[发明专利]一种利用铝灰烧结脱除杂质同步制备铝酸钙系炼钢脱硫剂的方法

说明书

本发明公开了一种利用铝灰烧结脱除杂质同步制备铝酸钙系炼钢脱硫剂的方法，该方法是将铝灰与含钙原料混匀，压制成团块；所得团块经过干燥后，依次置于空气气氛中焙烧进行一段低温焙烧、置于强氧化性气氛中进行二段中温焙烧、置于空气气氛中进行三段高温熔融焙烧，焙烧产物经过冷却，破碎，即得以12CaO·7Al₂O₃为主相的预熔型铝酸钙系脱硫剂；该方法利用工业废渣为主要原料，原料来源广，成本低，产生较高的附加值，且操作简单、生产成本低、环境友好，满足工业化生产要求。

技术领域

本发明涉及一种利用铝灰制备铝酸钙系炼钢脱硫剂的方法，具体涉及利用铝灰高温烧结脱除杂质元素同步制备铝酸钙系炼钢脱硫剂的方法，属于矿物加工和钢铁冶金领域。

背景技术

铝灰是氧化铝电解、铝材加工及废料再生过程中产生的含铝废渣，据不完全统计，每生产一吨电解铝会形成30-50kg铝灰，我国每年产生铝灰总量高达100-200万吨。铝灰中含有30-70％的金属铝，具有极高的回收价值，此外，铝灰中还含有氮、氯、氟、钾、钠等杂质元素。铝灰中的氮化铝是金属铝高温过程中与氮气反应生成，氮化铝结构稳定、熔点高，但是氮化铝在堆存过程中与雨水反应，缓慢产生氨气，严重污染环境。因此，《国家危险废物名录》将铝灰分类为危害废物，排放每吨铝灰将征收1000元的环保税。

铝灰中铝含量远高于天然含铝矿石，具有极高的综合利用价值。为实现铝灰的综合利用，研究人员开发了倾动回转窑处理法、重选法、电选法、离心法、机械筛分法等。为脱除铝灰中氮元素，避免加工过中产生氨气等有害气体，将铝灰在催化剂及碱液作用下进行脱氮，通过加温促进氨气溢出并回收制备氨水；但是湿法工艺需要投入高密闭性大型反应设备，增加了生产成本。

硫是炼钢过程主要有害元素之一，硫含量高会导致钢材热脆性及各项异性，一般不锈钢生产要求硫含量低于0.005％甚至0.001％。为脱除钢液中的硫元素，需要在电炉冶炼过程中加入脱氧剂造渣，铝酸钙系预熔型炼钢脱硫剂具备熔点低(1450℃)、形成液相时间短、成分均匀、脱硫能力强、氟含量低等优势。但是以优质氧化铝、铝矾土等矿物制备铝酸钙时，其中硅、钛等杂质难以脱除，尤其是氧化硅在电炉中可能被还原成单质硅，进入钢液影响钢铁品质。铝灰中硅含量较低，是一种优质的含铝源，但是现有技术并未见利用铝灰作为铝源制备铝酸钙系炼钢脱硫剂的相关报道。

发明内容

针对现有技术中，铝灰综合利用工艺中普遍存在的生产成本高、工艺复杂、容易产生二次污染等缺陷，以及现有的铝酸钙系炼钢脱硫剂制备过程中氧化铝、铝矾土等铝源杂质难以脱除等缺陷，本发明的目的是提供一种利用铝灰作为铝源，通过控制温度及气氛进行高温烧结逐步脱除杂质元素同步获得高品质铝酸钙系炼钢脱硫剂的方法，该方法将铝灰中氮化铝组分中的氮转化为环境无害的氮气，避免形成NOx造成二次环境污染，同时脱除铝灰中的氯化钠、氯化钾等有害元素，并使得铝组分转化为铝酸钙，制备成高附加值的炼钢脱硫剂，该方法操作简单、生产成本低、环境友好，满足工业化生产要求。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种利用铝灰烧结脱除杂质同步制备铝酸钙系炼钢脱硫剂的方法，该方法是将铝灰与含钙原料混匀，压制成团块；所得团块经过干燥后，依次置于空气气氛中焙烧进行一段低温焙烧、置于强氧化性气氛中进行二段中温焙烧、置于空气气氛中进行三段高温熔融焙烧，焙烧产物经过冷却，破碎，即得铝酸钙系脱硫剂。

优选的方案，铝灰与含钙原料的比例控制Al:Ca元素摩尔比为1:1.02～1:1.1。

较优选的方案，所述含钙原料包括生石灰、消石灰、石灰石、钢渣中至少一种。

较优选的方案，所述含钙原料的二氧化硅含量低于3.0％。较优选的含钙原料中二氧化硅含量低于1.0％。

优选的方案，所述一段低温焙烧的条件为：温度为300～500℃，时间为120～180min。优选在相对低温条件及空气气氛中进行氧化焙烧，主要目的是铝灰中金属铝相氧化为活性三氧化二铝。