CN103952515A

CN103952515A - 一种高铁赤泥用作炼钢造渣剂/脱磷剂的回收再利用方法

Info

Publication number: CN103952515A
Application number: CN201410176170.5A
Authority: CN
Inventors: 张延玲; 田冬东; 闻昕舒; 王瑞敏; 张照懂; 杨森
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2014-04-29
Filing date: 2014-04-29
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2034-04-29
Also published as: CN103952515B

Abstract

本发明公开了一种高铁赤泥用作炼钢造渣剂/脱磷剂的回收再利用方法，所述赤泥为拜耳法生产氧化铝的固体废弃物，现主要处理方法为堆场。本发明是将风干、磨细后的赤泥与石灰以1：0.6~0.8的质量比例混合，用于炼钢过程中的造渣剂/脱磷剂。本发明提出将铝厂废弃物赤泥中的铁元素予以回收，并对铁水中的Si、P等元素进行脱除的思路，充分利用高铁赤泥的高氧化性和高碱性进行脱硅脱磷，并对赤泥中的铁元素进行回收。在不借助吹氧的情况下，可将铁中硅元素脱至0.1%以下，脱磷率可达76%以上，高铁赤泥中的Fe元素绝大部分进入铁水熔池，实现了对赤泥的回收再利用，降低生产成本，进而达到变废为宝、保护环境等的多重目标。

Description

一种高铁赤泥用作炼钢造渣剂/脱磷剂的回收再利用方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼领域以及有色金属冶炼领域，具体地说是拜耳法生产氧化铝产生的高铁赤泥的一种回收再利用方法。

背景技术

高铁赤泥是拜耳法生产氧化铝的主要固体废弃物，高铁赤泥含有非常丰富的铁资源，理应成为钢铁生产企业的理想原材料，但由于Na₂O含量较高，使用途径单一，仅用于烧结或球团工艺，而且实际消耗量非常有限（＜5%（烧结/球团）总物料），目前高铁赤泥的主要处理方法仍然是堆场。如将高铁赤泥这一具有高潜力的含铁资源加以利用，那么不仅可以解决赤泥堆场造成的环境污染问题，而且对于我国钢铁企业的巨大产能，可以节约铁矿石等的消耗，降低成本，创造巨大利润。

炼钢就是炼渣，渣系的选择尤为重要。炼钢过程的主要任务是在氧化气氛中将杂质元素氧化去除，如C、P、Si等的氧化，P、Si等的氧化物与强碱性氧化物生成复杂氧化物稳定存在于渣相中，最后通过渣铁分离净化钢水。由此可见，炼钢工序的强氧化性气氛及炼制高碱性、低熔点渣系十分重要。

拜耳法生产的高铁赤泥中含有较高含量的氧化铁和氧化钠，与生灰石、白云石等混合用于炼钢过程，其优点如下：为炼钢过程提供了丰富的铁资源增量；炼钢前期加入，抑制炉温过高，且炼钢初渣中较高的∑FeO含量，有利于石灰溶解，为脱磷提供良好的热力学条件；赤泥中的Al₂O₃是良好的助熔剂，有助于降低渣系熔点及粘度，利于渣铁分离，并改善脱磷的动力学条件；高碱度的Na₂O对硅、磷等氧化产物具有更强的结合固定作用，减少回磷现象的发生；冶炼多元渣系，熔点更低，减少甚至避免了萤石的使用，增加炉龄，减少污染。

发明内容

本发明的技术任务是提供一种拜耳法生产高铁赤泥用于炼钢过程中造渣剂/脱磷剂/冷却剂的工艺。抑制炼钢前期炉温过高，达到很好的脱磷固磷效果，充分回收利用高铁赤泥中的铁资源，并炼制低熔点的多元渣系。具体工艺措施如下：

一种高铁赤泥用作炼钢造渣剂/脱磷剂/冷却剂的回收再利用方法，将高铁赤泥与生石灰以1：0.6~0.8的质量比例混用，作为炼钢过程中的造渣剂/脱磷剂；所述高铁赤泥主要成分为铁、铝、硅、钠、钛等的氧化物。

进一步的，所述高铁赤泥为拜耳法生产氧化铝的固体废弃物，拥有较高含量的氧化铁和氧化钠，使其具有高氧化性和高碱性。

进一步的，所述高铁赤泥的主要成分如下：Fe₂O₃ 45~60wt%，SiO₂ 8~20wt%，Al₂O₃ 15~25wt%，Na₂O 4~10wt%，TiO₂ 2~6wt%，其余成分＜5wt%。

所述高铁赤泥通过堆场风干或加热烘干，磨成粉状，与石灰以1：0.6~0.8的质量比例混合制备配渣作为炼钢过程中的造渣剂/脱磷剂。

优选的，所述配渣通过烧结制成块状或球团后，作为造渣剂/脱磷剂投入炼钢熔池。

优选的，所述配渣在炼钢前期加入，可抑制炉温过高，增强化渣能力，提供有利于脱磷的条件。

优选的，所述配渣与白云石或镁球以适当比例共同使用，炼制利于炉况的炉渣。

优选的，所述配渣分批加入，首先加入配渣总量的70~80%，之后加入剩余部分。

本发明的目的是解决铝厂中拜耳法生产的高铁赤泥回收再利用难题而研创的，可以在简单处理的前提下，实现对赤泥资源的回收再利用。为我国资源庞大的高铁赤泥回收再利用的问题提出了一条有效的解决方法。

本发明不仅可以实现对铝厂固体废弃物高铁赤泥的回收再利用，而且能够显著促进炼钢过程中脱磷反应的进行，并且起到造渣剂的作用。所炼多组元终渣熔点低，流动性好，减少甚至避免了萤石的使用，在满足炼钢工序要求的前提下，实现变废为宝，减少污染，有效降低生产成本，具有明显经济效益的多赢目标。

具体实施方式

下面以国内某铝厂拜耳法生产所得高铁赤泥为例，进一步对本发明予以阐述。

实施例1：

选用国内某铝厂拜耳法生产所得高铁赤泥，赤泥中各物质的质量百分比包括（wt%）：Fe₂O₃59.1%，SiO₂ 10.6%，Al₂O₃ 16.2%，Na₂O 7.6wt%，TiO₂ 4.1wt%，其余成分＜2%。具体试验方法如下：

将赤泥在400℃马弗炉内进行烘干处理1小时，冷却后，采用球磨机将赤泥和石灰磨至粉末状，过200目筛，赤泥和生石灰以1:0.6的质量比制成配渣。将生铁（[%C]=4.5%，[%P]=0.108%，[%Si]=0.23%）加入到氧化镁坩埚中，在硅钼炉中加热至1400℃，并通氩气保护气，至生铁熔清，将渣以1:10的质量比加入到铁水中，首先加入配渣总量的70~80%，之后视反应情况加入剩余部分，保温1小时，然后将坩埚取出，置于冷却水中快速冷却至室温。

对铁样及渣样进行化学分析，并对数据进行分析计算，结果如下：铁水中硅含量小于0.1%，磷含量降为0.022%，脱磷率为79.63%，配渣中铁元素绝大部分进入铁水熔池，且终渣流动性好，渣铁分界线明显，渣铁分离容易。

实施例2：

选用国内某铝厂拜耳法生产所得高铁赤泥，赤泥中各物质的质量百分比包括（wt%）：Fe₂O₃ 59.1%，SiO₂ 10.6%，Al₂O₃ 16.2%，Na₂O 7.6wt%，TiO₂ 4.1wt%，其余成分＜2%。具体试验方法如下：

将赤泥在400℃马弗炉内进行烘干处理1小时，冷却后，采用球磨机将赤泥和石灰磨至粉末状，过200目筛，高铁赤泥和生石灰以3:2的质量比制成配渣。将生铁（[%C]=4.35%，[%P]=0.308%，[%Si]=0.24%）加入到刚玉坩埚中，在硅钼炉中加热至1350℃，并通氩气保护气，至生铁熔清，将造渣剂以1.8:10的质量比加入到中磷铁水中，首先加入配渣总量的70~80%，之后视反应情况加入剩余部分，保温1小时，然后将坩埚取出，置于冷却水中快速冷却至室温。

对铁样及渣样进行化学分析，并对数据进行分析计算，结果如下：铁水中硅含量小于0.1%，磷含量降为0.073%，脱磷率为76.30%，配渣中铁元素绝大部分进入铁水熔池，且终渣流动性好，渣铁分界线明显，渣铁分离容易。

实施例3

将赤泥在400℃马弗炉内进行烘干处理1小时，冷却后，采用球磨机将赤泥和石灰磨至粉末状，过200目筛，高铁赤泥和生石灰以1:0.7的质量比制成配渣。配渣通过烧结制成块状或球团后再与白云石或镁球以适当比例共同使用，炼制利于炉况的炉渣。将生铁（[%C]=4.5%，[%P]=0.108%，[%Si]=0.5%）加入到刚玉坩埚中，在硅钼炉中加热至1400℃，并通氩气保护气，至生铁熔清，将造渣剂以1.5:10的质量比加入到中磷铁水中，首先加入配渣总量的70~80%，之后视反应情况加入剩余部分，保温1小时，然后将坩埚取出，置于冷却水中快速冷却至室温。

对铁样及渣样进行化学分析，并对数据进行分析计算，结果如下：铁水中硅含量小于0.1%，磷含量降为0.024%，脱磷率为77.78%，配渣中铁元素绝大部分进入铁水熔池，且终渣流动性好，渣铁分界线明显，渣铁分离容易。

说明：实施例为实验室试验，其中高铁赤泥与生石灰的比例偏高，配渣使用量较大，这是由于实验过程中没有吹氧设备，氧化性气氛只能通过高铁赤泥中氧化铁来获得。在没有吹氧的情况下，磷的脱除量可以达到76%以上，硅含量下降到0.1%以下，赤泥中绝大部分铁元素进入炼钢熔池，且终渣流动性良好，渣铁分离容易。终渣中∑FeO含量在10%左右，低于普遍转炉炼钢终点渣中∑FeO含量，可以显著提高铁元素收得率，降低铁损。这说明高铁赤泥作为脱磷剂/造渣剂在炼钢过程中使用的可行的。

Claims

1.一种高铁赤泥用作炼钢造渣剂/脱磷剂的回收再利用方法，其特征在于：将高铁赤泥与生石灰以1：0.6~0.8的质量比例混用，作为炼钢过程中的造渣剂/脱磷剂；所述高铁赤泥主要成分为铁、铝、硅、钠、钛等的氧化物。

2.根据权利要求1所述的高铁赤泥回收再利用的方法，其特征是：所述高铁赤泥为拜耳法生产氧化铝的固体废弃物。

3.根据权利要求1或2所述的高铁赤泥回收再利用的方法，其特征是：所述高铁赤泥的主要成分如下：Fe₂O₃ 45~60wt%，SiO₂ 8~20wt%，Al₂O₃ 15~25wt%，Na₂O 4~10wt%，TiO₂ 2~6wt%，其余成分＜5wt%。

4.根据权利要求1所述的高铁赤泥回收再利用的方法，其特征是：所述高铁赤泥通过堆场风干或加热烘干，磨成粉状，与石灰以1：0.6~0.8的质量比例混合制备配渣作为炼钢过程中的造渣剂/脱磷剂。

5.根据权利要求1或4所述的高铁赤泥回收再利用的方法，其特征是：所述配渣通过烧结制成块状或球团后，作为造渣剂/脱磷剂投入炼钢熔池。

6.根据权利要求1或4所述的高铁赤泥回收再利用的方法，其特征是：所述配渣在炼钢前期加入，可抑制炉温过高，增强化渣能力，提供有利于脱磷的条件。

7.根据权利要求1或4所述的高铁赤泥回收再利用的方法，其特征是：所述配渣与白云石或镁球以适当比例共同使用，炼制利于炉况的炉渣。

8.根据权利要求1或4所述的高铁赤泥回收再利用的方法，其特征是：所述配渣分批加入，首先加入配渣总量的70~80%，之后视反应情况加入剩余部分。