[发明专利]由渣生产生铁或钢以及水泥熟料的方法

说明书

本发明涉及由渣生产生铁或钢及水泥熟料的方法。

已知的是，将经预还原的并至少部分预热过的炉料和煤一起吹入流化层中，其中在炉料还原的条件下煤在流化层中被气化，而生铁和渣以液态形式放出。在所希望的生铁产量方面，这些已知的熔融气化反应通常都是已优化的。为了在生产生铁的同时还能生产水泥熟料，根据早期的建议，将石灰和矿石一起加入熔融气化器内，其中借助于石灰料可调整所需的水泥熟料组成。通过相应调整渣的碱度，可由一系列渣合成具有水硬性的适宜原料，该原料可直接用作所谓的矿渣水泥，或用作水泥调整或水泥生产中的添加剂。但强碱性渣，比如LD渣，由于其氧化铁含量高，通常不适于直接进一步用于生产水泥。鉴于这类炼钢渣，特别是LD渣中日益增加的重金属含量，这类渣的处置日益成为严重的难题。尤其是量相当大的炼钢渣目前不再能以经济的方式利用，同时鉴于增长的重金属含量，令人担心是渣的废置也将被日益增加的困难所困扰。

在水硬性胶结剂的生产中，影响硬化时间、疲劳强度及其它对胶结剂而言十分关键的参数的胶结剂添加剂已变得越来越重要。这类添加剂可与常规的水硬性胶结剂，如矿渣水泥或波特兰水泥结合起来使用，以调整所需的性能。

本发明旨在提供一种开始所述类型的方法，用此方法，大量的渣，特别是有问题的渣，可以用特别简单的方式，在生产生铁或钢的同时转化成有价值的水硬性胶结剂和胶结剂添加剂。为达到此目的，本发明的方法基本上在于：将含氧化铁的液态渣，如炼钢渣，与氧化铁载体，如铁矿石、碱性贫矿、轧钢碎屑或冶金粉尘及石灰混合，然后在使碳燃烧的同时，在形成铁水熔池和烧结体相的条件下使形成的铁酸盐渣在还原反应器中还原；随后将烧结体相作为熟料卸出。首先，在液态炼钢渣中，如在LD法中所碰到的一样，除过高的氧化铁值外，还有相当低的CaO值，正因为此而不易获得具有所需结晶学性质，如特别是高的A盐(Alit)/C₃S值的均匀的熟料结构。通过将这类含氧化铁的液态渣，如炼钢渣，与氧化铁载体，如铁矿石和石灰混合，就基本上改善了形成合成胶结剂添加剂或合成水硬性胶结剂的适宜结晶学边界条件。水泥的早期强度在很大程度上取决于相应水泥熟料中的A盐含量。通过按照本发明向含氧化铁的液体渣中加铁矿石、碱性贫矿等及石灰，即可生产具有高的早期强度值的水泥熟料。含氧化铁的液体渣与上述的氧化铁载体的混合使铁酸盐相得以形成，故而由含氧化铁的液体渣和开始时所述类型的氧化铁载体所构成的混合渣在后文中简单称为铁酸盐渣。这样添加氧化铁和/或氧化铁载体在基本恒定的温度下导致强液化作用或降低粘度，借此可使存在于含氧化铁的液态渣，如LD渣中，并以分散态存在的钢容易地沉积，并被单独放出。总之，以这种方式，可形成基本上没有钢的液态铁酸盐渣，这种渣仅在CaO方面不饱和。正是这种不饱和现象，通过加入石灰而得以消除，其中由于粘度降低，所加的CaO可以铁酸钙和硅酸钙的形式均匀地溶于渣中。如果需要，还可加一系列常规的调整剂，如铝土矿，以适于在这种情况下的所需熟料组成，这样就可进一步降低熔体的粘度。

由于在下文中，在碳燃烧的同时，在形成铁水熔池和烧结体相的条件下渣被还原，所以可将铁酸盐还原成生铁并得到相组织特别优越的水泥熟料烧结体。

如果按照本发明方法的优选实施方案，将还原进行到Fe₂O₃含量范围达到3-12％(重量)为止，则可确保Fe₂O₃在烧结体中在固态熟料的矿物A盐和B盐(Belit)间引起形成低粘度熔融相或槽道(Kanle)，从而能使还原的铁滴沉入铁水熔池中。为使熟料相在后续的冷却过程中稳定，在此情况下，熟料中Fe₂O₃的这一最低比例是极为必要的。在这种情况下，除在铁水熔池中发生气化反应外，铁水熔池还用作形成固态熟料组织的载体和传输介质。直接用固态碳，而不用铁水熔池进行的铁酸盐还原反应，通常都在熟料反应器中导致实际上不可控的结块和排放的难题。熟料相本身的熔点高于2000℃，从技术和经济的观点来看，这都是不能控制的。

本发明的方法可有利地这样进一步进行：将熟料在氧化气氛中二次烧结(nachgesintert)。这样的后处理用来排除铁滴，借此氧化分散的铁并有利地以Fe³⁺形式将其氧化粘接至熟料相。