[发明专利]生产钢和水硬活性胶结物的方法

说明书

本发明涉及一种生产钢和水硬活性胶结物，例如高炉渣、熟料等的方法。

当生产钢时，形成钢渣，由于所涉及的精炼方法，钢渣具有较高的氧化铁含量。常规钢渣含有MnO和FeO的量最高达33％(重量)。

虽然高炉渣由于其良好的水硬性能和有利的低氧化铁含量，从而更易于用作基本建筑材料而值得注意，由于炼钢渣的组分未处理，即来经任何冶金后处理，所以炼钢厂炉渣不易用于建筑目的或类似目的，因而处置来自炼钢厂的炉渣变得日益困难。已有建议将钢厂炉渣与高炉渣一起破碎，并将其用作道路建筑的铺底材料。然而，在该场合下，由于炼钢厂炉渣中的较高CaO含量，也仅允许使用数量有限的炼钢厂炉渣。

为了得到较高质量的产品，冶金上处理钢厂炉渣通常要涉及高能消耗，因而是不经济的。

此外，在其他冶金方法或燃烧方法中，还产生含有较高氧化铁含量的炉渣。特别是，已知道Cu转炉渣常常含有氧化铁含量高于50％(重量)，而以较高氧化铁含量为特征的，得自废料和垃圾焚烧厂的渣也是已知的。

本发明的目的是在于进一步处理炼钢厂炉渣以及开始时定义的，就如炼钢渣一样的那类含有较高氧化铁含量的炉渣，并将这些渣转化成较易使用的最终产品，即水硬性活性胶结物。为了解决这一问题，本发明的方法在于通过添加含有其量超过5％(重量)的氧化铁的炉渣，例如钢渣、与铅熔池反应后的Cu转炉渣或来自废料焚化厂氧化了的渣来精炼生铁。因此在本方法中，使用高氧化铁含量的液体炉渣，例如钢渣，以精炼含有较高碳和硅含量的生铁水。在进行这样的操作时，氧化铁基本上与碳或碳化铁反应，形成铁和一氧化碳，而炉渣中的氧化铁与生铁熔池中的硅反应形成铁和SiO₂。这些反应部分是放热的，结果达到高度的经济性。由于钢渣中所含的氧化铁被还原，得到不同于原来炉渣分析的分析值，从而导致显著更良好的水硬性能。利用所含氧化铁氧化生铁熔池，并且，例如，在钢渣的场合下，可以达到将氧化铁含量降低至原来值的三分之一以下，从而使初始钢渣中其他组分的体积分额，相对于其在全部炉渣中的分额就增加了。因此得到的新的炉渣分析值不再符合原来的钢渣分析值。新的炉渣分析的特征是以显著地更良好的水硬模数和较高的硅酸三钙石含量为特征。尽管这样得到的，可以代表水泥熟料的炉渣最终产品，不符合标准波特兰水泥熟料，但得到了可适于与其他水硬性或潜在的水硬物质混合的极为良好的基材的最高质量硅酸三钙水泥熟料。以这一方式得到的水泥熟料特别适于与火山灰混合，其中可达到特别高的28天强度。

类似于对钢渣的认识也可应用于Cu转炉渣和其他炉渣，其中，在Cu转炉渣的场合下，当然要小心不使铜进入钢溶池，铜的进入是不利于钢的。因此，首先必须在铅熔池中分离铜，在进入铁熔池之前从炉渣中除去铜。随后在铁熔池反应中还原铅本身，其中可以简单的方式分别排出铁和铅，因为铁和铅不能一起进入熔解态。在铁和钢熔池下面形成大量铅，在这种场合下钢和铅可分别排出。

除了同时回收或再生金属部分外，由于可能将剩余的炉渣转化成被再次利用的高级产品，产生了显著的经济优点，使迄今为止尚无任何合适用途的炉渣可得到处置。为了能在生铁熔池内使所含碳进行所需的氧化并从而精炼成钢，有利的是以将氧化铁含量选择为超过8％(重量)，较佳为10％(重量)的方式进行处理。

就上述基本反应而言，当它们在生铁熔池中发生时执行较高的温度是必要的。尽管至少是部分放热反应，所需的温度可由于热损耗而下降，损失的热可通过熔池电极以特别简单的方式再引入。由于其化学组成，可以用特别简单的方法将熔池用作一个电阻，生铁熔池可用作相反的电极。为了能以特别经济的方式实施本发明的方法，以及特别是，为了在可接受的时间期间内结束所需的反应，在任何情况下都需要使用1550℃以上温度，特别是1600℃的液体钢渣，以及1450-1550℃温度范围的生铁水，其中较佳的是将液相一起保持在1550℃以上温度，特别是1660℃-1800℃经3-8小时，特别是在6小时左右这样的方式进行处理。1800℃的上限是考虑硅酸三钙不稳定性的上限而选择的。为使形成的硅酸三钙不完全合用，必须将用作还原剂的生铁过热到至少1350℃。为了保证最佳的相形成以供炉渣的任何进一步使用，按照较佳工艺控制，规定了使用超过1550℃温度的液体钢渣。

由于铁熔池的还原，炉渣的氧化铁含量，例如降低至约5％(重量)，本方法较佳的是以将炉渣转化成由15-25％(重量)熔融相(铝酸盐、铁酸盐)和熟料相(无机物、硅酸三钙石、二钙硅酸盐)组成的烧结相这样的方式进行。