一種塊狀鋼渣重熔還原改性處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種塊狀鋼渣重熔還原改性處理方法，包括以下步驟：（1）物料混合，將所述塊狀鋼渣與還原改性材料混合均勻置于加熱裝置中；（2）將步驟（1）的混合物料升溫到1350℃-1550℃，同時進行攪拌；（3）待物料反應(yīng)完畢，鐵水與熔渣自然分離，排出鐵水后，熔渣進行冷卻處理。本發(fā)明的方法具有以下優(yōu)點：對鋼渣粒度、成分無限制，流程短，金屬元素回收高效，尾渣作水硬膠凝性材料，環(huán)境友好。
【專利說明】一種塊狀鋼渣重熔還原改性處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金渣資源回收及高價值利用方法，特別是涉及一種塊狀鋼渣重熔還原改性處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是世界上第一鋼鐵生產(chǎn)大國，2012年全球粗鋼產(chǎn)量達到15.48億噸，我國粗鋼產(chǎn)量達到7.17億噸，約占全球總產(chǎn)量的一半。鋼渣的產(chǎn)生量約為9300萬噸，綜合利用率僅為22%左右。大量鋼渣堆棄處理，占用土地，污染環(huán)境。
[0003]鋼渣不利用是最大的資源浪費，首先鋼渣中含有約10%的金屬鐵，因造渣時鋼液噴濺與渣粘附、包裹在一起，很難磁選分離回收。國內(nèi)現(xiàn)有鋼渣處理工藝約5%的殘鋼隨渣丟棄。現(xiàn)在最先進的鋼渣熱悶和磁選工藝也只能做到尾渣中的金屬鐵含量小于2%。
[0004]另外，鋼渣中含有FeO和Fe2O3總量約為30%，折合金屬鐵約20%。氧化鐵和其他氧化物結(jié)合成礦物，目前所有的鋼渣處理工藝均不能實現(xiàn)氧化態(tài)鐵元素還原回收，造成鐵元素浪費。因而鋼渣中水硬膠凝組分(如c3s、C2S等)總量少、質(zhì)量差，導(dǎo)致鋼渣粉、鋼渣水泥水化硬化緩慢，早期強度低，影響大規(guī)模推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種塊狀鋼渣處理方法，以解決【背景技術(shù)】中提到問題。本發(fā)明具有對鋼渣粒度、成分無限制，短流程，金屬元素高效回收，尾渣高價值利用，環(huán)境友好，安全可靠等優(yōu)點。通過鋼渣還原回收鐵，加入硅鋁質(zhì)改性材料降低體系熔點，節(jié)能降耗；尾渣鐵氧化物含量降低及改性材料的適當(dāng)配比，膠凝性組分的含量顯著提高，尾渣活性提高，同時有效降低游離氧化鈣含量，提高尾渣安定性，保障其用于建材的安全性。
[0006]本發(fā)明的目的是按如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的。本發(fā)明是一種塊狀鋼渣重熔還原改性處理方法，包括以下步驟:
[0007]( 1)物料混合，將所述塊狀鋼渣與還原改性材料混合均勻置于加熱裝置中；
[0008](2)將步驟(1)的混合物料升溫到1350°C _1550°C，同時進行攪拌；
[0009](3)待物料反應(yīng)完畢，鐵水與熔渣自然分離，排出鐵水后，熔渣進行冷卻處理。
[0010]其中，所述還原改性材料包括還原材料和改性材料，所述塊狀鋼渣與所述還原材料和改性材料的質(zhì)量比為鋼渣:還原材料:改性材料=1:0.10-0.35:0.05-0.20。
[0011]其中，還原材料的主要成分是C，改性材料的主要成分為SiO2和Al2O3，其中SiO2與Al2O3 的質(zhì)量比為 SiO2 =Al2O3=1:0.10-0.30。
[0012]其中，所述塊狀鋼渣為轉(zhuǎn)爐鋼渣或電爐鋼渣。
[0013]其中，還原材料的主要成分是C (碳)，改性材料的主要成分為SiO2 =Al2O3=1:0.10-0.30。還原材料一般選為焦炭和/或煤粉，改性材料一般選為粉煤灰、沙、廢玻璃、鋁帆土和/或聞嶺土。
[0014]其中，所述還原改性材料在使用前進行破碎處理，還原材料破碎處理后的粒徑不大于10mm,改性材料破碎處理后的粒徑不大于30mm。
[0015]其中，物料完全熔融后10min-15min視為物料反應(yīng)完畢。
[0016]其中，所述熔渣進行冷卻處理后作為水硬膠凝材料，并用于建筑材料。
[0017]其中，攪拌方式可采用機械攪拌或氣體攪拌。
[0018]其中，所述熔渣進行冷卻處理后可作為水硬膠凝材料作為水泥、混凝土等建筑材料的摻合料，有效推進鋼渣高價值資源化利用進程。
【具體實施方式】
[0019]實施例1，取塊狀鋼渣1000kg，取含有C (碳)100kg的焦炭作為還原材料，取含有SiOjP Al2O3的高嶺土作為改性材料，其中高嶺土中5102和么1203的總重量為50kg，其中SiO2與Al2O3質(zhì)量比為1:0.2，然后對還原材料進行破碎，破碎后的粒徑5_，對改性材料進行破碎，破碎后的粒徑為25mm。將上述重量的鋼渣、焦炭、高嶺土混合均勻置于加熱裝置中，升溫至1350°C，同時進行機械攪拌，物料完全熔融后保持10min，鐵水和熔渣自然分離，排出鐵水，熔渣進行冷卻處理。然后對熔渣進行化學(xué)分析及尾渣膠凝活性指數(shù)的測試，化學(xué)分析結(jié)果見表1，膠砂強度測試及安定性測試結(jié)果見表2，分析測試參照YB/T140-2009《鋼渣化學(xué)分析方法》、GB17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法》、GB/T1346-2011《水泥標準稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》。符合相關(guān)的使用要求。
[0020]實施例2，取塊狀鋼渣1000kg，取含有C (碳)200kg的煤粉作為還原材料，取含有SiO2和Al2O3的粉煤灰作為改性材料，其中粉煤灰中SiO2和Al2O3的總重量為100kg，SiO2與Al2O3質(zhì)量比為1: 0.1，然后對還原材料進行破碎，破碎后的粒徑2_，對改性材料進行破碎，破碎后的粒徑為10mm。將上述重量的鋼渣、煤粉、粉煤灰混合均勻置于加熱裝置中，升溫至1500°C，同時進行氣體攪拌，物料完全熔融后保持12min，鐵水和熔渣自然分離，排出鐵水，熔渣進行冷卻處理。然后對熔渣進行化學(xué)分析及尾渣膠凝活性指數(shù)的測試，化學(xué)分析結(jié)果見表1，膠砂強度測試及安定性測試結(jié)果見表2，分析測試參照YB/T140-2009《鋼渣化學(xué)分析方法》、GB17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法》、GB/T1346-2011《水泥標準稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》。符合相關(guān)的使用要求。
[0021]實施例3，取塊狀鋼渣1000kg，取含有C (碳)350kg的煤粉和焦炭的混合物作為還原材料，取含有SiO2和Al2O3的沙作為改性材料，其中沙中SiO2和Al2O3的總重量為150kg，其中SiO2與Al2O3質(zhì)量比為1:0.3，然后對還原材料進行破碎，破碎后的粒徑10mm，對改性材料進行破碎，破碎后的粒徑為30mm。將上述重量的鋼渣、煤粉、焦炭、沙混合均勻置于加熱裝置中，升溫至1550°C，同時進行機械攪拌，物料熔融后保持13min，鐵水和熔渣自然分離，排出鐵水，熔渣進行冷卻處理。然后對熔渣進行化學(xué)分析及尾渣膠凝活性指數(shù)的測試，化學(xué)分析結(jié)果見表1，膠砂強度測試及安定性測試結(jié)果見表2，分析測試參照YB/T140-2009《鋼渣化學(xué)分析方法》、GB17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法》、GB/T1346-2011《水泥標準稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》。符合相關(guān)的使用要求。
[0022]實施例4，取塊狀鋼渣3000kg，取含有C (碳)1050kg的焦炭作為還原材料，取含有SiO2和Al2O3的鋁礬土作為改性材料，其中鋁礬土中SiO2和Al2O3的總重量為600kg，其中SiO2與Al2O3質(zhì)量比為1: 0.2，然后對還原材料進行破碎，破碎后的粒徑5_，對改性材料進行破碎，破碎后的粒徑為10mm。將上述重量的鋼洛、焦炭、招帆土混合均勻置于加熱裝置中，升溫至1550°C，同時進行機械攪拌，物料熔融后保持15min，鐵水和熔渣自然分離，排出鐵水，熔渣進行冷卻處理。然后對熔渣進行化學(xué)分析及尾渣膠凝活性指數(shù)的測試，化學(xué)分析結(jié)果見表1，膠砂強度測試及安定性測試結(jié)果見表2，分析測試參照YB/T140-2009《鋼渣化學(xué)分析方法》、GB17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法》、GB/T1346-2011《水泥標準稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》。符合相關(guān)的使用要求。
[0023]實施例5，取塊狀鋼渣500kg，取含有C (碳)75kg的煤粉和焦炭作為還原材料，取含有的SiO2和Al2O3的廢玻璃和沙的混合物作為改性材料，其中廢玻璃和沙的混合物中含有的SiOjP Al2O3的總重量為80kg，其中SiO2與Al2O3質(zhì)量比為1:0.25，然后對還原材料進行破碎，破碎后的粒徑5mm，對改性材料進行破碎，破碎后的粒徑為10mm。將上述重量的鋼渣、焦炭和煤粉、廢玻璃和沙混合均勻置于加熱裝置中，升溫至1550°C，同時進行機械攪拌，物料熔融后保持14min，鐵水和熔渣自然分離，排出鐵水，熔渣進行冷卻處理。然后對熔渣進行化學(xué)分析及尾渣膠凝活性指數(shù)的測試，化學(xué)分析結(jié)果見表1，膠砂強度測試及安定性測試結(jié)果見表2，分析測試參照YB/T140-2009《鋼渣化學(xué)分析方法》、GB17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法》、GB/T1346-2011《水泥標準稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》。符合相關(guān)的使用要求。
[0024]實施例6，取塊狀鋼渣5000kg，取含有C (碳)1250kg的焦炭作為還原材料，取含有SiO2和Al2O3的高嶺土和沙的混合物作為改性材料，其中高嶺土和沙的混合物中含有的SiO2和Al2O3的總重量為750kg，SiO2與Al2O3質(zhì)量比為1:0.25，然后對還原材料進行破碎，破碎后的粒徑10mm，對改性材料進行破碎，破碎后的粒徑為30mm。將上述重量的鋼渣、焦炭、高嶺土和沙混合均勻置于加熱裝置中，升溫至1450°C，同時進行機械攪拌，物料熔融后保持15min，鐵水和熔渣自然分離，排出鐵水，熔渣進行冷卻處理。然后對熔渣進行化學(xué)分析及尾渣膠凝活性指數(shù)的測試，化學(xué)分析結(jié)果見表1，膠砂強度測試及安定性測試結(jié)果見表2，分析測試參照YB/T140-2009《鋼渣化學(xué)分析方法》、GB17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法》、GB/T1346-2011《水泥標準稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》。符合相關(guān)的使用要求。
[0025]實施例7，取塊狀鋼渣1000kg，取含有C (碳)200kg的焦炭作為還原材料，取含有SiO2和Al2O3的粉煤灰和鋁礬土的混合物作為改性材料，其中粉煤灰和鋁礬土的混合物中含有SiO2和Al2O3的總重量為180kg，SiO2與Al2O3質(zhì)量比為1:0.26，然后對還原材料進行破碎，破碎后的粒徑5mm，對改性材料進行破碎，破碎后的粒徑為18mm。將上述重量的鋼渣、焦炭、粉煤灰和鋁礬土混合均勻置于加熱裝置中，升溫至1550°C，同時進行機械攪拌，物料熔融后保持12min，鐵水和熔渣自然分離，排出鐵水，熔渣進行冷卻處理。然后對熔渣進行化學(xué)分析及尾渣膠凝活性指數(shù)的測試，化學(xué)分析結(jié)果見表1，膠砂強度測試及安定性測試結(jié)果見表2，分析測試參照YB/T140-2009《鋼渣化學(xué)分析方法》、GB17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法》、GB/T1346-2011《水泥標準稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》。符合相關(guān)的使用要求。上述實施例給出了不同的組合，但是具體的實施方式并不限于此，所述還原材料選自焦炭和/或煤粉的任意組合，改性材料選自粉煤灰、沙、廢玻璃、鋁礬土和/或高嶺土的任意組合。
[0026]表1鋼渣重熔還原改性尾渣化學(xué)分析結(jié)果(％)
【權(quán)利要求】
1.一種塊狀鋼渣重熔還原改性處理方法，其特征在于包括以下步驟: (1)物料混合，將所述塊狀鋼渣與還原改性材料混合均勻，然后置于加熱裝置中； (2)將步驟(1)的混合物料升溫到1350°C_1550°C，同時進行攪拌； (3)待物料反應(yīng)完畢，鐵水與熔渣自然分離，排出鐵水后，熔渣進行冷卻處理。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述還原改性材料包括還原材料和改性材料，所述塊狀鋼渣與所述還原材料和改性材料的質(zhì)量比為鋼渣:還原材料:改性材料=1:0.1O-0.35:0.05_0.20。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中還原材料的主要成分是C，改性材料的主要成分為SiO2和Al2O3，其中SiO2與Al2O3的質(zhì)量比為SiO2 =Al2O3=1:0.10-0.30。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述塊狀鋼渣為轉(zhuǎn)爐鋼渣或電爐鋼渣。
5.如權(quán)利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述還原材料選自焦炭和/或煤粉，改性材料選自粉煤灰、沙、廢玻璃、鋁礬土和/或高嶺土。
6.如權(quán)利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，所述還原改性材料在步驟(1)之前進行破碎處理，還原材料破碎處理后的粒徑不大于IOmm,改性材料破碎處理后的粒徑不大于30mmo
7.如權(quán)利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，物料完全熔融后10min-15min視為物料反應(yīng)完畢。
8.如權(quán)利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，所述熔渣進行冷卻處理后作為水硬膠凝材料，并用于建筑材料。
9.如權(quán)利要求1-8之一所述的方法，其特征在于，攪拌方式可采用機械攪拌或氣體攪拌。
【文檔編號】C21B3/04GK103789467SQ201410057523
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】郝以黨, 張藝伯, 胡天麒, 孫樹杉, 夏春, 閭文, 吳桐, 吳龍 申請人:中冶建筑研究總院有限公司, 中冶建研工程技術(shù)有限公司