[发明专利]一种钢渣处理方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体地，涉及钢渣处理方法。

背景技术

目前，氧气顶吹转炉炼钢是炼钢的主流工艺。氧气顶吹转炉炼钢工艺如下：在装入废钢和兑铁水后，摇正炉体。下降氧枪的同时，由炉口上方的辅助材料溜槽加入适量的造渣材料（如生石灰、煅烧白云山、萤石等），造渣材料漂浮在熔池表面。当氧枪降至规定枪位，吹入高压氧气流（纯度大于99%），氧气与高温铁水中的碳发生氧化反应生成一氧化碳以降低碳含量，同时也与高温铁水中的硅、锰、及一部分铁元素发生氧化反应生成二氧化硅等相应氧化物。

虽然在高压氧气流的扰动下，熔体被搅动翻滚，生成的二氧化硅与原来加到钢水表层并漂浮在表面的造渣材料，通过熔体搅动翻滚相互接触生成碱土金属（钙、镁）硅酸盐及氟硅酸盐。二氧化硅生成相应的盐类后物理特性发生改变，粘度降低易于与钢水分离脱除。但是由于二氧化硅粘度较大，且在钢液中均相分散生成，即使在钢水扰动产生搅拌的作用下，二氧化硅与造渣材料也不能充分接触反应，为保证二氧化硅被全部化合，造渣材料被大量过量使用，使大量钙、镁氧化物过剩，以游离氧化钙、游离氧化镁的形式保留下来。这样，与二氧化硅反应的造渣材料转化为碱土金属（钙、镁）硅酸盐及氟硅酸盐，没有与二氧化硅反应的造渣材料经过在铁水（钢水）扰动产生搅拌的高温过程转化为游离氧化钙、游离氧化镁，这些物质一并构成钢渣排出。

与二氧化硅反应的造渣材料转化为碱土金属（钙、镁）硅酸盐及氟硅酸盐其矿物结构与硅酸盐水泥熟料相同，但没有与二氧化硅反应的造渣材料经过高温过程转化为游离氧化钙、游离氧化镁，这些大量存在的f-CaO、f-MgO形成温度较高、结晶好，水化活性低，因而水化速度很慢。

f-CaO遇水后水化形成Ca(OH)₂，体积膨胀98%，f-MgO遇水后水化形成Mg(OH)₂，体积膨胀148%，容易造成水泥硬化后期的膨胀。因此，若利用钢渣中硅酸盐水泥熟料成分的优势，将钢渣作为水硬性胶凝材料在建材领域应用，则大量存在的f-CaO、f-MgO将导致水泥产品安定性不合格，使钢渣无法直接作为水硬性胶凝材料应用于建材领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：消解钢渣中游离氧化钙（f-CaO）、游离氧化镁（f-MgO）以及它们的影响，使钢渣直接作为水硬性凝胶材料来代替硅酸盐水泥熟料，从而应用于建材领域。

一方面，本发明提供了一种钢渣处理方法，该方法包括：

（1）将硅铝酸性氧化物和钢渣投料，其中，投入的硅铝酸性氧化物和钢渣构成的混合料中的硅铝酸性氧化物和碱性氧化物的摩尔比为1:2.5-2.9，优选1:2.7；

（2）在回转窑温度为1350-1450℃，还原剂存在下，混合料在回转窑中进行加热混合；

（3）步骤（2）得到的产物被粒化为颗粒，然后进行水淬和降温，之后落入水中，再经脱水处理；

（4）对脱水后的颗粒进行磁选分离，从而将钢粒与系列硅酸盐颗粒分离。

前述的钢渣处理方法，步骤（2）中的还原剂是一氧化碳与煤粉的混合物。

前述的钢渣处理方法，通过向回转窑内喷入煤粉燃烧使回转窑温度为1350-1450℃，燃烧产物含有一氧化碳与煤粉的混合物，用作步骤（2）中的还原剂。

前述的钢渣处理方法，所述钢渣是红热钢渣。

前述的钢渣处理方法，步骤（1）中，投料的硅铝酸性氧化物的来源是红热高炉渣、硅灰或粉煤灰，优选粉煤灰。

前述的钢渣处理方法，所述回转窑的窑体以3%-6%的倾斜度安装。

前述的钢渣处理方法，步骤（2）中，沿物料层表面滑落的钢渣颗粒，在窑体3%-6%倾斜度与回转窑回转共同作用下，向回转窑低端移动。

前述的钢渣处理方法，步骤（3）中，步骤（2）得到的产物通过粒化轮粒化甩出小颗粒，小颗粒在飞行途中与喷射的水流接触，进行水淬和降温，然后落入水池，再经脱水处理。

前述的钢渣处理方法，步骤（1）之前，先进行钢渣收集，收集的钢渣运至钢渣处理场地的运输时间控制在30min以内。

前述的钢渣处理方法，所述方法处理后的钢渣粒度小于5mm，磁选分离后，钢粒中金属铁含量大于95wt.%。

前述的钢渣处理方法，所述方法处理后的钢渣通过磁选分离后，系列硅酸盐颗粒中，金属铁含量小于1wt.%，f-CaO含量小于1.5wt.%，f-MgO含量小于1.1wt.%。

另一方面，本发明提供了一种用于前述的钢渣处理方法的装置，该装置包括：

回转窑（5）；