[发明专利]生产水硬粘合料、粗钢、金属和/或合金例如铁铬合金或铁钒合金的方法

说明书

本发明涉及用含铬和／或钒的碱性炼钢炉渣生产水硬粘合料、粗钢和／或合金例如FeCr或FeV合金的方法。

为了用冶金炉渣生产α－二钙硅酸盐含量高和高极限强度的水泥熟料和特别品质的粘合料，已提出过将从还原过程和从炼钢过程中来的液态炉渣混合在一起，如果需要再在其中加入石灰。当将例如高炉炼铁过程中形成的酸性液态炉渣与炼钢厂的碱性炉渣例如转炉炉渣混合时便释放出热量，因为这是一种放热的中和反应。

通常相当大一部分高炉炉渣已经用于生产水硬粘合料。除传统的硅酸盐水泥而外，这种高炉炉渣作为炉渣水泥具有重要价值。炉渣水泥狭义上讲是石膏、熟料和高炉炉渣研细的混合物，和对普通水泥一样，通常加入少量石膏以控制凝固时间。

利用炼钢过程产生的碱性炉渣例如氧气顶吹转炉炉渣在大多数情况下受到极大限制。处理电弧炉炉渣像处理炼钢炉渣一样需要相当高的费用。现在，炼钢炉渣和电弧炉渣例如被重新回收用在高炉中，其余的用于筑路或堆放。但由于废金属料定额逐渐增加，钢渣和电弧炉渣中的重金属含量，特别是铬和钒的含量一直在增加，因此随着这种重金属含量的增加，简单地堆放显得不再能允许了。将来这种炉渣大概得堆放在特殊废料堆放场上，这种堆放操作花费很大。

钢渣突出之处在于由精炼过程造成的氧化铁含量相当高。通常的钢渣含有氧化锰和氧化铁，含量按重量计可达33％。高炉渣的突出之处在于其相当好的水硬特性。另外，高炉渣中的氧化铁含量低得多。因此将其加工成碱性建筑材料相当方便。

在水硬粘合料的生产中，影响凝固时间、疲劳强度和对粘合料重要的其它参数的粘合料添加物变得越来越重要。这种添加物可以与普通的水硬粘合料例如炉渣水泥或普通水泥结合使用，以调整所需特性。

本发明的目的首先是提供一种更经济的后处理和加工钢渣的方法(钢渣的堆放涉及许多问题)，采用这种方法可以直接从钢渣得到水硬粘合料和粗钢或合金。具体地说，本发明的目的在于从碱性钢渣中回收高纯度的铬和钒而无需进行麻烦的焙烧和浸取工艺，同时还能定量地提纯含铬与钒的原生炉渣，除去其中金属例如锰，从而获得极纯的炉渣，这种炉渣随后可以加工成例如水硬的活性粘合料或粘合料添加物。为达到这一目的，本发明方法的模式基本在于，液态钢渣与从下列一组材料中选出的添加物和／或与用于降低粘性的酸性添加物混合，该组材料包括高炉炉渣、电弧炉炉渣、炼钢粉尘、金属废料或废料焚烧残渣，于是钢从液态渣中沉积出来，而在第一还原阶段的其余炉渣则被还原出金属铁，其氧化铁的含量低于5％(重量)，高于1％(重量)，在第二还原阶段的其余熔渣与第一还原阶段相比具有较高的还原能力，因此被进一步还原出Cr和V或其铁合金，并且分离出水硬活性炉渣。

由于使用液态钢渣，所以精炼过程之后的钢渣的潜热可以大部分加以利用，另一方面，由于加入选自高炉炉渣、电弧炉炉渣、炼钢粉尘、金属废料或废料焚烧残渣的添加物，在整体上便形成一种混合渣，这种渣可以用特别简单的方法进一步处理，从而形成水硬特性好的炉渣，而同时回收金属熔池。当液态钢渣和上述添加物混合时，由于氧化还原过程和酸／碱中和过程引起炉渣的放热反应，因而首先导致温度升高，从而任何外加的能量输入可以减到最小。同时，熔化物的粘性与原始炉渣的粘性相比显著降低。因为液态钢渣的钢含量相当高，这种钢在钢渣中以分散的形式存在，所以在炉渣熔体粘性显著降低时同时可以保证这一部分钢很快沉积下来，因而在液态钢渣和上述添加物混合之后，紧接着便引起钢的第一次分离，钢被沉积下来。由于其余的炉渣混合物是在加入煤或焦炭的条件下引入还原反应器的，所以将钢渣造成的相当高的氧化铁含量相应降下来是可行的，而且根据本发明曾出现降到5％(重量)以下的事实，使最少氧化铁含量保持在1％(重量)，就可以确保较贵重的金属如铬和钒保留在炉渣中，可以在接着提供的第二还原阶段定量地和以更高的纯度分离出来。由于剩余的炉渣熔体在第二还原阶段被还原，它与第一还原阶段相比具有更高的还原潜能，所以可以选择性地还原钒和选择地还原铬，因而可以得到具有极高纯度的水硬活性炉渣。两阶段的流程控制使金属的主要部分在第一还原阶段中在很大程度上已经能定量分离，这将使后续回收铬和钒更困难。只有在第二还原阶段提供了相应更高的还原能力，钒和／或铬才能直接还原成金属形式或分别还原为铁钒或铁铬合金形式。

为了使铬和钒能安全地保持在炉渣中，最好以这样的方式实现处理，即在第一还原阶段中炉渣中氧化铁的含量保持高于2％(重量)。