一種以鋁工業(yè)赤泥為基體的轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種以鋁工業(yè)赤泥為基體的轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷劑及其制備方法，屬于轉(zhuǎn)爐煉鋼領(lǐng)域。該脫磷劑主要是由以下原料按質(zhì)量百分比組成：50～70%的干燥赤泥，5～15%的石灰，15～30%的鐵精礦或鐵皮球，2～10%的輕燒白云石，0.5%的粘合劑，將上述原料破碎、混均，壓制成塊，在300～500℃溫度下焙燒2～4小時(shí)，冷卻后破碎成粒徑為15～30mm的脫磷劑，在轉(zhuǎn)爐煉鋼的脫磷操作過(guò)程中加入該脫磷劑，能夠處理中低磷含量的鐵水，可以達(dá)到90%以上的脫磷效果。本發(fā)明利用了赤泥中含有的大量CaO和Fe2O3，既能達(dá)到較高的脫磷效果，又能解決了赤泥的污染，實(shí)現(xiàn)了赤泥的再利用同時(shí)降低了煉鋼成本。
【專利說(shuō)明】一種以鋁工業(yè)赤泥為基體的轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)爐煉鋼領(lǐng)域，具體涉及一種以鋁工業(yè)赤泥為基本原料輔以石灰、鐵精礦或鐵皮球、輕燒白云石和少量粘結(jié)劑合成的轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]赤泥是一種鋁工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的固體廢料，每冶煉I噸氧化鋁約產(chǎn)生1.0~2.0t赤泥，以現(xiàn)在的產(chǎn)能計(jì)算，全世界每年產(chǎn)出的赤泥超7000萬(wàn)噸，我國(guó)每年產(chǎn)生的赤泥也在3000萬(wàn)噸以上。其中現(xiàn)在最先進(jìn)的聯(lián)合法冶煉的赤泥中也含有43.7~46.8%的CaO，20.0 ~25% 的 SiO2, 5.4 ~7.5% 的 Al2O3,6.1 ~7.5% 的 Fe2O3,還有少量的 Na2O, K2O 和 TiO2等。如果不加以利用，這些資源將會(huì)浪費(fèi)掉，而且由于我國(guó)產(chǎn)出的赤泥全部露天堆放會(huì)給環(huán)境帶來(lái)不小的危害。赤泥的堆放不僅占用大量土地，耗費(fèi)大量的堆場(chǎng)和維護(hù)費(fèi)用，而且赤泥中的可溶性堿會(huì)向地下滲透，造成地下水體和土壤污染。另外，裸露的赤泥隨著風(fēng)吹日曬會(huì)形成粉塵隨風(fēng)飛揚(yáng)，污染大氣，對(duì)人和動(dòng)植物產(chǎn)生危害，惡化生態(tài)環(huán)境。因此，做好赤泥的處理和再利用工作具有重要的意義，例如，可以充分利用其高堿性與氧化性在轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中脫除鋼水中的有害雜P，可以實(shí)現(xiàn)赤泥廢渣的有效利用，同時(shí)也是鋼鐵企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。
[0003] 目前鋁工業(yè)赤泥的處理辦法有利用赤泥生產(chǎn)磚、生產(chǎn)水泥、生產(chǎn)硅鈣復(fù)合肥等，或者利用赤泥進(jìn)行廢水凈化、回收赤泥中金屬等。以赤泥為主要原料生產(chǎn)磚，但在應(yīng)用中，由于大多數(shù)赤泥本身含有大量堿性物質(zhì)與微量放射性元素，常常不能推廣。再以赤泥生產(chǎn)水泥為例，國(guó)內(nèi)外實(shí)踐表明，用赤泥可以生產(chǎn)出多種型號(hào)的水泥。我國(guó)山東鋁廠早在上世紀(jì)60年代初就建成綜合利用赤泥的大型水泥廠，利用燒結(jié)法赤泥生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥，水泥生料中的赤泥配比通常在20.0~38.5%之間，這主要是由于赤泥含堿量高，赤泥配比受到制約。由于赤泥中含有一定的有價(jià)金屬和非金屬元素，如含有不同比例的氧化鋁、氧化鐵、氧化娃、氧化1丐、氧化鋅等，此外還含有微量元素Ti, Ni, Cd, K, Pb, As等,是一種寶貴而豐富的二次資源，因此對(duì)赤泥中有價(jià)金屬和稀有稀土元素的回收具有重要的意義，但一般成本較高、流程復(fù)雜，在國(guó)內(nèi)推廣困難。
[0004]目前，轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程使用的脫磷劑主要是由石灰(CaO)、氧化鐵皮(Fe2O3)和少量的輕燒白云石(主要是CaO和MgO)組成，這些原料除了少量的氧化鐵皮可以由鋼鐵廠自產(chǎn)外，都需要從外面購(gòu)進(jìn)，是煉鋼過(guò)程中的重要成本之一，而且由于石灰的熔點(diǎn)高，在煉鋼過(guò)程中脫磷時(shí)為了盡快化渣提高脫磷效率，需要加入少量的螢石(CaF2)作為熔劑降低渣的熔點(diǎn)，但是由于螢石中含有氟元素，會(huì)造成一定的環(huán)境污染，已經(jīng)被禁止使用，因此，如何降低脫磷劑的熔點(diǎn)也是一個(gè)重要的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種以鋁工業(yè)赤泥為基體而合成的轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷劑，實(shí)現(xiàn)了赤泥的高效無(wú)污染的工業(yè)化利用。[0006]為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。
[0007]本發(fā)明提供了一種以鋁工業(yè)赤泥為基體的轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷劑，以質(zhì)量百分比計(jì)，該轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷劑配方如下:50~70%干燥赤泥，5~15%的石灰，15~30%的鐵精礦或鐵皮球，2~10%的輕燒白云石，0.5%的粘合劑；以質(zhì)量百分比計(jì)，所述赤泥中Ca0、Na20和Fe2O3總含量不小于55%、P205含量低于1%,所述石灰中CaO含量不小于97%,所述鐵精礦或鐵皮球中FetO含量不小于65%，所述輕燒白云石中CaO含量不小于50%、Mg0含量不小于32% ;所述粘合劑為水玻璃或膨潤(rùn)土或二者的混合物；所述轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷劑的二元堿度(Ca0/Si02)為
2.5~3.5，熔點(diǎn)(半球點(diǎn)溫度)為1200~1400°C。
[0008]本發(fā)明同時(shí)提供了一種上述轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷劑的制備方法，包括以下步驟:
[0009](I)將上述轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷劑的配方原料經(jīng)過(guò)干燥處理后，磨成0.1~0.5mm的細(xì)小顆粒；
[0010](2)將步驟(1)所得的原料經(jīng)混勻后壓制成塊，在300~500°C溫度下焙燒2~4小時(shí)，冷卻后破碎至15~30mm的顆粒，既得到本發(fā)明目標(biāo)產(chǎn)物:轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷劑。
[0011]本發(fā)明的科學(xué)原理如下:
[0012]本發(fā)明用鋁工業(yè)赤泥合成轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷劑的原理是，爐渣氧化脫磷反應(yīng):
[0013]2 [P] +5 (FeO) +4 (CaO) = (4Ca0.P205) +5 [Fe]
[0014]lgKe=40067/T-15.06
[0015]由公式可知，升高溫度則平衡常`數(shù)K值減小，脫磷率降低，故應(yīng)根據(jù)脫磷率合理控制溫度，溫度過(guò)高過(guò)低對(duì)脫磷都是不利的。我國(guó)赤泥的熔點(diǎn)是在1200~1350°C，即使加入了石灰和氧化鐵之后，由于赤泥中含有合適的三氧化二鋁和二氧化硅，可以起到降低熔點(diǎn)的作用，因此赤泥在轉(zhuǎn)爐內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)較快地融化造渣。轉(zhuǎn)爐脫磷，在一定范圍內(nèi)，堿度越高，脫磷效果越好，一般堿度R應(yīng)高于2.0。赤泥的綜合利用在其它領(lǐng)域之所以受到限制，究其原因是其高堿度，但這正是轉(zhuǎn)爐脫磷所必須的條件之一。鐵水脫磷過(guò)程是將鐵水中的磷氧化后轉(zhuǎn)移到熔渣的過(guò)程，因此實(shí)現(xiàn)鐵水中磷向渣中轉(zhuǎn)移的氧勢(shì)范圍是重要的，鐵水氧勢(shì)越高，實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)移的熱力學(xué)條件越強(qiáng)，動(dòng)力學(xué)條件越好，赤泥中常常含有大量的氧化鐵正好符合這一要求。綜上所述，用赤泥做脫磷原料符合轉(zhuǎn)爐脫磷的條件，即“三高一低”，高堿度，高氧化性，大渣量和適當(dāng)?shù)偷臏囟?。本發(fā)明根據(jù)赤泥成分控制配料的比例，制成的脫磷劑符合堿度高于2.0、熔點(diǎn)約為1300~1500°C、氧化性(全鐵含量10~30%)等各方面都符合現(xiàn)代工業(yè)轉(zhuǎn)爐脫磷劑的要求。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果如下:
[0017]1、在轉(zhuǎn)爐煉鋼的脫磷操作中加入本發(fā)明的脫磷劑，能夠處理中低磷含量的鐵水，可以達(dá)到90%以上的脫磷效果，采用本技術(shù)方案后處理的鋼水磷含量很低，滿足了鋼鐵工業(yè)對(duì)磷的一般要求(普通鋼P(yáng)〈0.03%，純凈鋼P(yáng)〈0.01%)；
[0018]2、本發(fā)明的轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷劑熔點(diǎn)低、成渣快、流動(dòng)性好；該脫磷劑充分利用了赤泥的高堿度、高氧化性和低熔點(diǎn)的特點(diǎn)，制備低成本高性能的脫磷劑，而且其中含有的少量稀土金屬進(jìn)入鋼水中可以改變鋼的凝固過(guò)程，使其鋼材性能更加優(yōu)越；
[0019]3、本發(fā)明制備工藝流程簡(jiǎn)單，操作靈活，能耗低，投資少；
[0020]4、通過(guò)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)鋁工業(yè)廢料的循環(huán)利用，減少了赤泥的堆積和對(duì)環(huán)境的污染；同時(shí)達(dá)到了較高的脫磷效果，降低了煉鋼成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益?！揪唧w實(shí)施方式】
[0021 ] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明不局限于下述實(shí)施例。
[0022]實(shí)施例1
[0023]本實(shí)施例選用某鋁廠的鋁工業(yè)赤泥作為原料，其化學(xué)成分如表1所示。
[0024]表1赤泥化學(xué)成分(mass%)
[0025]
【權(quán)利要求】
1.一種以鋁工業(yè)赤泥為基體的轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷劑，其特征在于，以質(zhì)量百分比計(jì)，其配方如下:50~70%干燥赤泥，5~15%的石灰，15~30%的鐵精礦或鐵皮球，2~10%的輕燒白云石，0.5%的粘合劑； 以質(zhì)量百分比計(jì)，所述赤泥中CaO、Na2O和Fe2O3總含量不小于55%、P2O5含量低于1%，所述石灰中CaO含量不小于97%,所述鐵精礦或鐵皮球中FetO含量不小于65%,所述輕燒白云石中CaO含量不小于50%、MgO含量不小于32% ;所述粘合劑為水玻璃或膨潤(rùn)土或二者的混合物； 所述轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷劑的二元堿度為2.5~3.5，熔點(diǎn)為1200~1400°C。
2.一種如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將權(quán)利要求1中的配方原料經(jīng)過(guò)干燥處理后,磨成0.1~0.5mm的細(xì)小顆粒； (2)將步驟(1)所得的原料經(jīng)混勻后壓制成塊，在300~500°C溫度下焙燒2~4小時(shí)，冷卻后破碎至15~30mm的顆粒，既為本發(fā)明目標(biāo)產(chǎn)物:轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷劑。
【文檔編號(hào)】C21C7/064GK103725825SQ201410036893
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】尹振興, 張雷, 李 杰, 范鼎東 申請(qǐng)人:安徽工業(yè)大學(xué)