專利名稱：一種鐵水預處理劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鐵水預處理劑的生產(chǎn)方法。尤其涉及一種用赤泥作為鐵水預處理劑的生產(chǎn)方法。
背景技術：
赤泥是用鋁礬土礦提取氧化鋁過程中產(chǎn)生的廢棄物。目前全世界每年生產(chǎn)的赤泥約6000萬噸以上。2003年國內(nèi)氧化鋁產(chǎn)量約為550萬噸左右，年排出的赤泥量應在600萬噸以上，加上歷年累計積存量，其數(shù)量相當可觀。大量赤泥不但要占用良田土地，而且，游離堿和其它有害成分還污染環(huán)境。氧化鋁廠一般采用平地筑臺，河谷攔壩，凹地填充等方法堆存赤泥，由于沒有采取防護措施，赤泥廢液污染地下水源200～700米深，使該地水源永久堿化。
近年來，國內(nèi)外冶金工作者對赤泥的堆儲、處理及鋁業(yè)廢渣再利用做過大量的研究工作。在應用方面主要研究方向有(1)利用赤泥制備優(yōu)質(zhì)的直接還原鐵團塊，作為電爐煉鋼原料(羅道成，劉俊峰，易平貴，陳安國.氧化鋁廠赤泥綜合利用的新工藝.中國礦業(yè)，2002年第11卷第5期50-53)；(2)利用赤泥生產(chǎn)水泥(于健，賈元平，朱守河.利用鋁工業(yè)廢渣(赤泥)生產(chǎn)水泥.水泥工程，1999年06期，34-36)；(3)筑路材料(付毅.固化赤泥制備高等級道路材料技術試驗研究.有色金屬，2001年02期，11-13)；(4)利用赤泥作礦井填充材料、硅鈣肥等(梁華.赤泥利用的近期研究動態(tài).世界有色金屬，1999年第3期32-34)。以上研究未有將赤泥用作鐵水預處理劑，沒有將赤泥中有效成分充分利用，所消耗的赤泥量遠不能應付日益增長的赤泥產(chǎn)出量。
另一方面，鐵水預處理及煉鋼過程中急需高效廉價的脫硅、脫磷和脫硫劑。鐵水預處理指鐵水在進入煉鋼爐前為除去某些有害成分或回收某些有價成分的處理過程。鐵水預處理具體稱為鐵水爐外脫硅(付博，張婕等.固體脫硅劑的應用效果研究.煉鋼，2002，18(No.4)，36-39)，鐵水爐外脫硫，(吳寶國，董元篪，王海川，周云，王世俊.鐵水爐外脫硫劑的研究進展.南方金屬，2003，No.3，14-16，23)；鐵水爐外脫磷(樂可襄，王世俊，王海川，龔志作，劉欣隆，孫樹森.在鐵水預處理中CaO-Fe2O3-CaF2基粉劑脫磷工藝和影響因素的探討.鋼鐵，Vol.37，No.7，2002，20-22，32)，有時脫硫、脫磷可以同時進行(王慶祥，陳丹峰.用蘇打作熔劑添加劑對鐵水同時進行脫磷脫硫的研究.煉鋼，1998年第6期31-34)。對于中、高磷鐵水或有資源綜合利用價值的鐵水，如對含釩、鈮、鈦的鐵水預處理必須在氧化氣氛下進行，所需預處理劑要有一定的氧化性和高堿度。由于鐵水中的高碳含量限制了系統(tǒng)中實際氧位的提高，提高爐渣的堿度和精煉能力、減少粉劑消耗是冶金工作者的長期奮斗目標。目前，鐵水預處理主要在魚雷車或鐵水包中進行，使用的預處理劑為人工合成的熔劑(楊印東，畢學工，侯建等.利用鋁業(yè)廢渣和副產(chǎn)品生產(chǎn)鋼鐵工業(yè)精煉合成渣.鋼鐵，Vol.38，No.10，2003年，(增刊)，208～212)，但未有用赤泥為原料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務是提供一種無需改變現(xiàn)有的鐵水預處理設備和操作的、廉價的、能廢物利用、資源回收、清潔生產(chǎn)、保護環(huán)境的用生產(chǎn)氧化鋁所產(chǎn)生的赤泥為原料、可有效地脫磷、脫硫、脫硅的鐵水預處理劑及其制備方法。
為實現(xiàn)上述任務，本發(fā)明所采用的技術方案是將赤泥烘干后與Fe2O3、CaO、Na2CO3、MnO2、CaCl2、SiO2或含這些成分的其他冶金廢棄物進行混磨。
混合物中各化學成分的質(zhì)量百分比是赤泥為15～30％、Fe2O3為38～45％、CaO為25～40％、Na2CO3≤5％、MnO2≤5％、CaCl2≤5％、SiO2≤10％。混合物組成中的CaO/SiO2為3.0～7.0。
其中，所用的赤泥的主要化學成分的質(zhì)量百分比為SiO2≤25％，F(xiàn)e2O3≥20％或CaO≥40％。
本發(fā)明的制備是先將赤泥烘干，按上述混合物的質(zhì)量百分比混勻，然后磨至粒度為120目以下，即可做為鐵水預處理的脫硅劑或脫磷脫硫劑。
由于采用上述技術，本發(fā)明具有以下特點1、本發(fā)明可以充分發(fā)揮赤泥中的堿性氧化物CaO、K2O和Na2O的作用，在鐵水預處理過程中能有效地脫磷、脫硫、脫硅；2、本發(fā)明在利用赤泥中Fe2O3作為氧化劑進行鐵水預處理的同時，可回收赤泥中的鐵，一般的赤泥利用方法對利用赤泥中少量的Fe2O3在經(jīng)濟上和技術上都無能為力；3、本發(fā)明對于那些化學成分不適合采用選礦方法生產(chǎn)煉鐵原料、不適合直接用作硅肥、水泥等工業(yè)原料的赤泥均可有效利用；4、本發(fā)明無需改變現(xiàn)有的鐵水預處理設備和操作，既可節(jié)約設備投資和人員培訓費用，又可提高鋼水純凈度，改善鋼的質(zhì)量。
5、本發(fā)明采用生產(chǎn)氧化鋁所產(chǎn)生的赤泥為原料，可廢物利用、資源回收、清潔生產(chǎn)、保護環(huán)境、且價格低廉。
具體實施例方式
目前生產(chǎn)氧化鋁主要有兩種工藝，燒結(jié)法和拜耳法。燒結(jié)法產(chǎn)生的赤泥含有較高的氧化鈣和二氧化硅，礦物組成以硅酸二鈣為主，赤泥中氧化鐵和氧化鈉含量較低。拜耳法(Bayer)產(chǎn)生的赤泥含有較高的氧化鐵，氧化鈉和氧化鋁及較低的二氧化硅。由于赤泥的成分隨原材料的成分變化波動較大，同一廠家不同時期提供的數(shù)據(jù)會有較大區(qū)別，但用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁產(chǎn)生的赤泥的共同特點是高氧化鐵，高堿，赤泥中磷、硫含量并不高。赤泥中的CaO及Na2O、K2O對提高爐渣堿度，增加精煉能力有重要作用。Fe2O3可提供氧和鐵的資源。少量的Al2O3對脫磷無關鍵性的影響，而鋁酸鈣則是煉鋼精煉脫硫劑的主要成分。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
實施例1 用燒結(jié)法赤泥制備鐵水預處理劑的方法一種燒結(jié)法產(chǎn)生的赤泥，其化學成分如表1所示。
表1一種燒結(jié)法赤泥的化學成分

將該赤泥烘干后與Fe2O3、CaO、CaCl2、SiO2進行混磨。上述混合物中各化學成分的質(zhì)量百分比是赤泥為20～25％、Fe2O3為38～45％、CaO為25～32％、MnO2為3～5％、CaCl2為2～5％、SiO2為3～5％，混合物組成中的CaO/SiO2為5～7。
本實施例的制備是先將該赤泥烘干，按上述混合物的質(zhì)量百分比混勻，然后磨至粒度為120目以下，即可做為鐵水預處理的脫硅劑或脫磷脫硫劑。
本實施例配制的鐵水預處理劑具有很強的脫硫能力和脫硅能力。在1400℃對鐵水進行預處理，脫硫率達85.0％以上，脫硅率為74.2％以上，脫磷率達33.3％以上。
實施例2 用拜爾法赤泥制備鐵水預處理劑的方法一種燒結(jié)法產(chǎn)生的赤泥，其化學成分如表2所示表2拜爾法赤泥的化學成分

將該赤泥烘干后與Fe2O3、CaO、Na2CO3、MnO2、CaCl2、SiO2進行混磨。上述混合物中各化學成分的質(zhì)量百分比是赤泥為15-19％、Fe2O3為40～45％、CaO為30～38％、Na2CO3為0～3％、MnO2為0～4％、CaCl2為0～3％、SiO2為5～9％，混合物組成中的CaO/SiO2為3.0～6.0。
本實施例的制備是先將赤泥烘干，按上述混合物的質(zhì)量百分比混勻，然后磨至粒度為120目以下，即可做為鐵水預處理的脫硅劑或脫磷脫硫劑。
本實施例配制的鐵水預處理劑具有很強的脫硫能力和脫硅能力。在1400℃對鐵水進行預處理，其脫硅、脫磷、脫硫率分別為70％，35％，88％以上。
實施例3用燒結(jié)法與拜爾法赤泥混合渣制備鐵水預處理劑的方法一種燒結(jié)法、拜爾法赤泥的混合物，其化學成分如表3所示表3一種燒結(jié)法、拜爾法赤泥混合物的化學成分

將該混合赤泥烘干后與Fe2O3、CaO、Na2CO3、CaCl2、SiO2進行混磨。上述混合物中各化學成分的質(zhì)量百分比是赤泥為15～20％、Fe2O338～43％為、CaO為30～38％、Na2CO3為1～3％、CaCl2為1～5％、SiO2為5～10％，混合物組成中的CaO/SiO2為3～7。
本實施例的制備是先將赤泥烘干，按上述混合物的質(zhì)量百分比混勻，然后磨至粒度為120目以下，即可做為鐵水預處理的脫硅劑或脫磷脫硫劑。在1350℃對鐵水進行預處理，其脫硅、脫磷、脫硫率分別為70％，38％，90％以上。
權利要求
1.一種鐵水預處理劑的生產(chǎn)方法，其特征在于將赤泥烘干后與Fe2O3、CaO、Na2CO3、MnO2、CaCl2、SiO2或含這些成分的其他冶金廢棄物進行混磨。
2.根據(jù)權利要求1所述的鐵水預處理劑的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的混合物中各化學成分的質(zhì)量百分比是赤泥為15～30％、Fe2O3為38～45％、CaO為25～40％、Na2CO3≤5％、MnO2≤5％、CaCl2≤5％、SiO2≤10％。
3.根據(jù)權利要求2所述的鐵水預處理劑的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的赤泥的主要化學成分的重量比為SiO2≤25％，F(xiàn)e2O3≥20％或CaO≥40％。
4.根據(jù)權利要求1所述的鐵水預處理劑的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的混合物組成中的CaO/SiO2為3.0～7.0。
5.根據(jù)權利要求1所述的鐵水預處理劑的生產(chǎn)方法，其特征在于所述，的混磨粒度為120目以下。
6.根據(jù)權利要求1～5項所述的鐵水預處理劑的生產(chǎn)方法所制作的預處理劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用赤泥作為鐵水預處理劑的生產(chǎn)方法。所采用的技術方案是將赤泥烘干后與Fe
文檔編號C21C1/00GK1690228SQ20041001306
公開日2005年11月2日 申請日期2004年4月20日 優(yōu)先權日2004年4月20日
發(fā)明者楊印東, 李光強, 畢學工, 張鵬科, 金焱 申請人:武漢科技大學