[发明专利]一种将碱性氧气转炉炉渣转化成建筑材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将碱性氧气转炉(basic oxygen furnace)炉渣转化为建 筑材料的方法，该建筑材料例如是用在砌筑(masonry)块、平板和瓦中的水硬 性胶结剂，和用作水泥生产中的掺和料(blend)和用作各种其它应用中的砂浆 (mortar)。

背景技术

在生产钢的过程中，产生炉渣形式的废料。产生的炉渣吨数随生产钢的方 法而变化。一般是所产钢的10到20％。全世界每年产生接近1亿吨的炼钢炉渣。 取决于熔融金属的类型和/或所采用的炼钢实践，在碱性氧气转炉炉渣中可存 在下列化合物。

CaO-45-55％

Fe-16-20％

SiO₂-14-16％

P₂O₅-2.5-3.5％，等等。

这种炉渣通常用于低端用途，比如垃圾填埋、筑路、道碴等，直接或者随 后进行某种处理。因为钢渣含有大量的CaO、硅和铁的氧化物，所以这种低端 应用并没有充分发挥它的潜在用途。

因为这种炉渣含有较高比例的P₂O₅，所以限制了其再循环进入炼铁工艺中。 根据炼钢实践，碱性氧气转炉炉渣的P₂O₅含量可以在2到3.5％的范围之内。

如果这种炉渣作为助熔剂循环进入高炉内，P₂O₅含量实际上将反映在高炉 熔融金属中。换句话说，熔融金属中的磷含量将增加。同时，炉渣中几乎一半 是由CaO组成，而且接近五分之一是铁氧化物，这意味着可以比目前用途更有 益地使用它。

发明内容

本发明的主要目的因而在于比目前用途更有益地使用碱性氧气转炉炉渣。

本发明的另一个目的是处理液态碱性氧气转炉炉渣(炼钢过程中产生的废 料)，以获得适用于各种建筑应用的胶结性能。

可以通过在从钢转炉排出炉渣过程中增加熔融炉渣的流动性并且允许携 带钢并使其沉积在底部来实现本发明的这些目的和其它目的。这可以通过在熔 融炉渣中加入氟石(fluorspar)(氟化钙)来实现。

然后可通过造粒或通过在水池中直接淬火来冷却该液态炉渣。通过快速淬 火可以控制各相及它们的形态，这使得炉渣能够具有较好的胶结性能。

因此，本发明提供一种将碱性氧气转炉炉渣转化为建筑材料的方法，该建 筑材料例如是用在砌筑块、平板、砖和瓦中的水硬性胶结剂，和用作水泥生产 中的掺和料和用作各种应用中的砂浆，所述方法包括的步骤是：加入需要量的 氟石以增加熔融炉渣的流动性；冷却液态炉渣；粉碎该炉渣到-3毫米尺寸；利 用磁力分离器分离出炉渣中的金属部分，并且将非金属部分根据其应用研磨至 大约3000到4000blain。

在钢水被分流到钢包中以后，从炼钢炉中移除炉渣到炉渣罐中。在从炼钢 炉中移除炉渣的同时，通过在炉渣罐中加入足够量的氟石(氟化钙)使炉渣流 化。这使得能够消化(assimilation)未混合的石灰，并且在某种程度上能携 带金属或沉积在炉渣罐的底部。将该炉渣罐移动到最近的淬火坑中淬冷炉渣。

炉渣也可以转送到造粒坑，在这里经过流钢槽(runner)对熔融炉渣造粒。

在淬火或造粒之后，炉渣被粉碎到-3毫米尺寸，然后经过磁力分离器以分 离出炉渣中的金属部分。

然后根据应用将炉渣中的剩余非金属部分粉碎到3500blain。磁力分离出 的金属部分适合用于炼铁和炼钢过程中的含铁炉料。研磨的炉渣适合于不同的 应用，包括用在砌筑块、平板、和瓦中的水硬性胶结剂和用作水泥生产中的掺 和料和用作各种应用中的砂浆。

为了在水化过程中增强硅酸钙网，可以将-3毫米非金属炉渣与用作催化剂 的石膏一起粉碎。

在运行的设备中进行的试验规模的实验已经确定了通过受控冷却获得胶 结相所需的工艺参数。确定了引起所处理的炉渣即时碎落(flaking)的工艺 的各个方面。在下表1中已经列出工艺参数的范围。精确的温度范围和冷却方 法显示如下：

表1：