温度为1500-1800℃，冶炼时间为90-120min。实现溶液分层，更好制作出微粉。
进一步，步骤A02中调质剂为石灰，钢渣与石灰质量分数比的比例为：4:1，采用搅拌棒混合石灰，继续在相同温度下再次熔炼15min。实现溶液分层，更好制作出微粉
进一步，在步骤A04中，经过充分干燥后，放入球磨机进行研磨1h，采用400目的筛网进行筛分。控制微粉的孔径，获得目标微粉。
进一步，在步骤A03中，急冻处理为水淬、风冷或水冷任意的一种或者两种。水淬、风冷或水冷均可以作为急冻处理的方式。
进一步，在步骤A03中，分离分层后的溶液的具体步骤如下：S1:将溶液置于分液漏斗中，静置一段时间；S2:打开分液漏斗开关，下层溶液流出，当下层溶液完全不见，关闭分液漏斗开关；S3:上层溶液从分液漏斗顶部倒出即可。采用化学上常用的“上吐下泄”原则，进而保证溶液的分离。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请实施例提出的一种利用钢渣冶炼调质制备微粉的方法中微粉与水泥混合物与纯水泥的不同强度下的抗性数据图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
实施例1：
一种利用钢渣冶炼调质制备微粉的方法，包括以下步骤：
A01：获得钢渣，并将钢渣通过与适当酸性氧化物充分搅拌混合后，调整钢渣冶炼碱度后，并加入适当还原剂后充分搅拌混合后加入熔炼炉中加热；
在步骤A01中，钢渣的获得从炉中直接获得，选用大型搅拌混合炉，将钢渣与二氧化硅和三氧化二铝的混合物按照质量配比16:5的方式搅拌混合，其中，二氧化硅和三氧化二铝的混合物的质量配比为3：2，并且通过酸碱度检测装置，利用酸碱度检测装置测得在该质量配比下的混合物的碱度范围为1.0-1.8，添加钢渣质量的4％作为焦炭的数量，充分混合后加入熔炼炉内进入加热。
A02：在适当的温度和适当的冶炼时间下，至熔炼炉中的混合物成液体且表面后气泡后，加入适当调质剂混合搅拌后，继续加热至溶液分层；
具体的：步骤A02中的温度为1500℃，冶炼时间为120min，加入适当的石灰，钢渣与石灰重量比例为：4:1，采用搅拌棒混合石灰，继续在相同温度下继续熔炼15min；
继续熔炼15min后，将溶液置于分液漏斗中，静置，具体的：A03：分离分层后的溶液，上层急冻处理，下层倒入容器自然冷却，在步骤A03中，分离分层后的溶液的具体步骤如下：S1:将溶液置于分液漏斗中，静置一段时间；S2:打开分液漏斗开关，下层溶液流出，当下层溶液完全不见，关闭分液漏斗开关；S3:上层溶液从分液漏斗顶部倒出即可。
上层溶液为调质渣溶液，下层溶液为生铁溶液，至此大量的铁元素实现从钢渣中分离；然后需要调质渣溶液进行急冻处理，急冻处理为水淬、风冷和水冷任意的一种或者两种，本实施例采用的水淬急冻处理，采用水淬急冻处理方式，需要在10～15s内冷却至50℃以下。
A04：急冻处理后上层为调质渣，调质渣经烘干、干燥、研磨和筛分后，获得微粉。
具体的：水淬调质渣经过过充分干燥后，放入球磨机进行研磨1小时，采用400目的筛子筛分，过筛后的粉末为微粉。
实施例2：相比于实施例1，区别仅在于：焦炭的质量占钢渣的质量百分比为8％，步骤A02中的温度为1800°，步骤A02中的冶炼时间为90min；
实施例3：相比于实施例1，区别仅在于：焦炭的质量占钢渣的质量百分比为5％，步骤A02中的温度为1600°，骤A02中的冶炼时间为120min；
该微粉具备具有水凝胶凝性同时也具有较高的活性，可替代部分水泥。
下面实施例4将展示该微粉与水泥的混合使用：
400目以上微粉与水泥按照1:1进行混合，添加标准沙，制作标准水泥块分别测量其3d、7d、28d强度如图1所示，图1百分比指的是相较比于纯水泥在3d、7d、28d强度的比值。
从数据可以看出，将纯水泥的抗折活性和抗压活性在3d、7d、28d下均定义为1，测得实施例1到实施例3相较于纯水泥的比值，通过数据可知，1：1混合下的混合物，相较于纯水泥而言，在不同强度下的抗折活性和抗压活性差别不大，因此本方法制作的微粉可以替代一部分水泥。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种利用钢渣冶炼调质制备微粉的方法，其特征在于：包括以下步骤：
A01：将钢渣与酸性氧化物充分搅拌混合后，加入还原剂后搅拌混合后制得钢渣混合料；
A02：将步骤A01制得的钢渣混合料加入熔炼炉中冶炼至钢渣混合料变成液体且表面产生气泡，然后加入适当调质剂混合搅拌，继续加热至溶液分层；
A03：分离分层后的溶液，上层急冻处理，急冻处理在15s内将温度下降到50°以下，下层倒入容器自然冷却；
A04：急冻处理后的上层为调质渣，调质渣经烘干、干燥、研磨和筛分后，获得微粉。
2.根据权利要求1所述的一种利用钢渣冶炼调质制备微粉的方法，其特征在于，在步骤A01中，酸性氧化物为二氧化硅和三氧化二铝的混合物，二氧化硅和三氧化二铝的混合物的质量配比为3：2，钢渣与二氧化硅和三氧化二铝的混合物的质量配比为16:5。
3.根据权利要求2所述的一种利用钢渣冶炼调质制备微粉的方法，其特征在于，在步骤A01中，测得在该质量配比下的混合物的碱度范围为1.0-1.8。
4.根据权利要求2或者3任一项所述的一种利用钢渣冶炼调质制备微粉的方法，其特征在于，在步骤A01中，还原剂为焦炭，焦炭的质量占钢渣的质量百分比为4％-8％。
5.根据权利要求1所述的一种利用钢渣冶炼调质制备微粉的方法，其特征在于，步骤A02中的温度为1500-1800℃，冶炼时间为90-120min。
6.根据权利要求5所述的一种利用钢渣冶炼调质制备微粉的方法，其特征在于，步骤A02中调质剂为石灰，钢渣与石灰质量分数比的比例为：4:1，采用搅拌棒混合石灰，继续在相同温度下再次熔炼15min。
7.根据权利要求1所述的一种利用钢渣冶炼调质制备微粉的方法，其特征在于，在步骤A04中，经过充分干燥后，放入球磨机进行研磨1h，采用400目的筛网进行筛分。
8.根据权利要求1所述的一种利用钢渣冶炼调质制备微粉的方法，其特征在于，在步骤A03中，急冻处理为水淬、风冷或水冷任意的一种或者两种。
9.根据权利要求1所述的一种利用钢渣冶炼调质制备微粉的方法，其特征在于，在步骤A03中，分离分层后的溶液的具体步骤如下：S1:将溶液置于分液漏斗中，静置一段时间；S2:打开分液漏斗开关，下层溶液流出，当下层溶液完全不见，关闭分液漏斗开关；S3:上层溶液从分液漏斗顶部倒出即可。
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