[发明专利]一种用硅渣和锌回转窑渣制备硅铁合金和微晶玻璃的方法

说明书

一种用硅渣和锌回转窑渣制备硅铁合金和微晶玻璃的方法，属于多种冶炼渣区域协同资源化利用的技术领域。本发明将锌回转窑渣与还原调质剂配料、混料、高温熔融后形成还原态含铁料。将含铁料进一步与硅渣进行混熔、水淬、分选后得到硅铁合金和剩余废渣。剩余废渣再经调质、熔融、成型、退火、热处理后即可得到微晶玻璃。本发明利用硅渣和锌回转窑渣制备了硅铁合金和微晶玻璃，实现了区域冶炼渣的协同资源化利用目标。通过锌回转窑渣的高温还原及其与富硅硅渣的化合获得硅铁合金。因不涉及硅石的高温分解，该工艺大大降低了能耗，节省了成本，适合工业化推广使用。

技术领域

本发明属于多种冶炼渣区域协同资源化利用的技术领域，具体地，涉及一种用硅渣和锌回转窑渣制备硅铁合金和微晶玻璃的方法。

背景技术

硅铁合金是钢铁冶炼和铸造的重要原料(例如炼钢脱氧剂、铁合金生产所需的还原剂、高端钢材生产所需的合金添加剂等)，可有效提高钢铁及铸件的机械和理化性能。现有硅铁合金生产工艺不再局限于传统方案(表1所示)，包括以钢屑、石英或硅石为原料，以焦炭作为还原剂，在1900℃下用电炉冶炼获得高温硅铁熔体，再通过精炼抬包与氯气和氮气进行混合精炼提纯获得高纯硅铁合金。部分研究用太阳能电池切割硅粉直接、废钢片、熔化剂在1580-1620℃下进行化合得到硅铁合金。或者以硅石和冶金硅渣的混合料为炉心料，与钢屑、铁球团等铁料和兰炭、焦炭等炭质还原剂在高温下反应后获得推铁合金。以上硅铁合金的生产工艺部分涉及有害气体产生，部分熔化温度较高导致工艺成本高等问题，可对原料种类和熔化温度进行进一步优化。

表1部分硅铁合金制备方法

废渣资源化利用是近年来备受关注的热点之一。作为一类冶炼废渣，锌回转窑渣是锌冶炼过程产生的锌浸渣经传输皮带进入回转窑后，在1100-1300℃高温下，渣中的锌铅铟等被还原成金属蒸汽挥发并在烟气中进一步被氧化回收后的剩余渣料。这些渣料中含有丰富的铁元素，其元素重量含量百分比约为30-42％。硅渣是在工业硅冶炼过程中硅石中的钙、铝等杂质元素被压缩空气氧化形成的高粘度氧化渣，以及由这些氧化渣包裹的部分单质硅等共同形成的混合渣料。大量的硅渣和锌回转窑渣因分别富含铁和单质硅难以制备高值产品，例如微晶玻璃。探索一类降低两种冶炼渣中的硅/铁组份的方法对于实现废渣的资源化利用目标具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于减少或消除硅渣中单质硅对微晶玻璃结构和性能产生的负面影响，以及锌回转窑渣中高铁含量导致的溢液现象。此外，克服现有硅铁合金制备工艺存在的能耗高、环保不足等缺陷，提供了一种利用硅渣和回转窑渣制备硅铁合金和微晶玻璃的方法。

1.为了解决上述技术问题，本发明提供一种同时降低硅渣中单质硅含量和铅渣中铁组分含量以制备硅铁合金和微晶玻璃的方法，所述方法为将锌回转窑渣与还原调制料预先转化为还原态含铁料，含铁料再与硅渣进行熔炼化合制备硅铁合金，剩余水淬残渣用做微晶玻璃的制备原料。具体技术方案如下(表2所示)：

表2本工作硅铁合金的制备方法

所述硅铁合金的制备原料包括锌回转窑渣混合料和硅渣，其质量百分比分别为(45-60)和(40-55)，所述锌回转窑渣混合料和硅渣的质量百分比之和为100％。所述锌回转窑渣混合料包括锌回转窑渣、还原调质剂，其中还原调质料包括焦炭、钠长石、硼砂。

所述硅渣的化学组份为：SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、K₂O、MgO和ZnO，其中硅渣中的硅以单质硅、碳化硅和钙黄长石的形式存在。所述回转窑渣的化学组份为：SiO₂、CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃、ZnO和MgO。