CN1690228A - 一种铁水预处理剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用赤泥作为铁水预处理剂的生产方法。所采用的技术方案是将赤泥烘干后与Fe2O3、CaO、Na2CO3、MnO2、CaCl2、SiO2或含这些成分的其他冶金废弃物进行混匀。混合物的质量百分比是：赤泥为15～30％、Fe2O3为38～45％、CaO为25～40％、Na2CO3≤5％、MnO2≤5％、CaCl2≤5％、SiO2≤10％，混合物组成中的CaO/SiO2为3.0～7.0。要求所用赤泥的主要化学成分的质量百分比为：SiO2≤25％，Fe2O3≥20％或CaO≥40％。本发明采用赤泥为原料，具有废物利用、资源回收、清洁生产、保护环境、价格低的特点，且无需改变现有的铁水预处理设备和操作。
Description
一、技术领域
本发明属于铁水预处理剂的生产方法。尤其涉及一种用赤泥作为铁水预处理剂的生产方法。
二、背景技术
赤泥是用铝矾土矿提取氧化铝过程中产生的废弃物。目前全世界每年生产的赤泥约6000万吨以上。2003年国内氧化铝产量约为550万吨左右，年排出的赤泥量应在600万吨以上，加上历年累计积存量，其数量相当可观。大量赤泥不但要占用良田土地，而且，游离碱和其它有害成分还污染环境。氧化铝厂一般采用平地筑台，河谷拦坝，凹地填充等方法堆存赤泥，由于没有采取防护措施，赤泥废液污染地下水源200～700米深，使该地水源永久碱化。
近年来，国内外冶金工作者对赤泥的堆储、处理及铝业废渣再利用做过大量的研究工作。在应用方面主要研究方向有：(1)利用赤泥制备优质的直接还原铁团块，作为电炉炼钢原料(罗道成，刘俊峰，易平贵，陈安国.氧化铝厂赤泥综合利用的新工艺.中国矿业，2002年第11卷第5期50-53)；(2)利用赤泥生产水泥(于健，贾元平，朱守河.利用铝工业废渣(赤泥)生产水泥.水泥工程，1999年06期，34-36)；(3)筑路材料(付毅.固化赤泥制备高等级道路材料技术试验研究.有色金属，2001年02期，11-13)；(4)利用赤泥作矿井填充材料、硅钙肥等(梁华.赤泥利用的近期研究动态.世界有色金属，1999年第3期32-34)。以上研究未有将赤泥用作铁水预处理剂，没有将赤泥中有效成分充分利用，所消耗的赤泥量远不能应付日益增长的赤泥产出量。
另一方面，铁水预处理及炼钢过程中急需高效廉价的脱硅、脱磷和脱硫剂。铁水预处理指铁水在进入炼钢炉前为除去某些有害成分或回收某些有价成分的处理过程。铁水预处理具体称为铁水炉外脱硅(付博，张婕等.固体脱硅剂的应用效果研究.炼钢，2002，18(No.4)，36-39)，铁水炉外脱硫，(吴宝国，董元篪，王海川，周云，王世俊.铁水炉外脱硫剂的研究进展.南方金属，2003，No.3，14-16，23)；铁水炉外脱磷(乐可襄，王世俊，王海川，龚志作，刘欣隆，孙树森.在铁水预处理中CaO-Fe2O3-CaF2基粉剂脱磷工艺和影响因素的探讨.钢铁，Vol.37，No.7，2002，20-22，32)，有时脱硫、脱磷可以同时进行(王庆祥，陈丹峰.用苏打作熔剂添加剂对铁水同时进行脱磷脱硫的研究.炼钢，1998年第6期31-34)。对于中、高磷铁水或有资源综合利用价值的铁水，如对含钒、铌、钛的铁水预处理必须在氧化气氛下进行，所需预处理剂要有一定的氧化性和高碱度。由于铁水中的高碳含量限制了***中实际氧位的提高，提高炉渣的碱度和精炼能力、减少粉剂消耗是冶金工作者的长期奋斗目标。目前，铁水预处理主要在鱼雷车或铁水包中进行，使用的预处理剂为人工合成的熔剂(杨印东，毕学工，侯建等.利用铝业废渣和副产品生产钢铁工业精炼合成渣.钢铁，Vol.38，No.10，2003年，(增刊)，208～212)，但未有用赤泥为原料。
三、发明内容
本发明的任务是提供一种无需改变现有的铁水预处理设备和操作的、廉价的、能废物利用、资源回收、清洁生产、保护环境的用生产氧化铝所产生的赤泥为原料、可有效地脱磷、脱硫、脱硅的铁水预处理剂及其制备方法。
为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是将赤泥烘干后与Fe2O3、CaO、Na2CO3、MnO2、CaCl2、SiO2或含这些成分的其他冶金废弃物进行混磨。
混合物中各化学成分的质量百分比是：赤泥为15～30％、Fe2O3为38～45％、CaO为25～40％、Na2CO3≤5％、MnO2≤5％、CaCl2≤5％、SiO2≤10％。混合物组成中的CaO/SiO2为3.0～7.0。
其中，所用的赤泥的主要化学成分的质量百分比为：SiO2≤25％，Fe2O3≥20％或CaO≥40％。
本发明的制备是先将赤泥烘干，按上述混合物的质量百分比混匀，然后磨至粒度为120目以下，即可做为铁水预处理的脱硅剂或脱磷脱硫剂。
由于采用上述技术，本发明具有以下特点：
1、本发明可以充分发挥赤泥中的碱性氧化物CaO、K2O和Na2O的作用，在铁水预处理过程中能有效地脱磷、脱硫、脱硅；
2、本发明在利用赤泥中Fe2O3作为氧化剂进行铁水预处理的同时，可回收赤泥中的铁，一般的赤泥利用方法对利用赤泥中少量的Fe2O3在经济上和技术上都无能为力；
3、本发明对于那些化学成分不适合采用选矿方法生产炼铁原料、不适合直接用作硅肥、水泥等工业原料的赤泥均可有效利用；
4、本发明无需改变现有的铁水预处理设备和操作，既可节约设备投资和人员培训费用，又可提高钢水纯净度，改善钢的质量。
5、本发明采用生产氧化铝所产生的赤泥为原料，可废物利用、资源回收、清洁生产、保护环境、且价格低廉。
四、具体实施方式
目前生产氧化铝主要有两种工艺，烧结法和拜耳法。烧结法产生的赤泥含有较高的氧化钙和二氧化硅，矿物组成以硅酸二钙为主，赤泥中氧化铁和氧化钠含量较低。拜耳法(Bayer)产生的赤泥含有较高的氧化铁，氧化钠和氧化铝及较低的二氧化硅。由于赤泥的成分随原材料的成分变化波动较大，同一厂家不同时期提供的数据会有较大区别，但用拜耳法生产氧化铝产生的赤泥的共同特点是：高氧化铁，高碱，赤泥中磷、硫含量并不高。赤泥中的CaO及Na2O、K2O对提高炉渣碱度，增加精炼能力有重要作用。Fe2O3可提供氧和铁的资源。少量的Al2O3对脱磷无关键性的影响，而铝酸钙则是炼钢精炼脱硫剂的主要成分。
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1 用烧结法赤泥制备铁水预处理剂的方法
一种烧结法产生的赤泥，其化学成分如表1所示。
表1一种烧结法赤泥的化学成分
| 成分 | SiO2 | Fe2O3 | Al2O3 | CaO | Na2O | K2O | TiO2 | FeO | MgO |
| 质量％ | 23.0 | 9.4 | 9.5 | 41.5 | 2.6 | 1.2 | 8.4 | 0.60 | 2.1 |
将该赤泥烘干后与Fe2O3、CaO、CaCl2、SiO2进行混磨。上述混合物中各化学成分的质量百分比是：赤泥为20～25％、Fe2O3为38～45％、CaO为25～32％、MnO2为3～5％、CaCl2为2～5％、SiO2为3～5％，混合物组成中的CaO/SiO2为5～7。
本实施例的制备是先将该赤泥烘干，按上述混合物的质量百分比混匀，然后磨至粒度为120目以下，即可做为铁水预处理的脱硅剂或脱磷脱硫剂。
本实施例配制的铁水预处理剂具有很强的脱硫能力和脱硅能力。在1400℃对铁水进行预处理，脱硫率达85.0％以上，脱硅率为74.2％以上，脱磷率达33.3％以上。
实施例2 用拜尔法赤泥制备铁水预处理剂的方法
一种烧结法产生的赤泥，其化学成分如表2所示：
表2拜尔法赤泥的化学成分
| 成分 | SiO2 | Fe2O3 | Al2O3 | CaO | Na2O | K2O | TiO2 | FeO | MgO |
| 质量％ | 12.0 | 23.3 | 17.1 | 15.2 | 4.5 | 1.3 | 5.9 | 5.4 | 2.8 |
将该赤泥烘干后与Fe2O3、CaO、Na2CO3、MnO2、CaCl2、SiO2进行混磨。上述混合物中各化学成分的质量百分比是：赤泥为15-19％、Fe2O3为40～45％、CaO为30～38％、Na2CO3为0～3％、MnO2为0～4％、CaCl2为0～3％、SiO2为5～9％，混合物组成中的CaO/SiO2为3.0～6.0。
本实施例的制备是先将赤泥烘干，按上述混合物的质量百分比混匀，然后磨至粒度为120目以下，即可做为铁水预处理的脱硅剂或脱磷脱硫剂。
本实施例配制的铁水预处理剂具有很强的脱硫能力和脱硅能力。在1400℃对铁水进行预处理，其脱硅、脱磷、脱硫率分别为70％，35％，88％以上。
实施例3用烧结法与拜尔法赤泥混合渣制备铁水预处理剂的方法
一种烧结法、拜尔法赤泥的混合物，其化学成分如表3所示：
表3一种烧结法、拜尔法赤泥混合物的化学成分
| 成分 | SiO2 | Fe2O3 | Al2O3 | CaO | Na2O | K2O | TiO2 | FeO | MgO |
| 质量％ | 20.5 | 11.5 | 7.2 | 41.1 | 2.5 | 1.2 | 3.4 | 1.7 | 3 |
将该混合赤泥烘干后与Fe2O3、CaO、Na2CO3、CaCl2、SiO2进行混磨。上述混合物中各化学成分的质量百分比是：赤泥为15～20％、Fe2O338～43％为、CaO为30～38％、Na2CO3为1～3％、CaCl2为1～5％、SiO2为5～10％，混合物组成中的CaO/SiO2为3～7。
本实施例的制备是先将赤泥烘干，按上述混合物的质量百分比混匀，然后磨至粒度为120目以下，即可做为铁水预处理的脱硅剂或脱磷脱硫剂。在1350℃对铁水进行预处理，其脱硅、脱磷、脱硫率分别为70％，38％，90％以上。
Claims (6)
1、一种铁水预处理剂的生产方法，其特征在于将赤泥烘干后与Fe2O3、CaO、Na2CO3、MnO2、CaCl2、SiO2或含这些成分的其他冶金废弃物进行混磨。
2、根据权利要求1所述的铁水预处理剂的生产方法，其特征在于所述的混合物中各化学成分的质量百分比是：赤泥为15～30％、Fe2O3为38～45％、CaO为25～40％、Na2CO3≤5％、MnO2≤5％、CaCl2≤5％、SiO2≤10％。
3、根据权利要求2所述的铁水预处理剂的生产方法，其特征在于所述的赤泥的主要化学成分的重量比为：SiO2≤25％，Fe2O3≥20％或CaO≥40％。
4、根据权利要求1所述的铁水预处理剂的生产方法，其特征在于所述的混合物组成中的CaO/SiO2为3.0～7.0。
5、根据权利要求1所述的铁水预处理剂的生产方法，其特征在于所述，的混磨粒度为120目以下。
6、根据权利要求1～5项所述的铁水预处理剂的生产方法所制作的预处理剂。
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