[发明专利]钢渣生产高活性钢渣粉和惰性矿物产品的工艺

说明书

技术领域

本发明属于钢渣加工处理技术领域，涉及钢渣全资源化利用，特别涉及一种钢渣生产高活性钢渣粉和惰性矿物产品的工艺。

背景技术

钢渣是炼钢排出的固体废物，其产率一般为粗钢产量的15％。据欧浦钢网国内月度粗钢产量，2015年我国粗钢总产量为8.0053亿t，则每年产生约1.2亿t钢渣。国家工信部公布的近年钢渣综合利用率不超过21％，年新增0.95亿t废弃的钢渣，影响着炼钢生产排渣畅通，也占用宝贵的土地并造成环境污染，因此需要研发新技术提高钢渣的资源化利用率。

钢渣的利用问题关键是要解决原渣选除有价金属后尾渣的利用，钢渣尾渣(简称钢渣)最主要应用途径是作为水泥混合材或混凝土掺合料。该方式具有处理量大、应用面广、产品附加值较高等优势，但也存在着钢渣粉活性低掺入到水泥中会造成水泥强度低、凝结时间长，以及可能导致水泥安定性不良等问题。钢渣粉活性低是钢渣在水泥或混凝土中应用最大的技术障碍，特别是在我国水泥、混凝土建材行业产能过剩大环境中，该问题导致钢渣粉不适应产品性能竞争的要求，许多钢渣粉磨和分选加工企业艰难地维持生产，甚至转产或关停。

钢渣中含有与硅酸盐水泥熟料相似的水化活性矿物，如硅酸钙、铁酸钙、铁铝酸钙和f-CaO等，因此用作水泥混合材或混凝土掺合料；钢渣中还含有水化惰性矿物(简称惰性矿物)，包括金属Fe、Fe₃O₄和RO相，RO相是MgO、FeO、MnO等二价金属氧化物的固溶体。这些惰性矿物不具有水化活性，它们的含量越高钢渣的水化活性越低。钢渣粉产品中这些惰性矿物含量较高是制约产品性能的主要因素，例如，以剔除块状渣铁后的尾渣为原料，并且粉磨过程中选除渣铁小颗粒，钢渣粉产品中Fe含量1.4～3.5％，Fe₃O₄含量4.2～7.1％，RO相含量35.4～36.5％，惰性矿物总量为41.1～47.2％。因此，近年来从钢渣中选除惰性矿物，以求改善钢渣粉的活性成为新技术发展的方向。

“一种钢渣高效回收再选处理的方法”【专利号CN102688880 A】，其目的在于最大程度地从钢渣中选出并回收金属铁，以尾渣为原料制成钢渣粉。该技术的方案是块状钢渣逐级破碎解离并磁选提取出块状或大颗粒的金属铁，获得-5mm尾渣经过辊式磨预粉磨制成钢渣粉半成品。钢渣粉半产品经气力分级提出粗粉由磁选机提纯获得铁粉产品；细粉由球磨机粉磨至比表面420m²/kg为钢渣粉产品。该发明的技术缺陷：因其技术方案是建立在未认识到钢渣中主体惰性矿物是RO相的基础上，故只关注到钢渣中金属铁的提取，未意识到钢渣中主导惰性矿物(RO相)的分选效果。辊式磨预粉磨制成钢渣粉半产品的比表面面积小于150m²/kg，RO相矿物的单体综合解离度不足50％，由磁选获得铁粉产品(实际上是惰性矿物产品)中硅酸盐矿物的杂质多，产品的铁品位低；由分级细粉和磁选尾矿由球磨磨细制成的钢渣粉产品，由于入磨物料中惰性矿物含量较高，即使将钢渣粉的粉磨细度很高，其活性仍不会有显著的提高。

“一种钢渣制备钢渣砂、活化渣粉和RO相的方法”专利【专利号CN 104446022】，其目的在于提供一种钢渣制备钢渣砂、活性粉渣和RO相的方法，使钢渣中水硬性矿物与RO相分离并得到利用。该技术的方案采用两段间歇粉磨、一级干式选粉和磨内沉积料再分离的4步工艺。具体实现方法是将钢渣闭路预粉磨到-10mm，再经解离性粉磨为-1.8mm的粉料，将粉料入选粉机以80μm为切割粒径分选。细料即为活性粉渣，粗料即为钢渣砂。取出两段粉磨时磨机内的沉积富集料，作为RO相和钢粒的混合料，除铁得RO富集料，再重力分选再提纯RO相时杂质为活化渣粉。该发明有以下技术缺陷：(1)钢渣解离粉磨为-1.8mm粉料，而钢渣中RO相一般平均粒度约30μm，该粒度水平达不到RO相矿物单体解离目标；，并且未达到物料矿物粒径水平时粉磨过程作用不能明确体现矿物之间抗粉磨性的差异，使这些难磨的惰性矿物在粗粒级富集。(2)粉料的气力分选以80μm切割粒径分级，该粒度远大于钢渣中三种惰性矿物的本征粒径，故粗粉、细粉中惰性矿物含量差异不大，难以达到矿物成分分选要求。分选后两种产品中活性粉渣的惰性矿物含量还较高，其水化活性没有明显的提高；钢渣砂中惰性矿物也没有很好地富集，纯度远低于设计要求。(3)从磨机内取出沉积富集料制备RO相，需要停磨、取料、分选，不仅工序复杂、成本高，还存在粗颗粒中惰性矿物单体解离度低，产品铁品位难以利用等问题。至于该方案要解决的惰性矿物在难磨影响粉磨作业问题，可采用立磨将难磨的大颗粒料从磨盘周围排出，选除渣铁颗粒后再返回磨内继续粉磨。