[发明专利]一种细化钢包炉钢渣中游离氧化镁尺寸的方法

说明书

本发明公开了一种细化钢包炉钢渣中游离氧化镁尺寸的方法，先向钢包炉钢渣中加入适量的晶粒长大抑制剂，升温使钢包炉钢渣处于熔融液态；在渣液通过溜槽流出过程中，采用高压高速空气对钢包炉钢渣进行风淬急冷处理；采用旋转冷却筒收集经风淬处理的钢包炉钢渣颗粒，并进行外筒水循环二次冷却；最后，收集处理后的钢包炉钢渣。本发明通过对熔融钢包炉钢渣进行一次风淬冷却、二次外筒水循环冷却，并辅以晶粒长大抑制剂的作用，使得处理后的钢包炉钢渣中游离氧化镁的平均尺寸减小1个数量级，保持较小的尺寸和较高的活性，非常有助于提高钢包炉钢渣作为胶凝材料用于建筑材料时的体积稳定性，促进其建材资源化高效利用。

技术领域

本发明涉及钢包炉精炼渣的资源利用技术领域，更具体地说，涉及一种细化钢包炉钢渣中游离氧化镁尺寸的方法。

背景技术

钢包炉精炼渣是采用钢包精炼炉进行废钢或粗钢精炼过程产生的冶炼副产品，据统计，每精炼1t钢水，需要排放20-50kg的钢包炉钢渣。随着我国钢铁正在加速进入折旧时代以及我国对特殊钢/优质钢的巨大需求，废钢和粗钢的精炼需求逐年快速增长(2017年我国废钢折旧量和粗钢产量分别达2亿吨和8.3亿吨中国钢铁协会、国家统计局数据)，随之也产生大量钢包炉钢渣。目前，只有少量钢包炉钢渣作为冶金返回料(如助熔剂和造渣料)得以回收利用，其余绝大部分精炼渣排放堆积，利用率很低，不仅占用大量土地，而且造成环境污染。

从化学与矿物组成来看，钢包炉钢渣以CaO、Al2O3、SiO2为主，其矿物主要为七铝十二钙(C12A7)、硅酸二钙(C2S)和铝酸三钙(C3A)等，而这些矿物正是铝酸盐水泥、硅酸盐水泥的重要胶凝矿物。因而，钢包炉钢渣有作为胶凝材料在建筑材料中应用的巨大潜力。然而，目前钢包炉钢渣中含C12A7和C2S等胶凝矿物这一重要价值目前并未得到有效利用，其中一个主要原因就是高温熔融下钢包炉钢渣会形成在自然冷却过程中会形成一些结晶致密且晶粒粗大的过烧游离MgO、CaO，不仅水化过程很缓慢，而且f-CaO和f-MgO在后期水化反应生成Mg(OH)₂和Ca(OH)₂会产生显著的体积膨胀(体积分别增加148％和98％)，严重影响材料的体积稳定性。尤其过烧f-MgO的后期水化非常缓慢，会持续几年甚至十几年，是是引起冶金渣胶凝材料体积安定性不良的主要原因。

因此，消除或消减钢包炉钢渣的体积安定性不良的风险是推进其建材资源化利用的首要关键，而改善钢包炉钢渣中的f-MgO、f-CaO的结构特征(致密性、晶粒、缺陷)，提高其活性，并降低其含量等措施是提高钢包炉钢渣体积稳定性的重要途径。

目前，由于废钢及粗钢精炼企业并未对排出的钢包炉钢渣进行专门处理，普遍采用自然冷却方式使其降温后排出堆积，造成其中f-MgO结晶致密且晶粒粗大；对于转炉钢渣，目前普通采用热焖处理工艺来提前消解转炉钢渣中部分f-CaO和f-MgO，降低其含量，但该方法中的水会与部分胶凝矿物提前发生水化反应，会一定程度上降低了钢渣的活性，尤其钢包炉钢渣中的C₁₂A₇矿物与水反应迅速，若采用该方法会明显降低钢包炉钢渣的胶凝活性，故不适用于本发明所针对的钢包炉钢渣。为此，本发明提出了一种将熔融液态钢包炉钢渣通过一次风淬冷却、二次外筒水循环冷却，并辅以晶粒长大抑制剂的作用，来细化钢包炉钢渣中的f-MgO尺寸，提高其活性，以消减其对钢包炉钢渣的体积安定性的不良影响。

发明内容

本发明的目的在于消除或消减钢包炉钢渣中f-MgO对其体积安定性不良的风险，提供了一种细化钢包炉精炼渣中游离氧化镁尺寸的处理方法，可显著减小钢包炉钢渣中f-MgO的尺寸，改善其水化活性，大大提高钢包炉钢渣的体积安定性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种细化钢包炉钢渣中游离氧化镁尺寸的方法，所述方法包括以下步骤：

S1向钢包炉钢渣中加入晶粒长大抑制剂，并升温使钢包炉钢渣处于熔融液态的渣液；