本發(fā)明涉及電解鋁生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的黑色鋁灰在煉鋼生產(chǎn)過(guò)程中合理應(yīng)用的行業(yè)交叉創(chuàng)新工藝，特別是一種利用電解鋁廠鋁電解槽大修渣生產(chǎn)煉鋼脫氧劑的工藝。
背景技術(shù)：
鋁生產(chǎn)企業(yè)和鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)，都屬于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱性產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略行業(yè)，鋁電解槽在使用3～5年后就要進(jìn)行大修，更換槽內(nèi)襯。槽內(nèi)襯材料主要是耐火磚、保溫磚和碳?jí)K等，更換下來(lái)的陰極內(nèi)襯材料即為電解槽大修渣，鋁電解槽大修渣的主要成分為70%的碳和30%的電解質(zhì)。按照國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值判別，鋁電解槽大修渣屬于有毒廢渣，其毒化物質(zhì)主要是氟元素的水淋浸溶出。
目前電解槽大修渣的主要處理方式是將其掩埋處理，其它的處理方式為浮選法、硫酸酸解法、用廢陰極炭塊生產(chǎn)陽(yáng)極保護(hù)環(huán)等方法，但是目前還沒(méi)有一種直接有效的全量利用模式。
煉鋼工藝過(guò)程中，采用螢石煉鋼主要是利用f-離子切斷硅酸二鈣的鍵，形成低熔點(diǎn)化合物，所以含f元素的螢石是煉鋼過(guò)程中的常用熔劑材料，應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐煉鋼的化渣，精煉爐冶煉過(guò)程中的化渣，鐵水脫硫和脫磷。
此外鈉冶金也是60年代末興起的一門(mén)科學(xué)。利用鈉脫硫、脫磷，是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，鈉也是能夠降低爐渣的熔點(diǎn)，也做煉鋼過(guò)程中的化渣劑使用。
檢索文獻(xiàn)披露：（1）黃尚展在2009第4期的《輕金屬》雜志上刊登的論文“電解槽廢槽襯現(xiàn)狀處理及技術(shù)分析”中間，有“國(guó)內(nèi)外多年的研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明:在廢槽襯的濕法處理過(guò)程中,會(huì)伴隨hf、hcn的析出,造成設(shè)備嚴(yán)重腐蝕,污染操作環(huán)境,危害人類(lèi)健康。另外,廢槽襯的濕法處理工藝流程長(zhǎng),過(guò)程復(fù)雜,投資大。不同技術(shù)路線的火法處理技術(shù)可以很好地實(shí)現(xiàn)廢槽襯的無(wú)害化利用(如alcoa技術(shù)、pechiney技術(shù),鄭州研究院的無(wú)害化處理技術(shù)),且與濕法處理比較,都具有流程簡(jiǎn)單、投資少、處理有害物質(zhì)徹底的特點(diǎn),因此火法處理技術(shù)是國(guó)內(nèi)外廢槽襯無(wú)害化處理與綜合利用的主導(dǎo)方向?！钡膬?nèi)容表述；文章中間沒(méi)有關(guān)于在煉鋼工藝環(huán)節(jié)中間應(yīng)用，并且消除其危害作用的內(nèi)容表述；（2）李鴻在2003第3期的《有色金屬》的雜志上刊出的論文“鋁電解槽大修渣的污染防治及綜合利用”一文中間有“要特別重視電解大修渣場(chǎng)的防滲問(wèn)題，應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)、地層構(gòu)造、地形地貌以及項(xiàng)目實(shí)際情況采取相應(yīng)措施，保證渣場(chǎng)滲漏系數(shù)小于1.0×10-7cm/s。電解槽大修渣的綜合利用主要作為水泥生產(chǎn)補(bǔ)充燃料、氧化鋁生產(chǎn)燃料、化鐵爐螢石代用品以及高溫水解法生產(chǎn)氟化鋁、堿浸法回收氟鹽和碳?！钡膬?nèi)容表述；（3）俞海明主編，與2012年在冶金工業(yè)出版社出版的著作《轉(zhuǎn)爐鋼水的爐外精煉技術(shù)》書(shū)中中有“向鋼水內(nèi)加入預(yù)熔渣或者不同的渣料，這些渣料的主要成分是石灰和螢石、石灰和鋁渣球、石灰和預(yù)熔渣等。這些渣料的熔點(diǎn)較低，能夠迅速的形成低熔點(diǎn)的渣系，呈現(xiàn)液態(tài)的渣系。使得al2o3夾雜物能夠被熔渣吸附在一起，在浮力的作用下上浮到鋼水上部，進(jìn)入頂渣被去除”的內(nèi)容表述。
通過(guò)這些文獻(xiàn)的表述可知，電解鋁廠的鋁電解槽大修渣在煉鋼工藝環(huán)節(jié)中間還沒(méi)有應(yīng)用的先例。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種利用電解鋁廠鋁電解槽大修渣生產(chǎn)煉鋼脫氧劑的工藝，能夠?qū)︿X電解槽中產(chǎn)生的大修渣進(jìn)行無(wú)害化處理，變廢為寶，降低煉鋼成本。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種利用電解鋁廠鋁電解槽大修渣生產(chǎn)煉鋼脫氧劑的工藝，將鋁電解槽大修渣，首先使用顎式破碎機(jī)破碎到5cm左右，然后采用球磨機(jī)磨細(xì)到0.5～3mm，采購(gòu)當(dāng)?shù)氐纳自剖?，其中白云石中間的氧化鎂含量大于18%，氧化鈣含量大于20%，將生白云石破碎后磨細(xì)到0.075～0.5mm，將以上兩種原料鋁電解槽大修渣粉末和生白云石粉末按照重量份為7:3混合均勻，加入高壓壓球機(jī)中壓制成球作為脫氧劑，然后拉運(yùn)到轉(zhuǎn)爐出鋼工位待用；轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)，不再使用電石，噸鋼加入0.8～3kg的脫氧劑，按照傳統(tǒng)的煉鋼工藝使用即可。
本發(fā)明利用了鈉冶金原理、機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)原理、冶金學(xué)原理，全面考慮了鋁電解槽大修渣的成分特點(diǎn)，將其破碎到0.5～3mm的顆粒，然后添加部分的冶金熔劑原料，將其生產(chǎn)成為煉鋼出鋼過(guò)程中的脫氧劑使用，全面利用了鋁電解槽大修渣中間的各個(gè)元素的功能特點(diǎn)，起到了變廢為寶的作用，在實(shí)現(xiàn)鋁電解槽大修渣無(wú)害化的同時(shí)，還節(jié)約了煉鋼的成本。
本發(fā)明的技術(shù)原理：
本發(fā)明的技術(shù)原理基于以下的4個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：
1)將電解鋁生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的鋁電解槽大修渣破碎到3mm以下，使得其中的各個(gè)元素具有了能夠在煉鋼溫度條件下產(chǎn)生冶金化學(xué)的活性。
2)將鋁電解槽大修渣中間的碳作為脫氧元素使用，通過(guò)添加的熔劑成分，促使其功能向脫氧方向傾斜，消除其向鋼液增碳的負(fù)面影響。這一點(diǎn)主要依據(jù)是鋼液中間的臨界碳含量原理，即“鋼液中間的碳在0.2%～0.6%之間，鋼液中間的氧與脫氧元素反應(yīng)的主要控制環(huán)節(jié)是脫氧元素在鋼液中間的擴(kuò)散速度”這一原理下實(shí)現(xiàn)的。
3)鋁電解槽大修渣中間的鈉被作為煉鋼脫氧脫硫的元素使用，將其總體的含量控制在熔劑量的5%以下，將其作為降低爐渣熔點(diǎn)的元素加以利用。
4)鋁電解槽大修渣中間的f被作為化渣元素和脫硫的元素使用。
其中電解槽大修渣的各種元素的含量換算方法按照化學(xué)組成和含量計(jì)算得到。
本發(fā)明的有益效果如下：
1、傳統(tǒng)的煉鋼工藝中間，采用含碳的脫氧劑脫氧，常用的原料是工業(yè)電石，電石中間的含碳量在45%左右，本發(fā)明生產(chǎn)的含碳脫氧劑，能夠替代電石對(duì)于鋼液脫氧，并且脫氧效果優(yōu)于電石脫氧的效果。
2、煉鋼出鋼過(guò)程中添加螢石caf2作為促進(jìn)渣料熔解的添加成分，成本高，本發(fā)明利用鋁電解槽大修渣中間的f元素與鈉元素替代螢石，在實(shí)現(xiàn)鋁電解槽大修渣無(wú)害化的同時(shí)，還降低了煉鋼成本。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例，以一座120噸轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)為例：
1)一種利用電解鋁廠鋁電解槽大修渣生產(chǎn)煉鋼脫氧劑的工藝，將鋁電解槽大修渣，首先使用顎式破碎機(jī)破碎到5cm左右，然后采用球磨機(jī)磨細(xì)到0.5～3mm。
2)采購(gòu)當(dāng)?shù)氐纳自剖?，其中白云石中間的氧化鎂含量大于18%，氧化鈣含量大于20%，將生白云石破碎后磨細(xì)到0.075～0.5mm。
3)將以上兩種原料，按照鋁電解槽大修渣粉末和生白云石粉末按照重量份為7:3混合，將其混勻，加入高壓壓球機(jī)，壓制成球作為脫氧劑，然后拉運(yùn)到轉(zhuǎn)爐出鋼工位待用。
轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)，不再使用電石，噸鋼加入0.8～3kg以上的脫氧劑（與電石的加入量等量），并且按照傳統(tǒng)的煉鋼工藝使用即可。