[发明专利]回收精炼渣制备保护渣的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢铁冶金炉渣综合利用方法，特别涉及一种用连铸结束后残留在钢包中的回收精炼渣制备保护渣的方法。

背景技术

钢铁冶金过程的每道工序中，如烧结、炼铁、转炉、电炉、精炼等，都要加入各种渣料，例如连铸结晶用保护渣，中间包保护渣，铁水包保温剂，模铸保温剂等，以完成各自的冶金目标。这些渣料被使用后就形成相应的冶金炉渣，例如高炉渣、转炉渣、电炉渣、回收精炼渣和有色冶金炉渣，按我国目前年产5亿吨钢，每年约产生1亿吨以上冶金炉渣。这些冶金炉渣，是冶金过程主要的固体废弃物，目前仅高炉渣有超过85％利用率，其它炉渣的综合利用率还不到10％，大量的冶金炉渣，不仅对环境的潜在威胁是不言而喻的，而且也使得炉渣中有用资源被白白浪费。

目前废弃冶金炉渣主要利用有：[1]做钢渣水泥或水泥添加剂。如中国专利CN1014704B公开在钢渣中加入硅酸盐、异极矿等改良剂后，用作水泥原料或添加剂。不仅存在工艺复杂，而且利用价值较低。[2]利用其中的铁和熔剂成分，在钢铁企业内部回用，例如用作烧结熔剂，化渣剂，和铁水预处理渣剂等。如中国专利CN1865458公开利用LF炉钢渣造球，返回用作为炼钢造渣剂，但此产品附加值很低。中国专利CN1597997公开的炼钢炉渣梯级利用方法，将后步工序产出的炉渣加入调整剂后逐级返回应用到前面工序。但此利用会造成渣中杂质逐步积累，不仅造成能耗增加，而且还会影响钢铁品质。[3]作为陶瓷及建筑材料，如中国专利CN1966456公开的利用钢铁厂废炉渣(水渣)作建筑陶瓷产品。只能利用高炉水渣，而且附加值很低。[4]其它用途。如中国专利CN101259987公开将高炉渣粉碎过筛后，加入其它原料，制成微晶玻璃。但由于微晶玻璃占玻璃量很少，因而利用量有限，而且只能用高炉炉渣，生产工艺也相当复杂。中国专利CN101264509公开的利用高炉水渣制备连铸保护渣，采用水淬冷却后的高炉渣做原料，通过粉碎、混合、制浆、干燥等工艺步骤，生产连铸保护渣。此技术需通过粉碎工序，增加了生产成本；并且高炉渣中SiO₂含量较高，主要矿相是橄榄石(CaO·RO·SiO₂)和固溶体，不能满足生产优特钢用低SiO₂含量要求的连铸保护渣或中间包保护渣要求。

上述冶金炉渣再利用，不仅不同程度存在利用工艺复杂、利用成本高，而且利用制备产品附加值较低等不足，例如水泥原料价值只有300元/吨，返回作炼钢造渣剂价值只有200元/吨，建筑陶瓷价值只有1000元/吨。

冶金过程使用的保护渣，通常以含CaO与Al₂O₃的原料混合预熔(铝钙渣)为主要基料，经破碎、雷蒙至100目以下(有利喷雾造粒)，再配入其它组分，然后经500℃左右喷雾造粒工艺制成中空微球，如中国专利CN1383946、CN1526493等所述。而生产预熔料，不仅需要大量天然原料，而且采用电、或煤气(天然气)作燃料，因而成本较高，每吨预熔料市场价在2300元以上，还消耗了大量的矿产资源和能源。其次，采用预熔渣作原料制备的保护渣，由于预熔渣原料是靠破碎、雷蒙等外力使原料破碎到100目以下，这就使许多矿相晶格结构遭到破坏，被破坏的晶体呈不规则的多面体微粒(图2)，一方面易使成品空心微球体破裂，导致使用效果的降低；另一方面，这些不规则的多面体微粒，易成为高熔点化合物的形核中心，在渣层中导致提前结壳，在钢液中不易上浮而在钢材中形成夹杂，影响钢材品质。因此用预熔料制备的保护渣，存在成本较高，使用中易结壳、易产生夹杂等缺陷。通常为提高保温效果，以及减少或避免保护渣与钢水混冲、卷渣，冶金保护渣都制成空心微球。