CN100436380C - 利用钢铁废渣制取复合微量元素肥料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种制造无机复合微量元素肥料的生产方法。该方法经过原料准备、破碎、筛分等项工序，其特征是在钢铁厂熔融废渣中直接添加含有Zn、Mo、B和Se等的矿物微量元素添加剂，再经水淬冷却、脱水干燥等生产出无机微量元素肥料。利用本方法生产的无机复合微肥产品具有缓释、长效的特点，成本低廉，施用后可以显著提高农产品中微量元素的含量，满足人们对高品质农产品的需求，同时充分利用了炉渣潜热，节约了能源消耗，并为冶金废渣的综合利用开拓了新的应用领域，可在钢铁冶金行业中广泛应用。

Description

利用钢铁废渣制取复合微量元素肥料的方法
技术领域
本项发明属于农用肥料生产领域，具体为一种利用钢铁废渣制取无机复合微量元素肥料的方法。
背景技术
1.钢铁厂废渣的综合利用
目前，钢铁厂所产生的各种炉渣简称为钢铁废渣。钢铁废渣的综合利用主要集中在建材、冶金、筑路和农业等几大领域。在冶金工业中，可以将钢铁废渣返回到烧结、高炉、铁水预处理和炼钢等生产工序中回收利用，因此具有较高价值；在农业生产的应用上，当炼钢炉渣中P2O5≥10％时，可以生产出钢渣磷肥；钢渣中还含有较高的CaO和MgO，磨细后可以作为酸性土壤的改良剂使用。
现有综合利用技术存在的问题：
(1)炉渣利用率较低。据报道，目前我国高炉炉渣的利用率为75％，炼钢炉渣利用率为36％，大量的钢铁炉渣占据宝贵的土地，对环境造成很大污染，因此需要在开发新技术、扩大钢铁炉渣综合利用领域上作更多的工作；
(2)利用炉渣生产出的产品的附加值不高。如目前水泥和化肥的生产仅针对炉渣化学组成中的CaO、SiO2和P等，而其含有的微量元素未能得到很好的利用，在一定程度上浪费了资源；
(3)炉渣中的潜热未能得到很好的利用。熔融炉渣自炉体排除后，一般经环冷后再进行下步处理或倒掉，炉渣所含有的大量热能未能得到合理利用。
2.微量元素肥料的生产
全国大部分地区的耕作土壤都存在微量元素缺乏问题，在一定程度上制约了农产品增产和品质的提高，不能全面满足人们生活中的需求。
目前的微量元素肥料多为以硫酸盐、碳酸盐或氧化物组成的单质或复混制成的无机盐微肥。此类肥料水溶性较高，具有肥效快、易吸收的特点，但缺点是容易被雨水淋洗后流失，或被土壤所固定形成难溶盐，肥效持续时间短。
利用钢铁厂的废渣通过在线添加有益的微量元素添加剂来生产抗淋失、枸溶性高的微量元素复合肥料，通过以基肥的形式施加到土壤中，以此提高土壤的微量元素含量，进而提高农作物的品质。这样即满足了人们对高品质农作物的需求，又拓展了冶金废渣的再利用范围，具有较高的应用价值。
发明内容
本项发明的具体内容为：以钢铁废渣和分别称之为锌添加剂、钼添加剂、硼添加剂和硒添加剂的含Zn、Mo、B、Se矿物为原料(见表1)，在钢铁厂出渣现场在线生产出含有Zn、Mo、B、Se、Fe、Ca、Mg、P等微量元素的无机复合肥料。
表1  添加剂种类举例
  名称   成分含量，(质量％)   备注
  锌添加剂   Zn≥50   锌精矿
  钼添加剂   Mo≥45   钼精矿
  硼添加剂   B≥11   硼砂
  硒添加剂   Se≥34   亚硒酸锌
生产中，根据需要在钢铁废渣中额外加入含有微量元素Zn的锌添加剂、含有微量元素Mo的钼添加剂、含有微量元素B的硼添加剂、含有微量元素Se的硒添加剂等四种添加剂(以下统称添加剂)中的一种或多种，具体添加的添加剂种类及其数量根据需要生产的肥料品种而定，添加剂的总添加量为不超过炉渣量的20％(按质量百分比)。
附图说明
附图1是本项发明所说的利用钢铁废渣制取无机复合微量元素肥料方法的工艺流程图。
本发明的具体制备方法如附图1所示，大体分为原料准备、在线添加、高温合成反应、脱水干燥、破碎与筛分等工序，最终生产出符合要求的无机复合微量元素肥料。每一工序的
具体内容包括：
(1)添加剂原料准备工序。将选择的一种或多种添加剂先进行干燥处理，然后进行破碎并磨细到≤5mm。
(2)在线添加工序。在钢铁厂出渣现场将准备好的一种或多种添加剂加入到熔融态的炉渣中，保证所添加的微量元素和炉渣充分融合并分布均匀，钢铁厂出渣时熔融高炉渣的温度为1300～1450℃，熔融转炉渣的温度为1500～1700℃。
添加剂的加入方法根据加入原料和生产现场的具体情况的不同选取以下两种中的一种：①在出渣前直接加入到炉前的渣罐内，出渣时炉渣流入渣罐与添加剂混合，在融熔状态下完成炉渣同添加剂的融合过程；②采取喷吹方式，在出渣后通过喷吹装置向渣罐内喷入粉状的添加剂，此时要求添加剂的粒度为≤1mm)。
(3)冷却及干燥处理工序。添加完添加剂的熔融炉渣进行水淬冷却，在水淬后进行渣水分离，然后烘干脱水，烘干温度100～150℃，烘干时间30～60分钟。
对于由转炉渣制造的无机微肥还需经过磁选工序，除去其中的钢粒。
(4)成品破碎及筛分工序。对上一工序的物料进行破碎与筛分，得到≤80目的无机复合微量元素肥料。
(5)成品包装。对得到的成品进行装袋包装、出厂。
钢铁厂炉渣的主要化学组成为CaO、MgO、SiO2、Al2O3、FexO、MnO、P2O5等，在缓冷条件下将形成由硅(磷)酸盐、铁酸盐、铝酸盐构成的复杂晶相结构；但在急冷条件下，其中除含有结晶态物质外，还会形成一定量的具有无定型活性玻璃网络结构的玻璃态物质。
在钢铁厂出渣时，炉渣为高温熔融态，其温度约为1300～1700℃，此时添加到炉渣中的微量元素Zn、Mo、B、Se在高温下与炉渣组成进行化学反应，经急冷后以结晶态和玻璃态的复合矿物形态存在。
所形成的无机复合微量元素肥料在水中的溶解度很低，而具有较高的枸溶性，即可以在农作物根际周围的微酸环境下溶解，从而使其中的微量元素形成有效离子态而被农作物吸收，继而提高农产品中的微量元素含量，提高其品质。
本项发明所获得无机复合微量元素肥料的主要成分如下所示：
SiO2含量：10～40％             CaO含量：10～40％
MgO含量：1～10％               FexO含量：1～20％
Al2O3含量：1～15％             P2O5含量：0.1～10％
ZnO含量：1～10％               Mo含量：1～10％
B2O3含量：1～10％              Se含量：0.1～1％
枸溶率：≥60％                 水溶率：≤1％
粒度：≤80目
2.制备工艺参数
添加剂粒度：≤5mm
肥料高温合成温度：1300～1700℃
烘干温度100～150℃              烘干时间30～60分钟
成品粒度≤80目
3.技术特点
(1)本产品可以满足农作物的生长需求，显著提高农产品中的微量元素的含量，进而提高人们的微量元素营养水平；
(2)产品具有缓释、长效微肥的特点：水溶率低，不会被雨水淋失；而枸溶率较高，可被农作物吸收直到作物把它用光，不会对作物及土壤环境造成毒害；
(3)本发明为一种新型的钢铁厂废渣综合利用技术，减少钢铁厂固体废物的排放量，起到变废为宝的作用；
(4)本发明有效利用了钢铁厂废渣中蕴含的热能，不需再次加热熔化，节省了能源消耗；
(5)产品生产工艺简单，充分利用现有钢铁厂的炉渣处理设施进行生产，易于工业化生产；生产成本低，产品价格低于现有的微肥产品，易为广泛接受。
产品以基肥的形式施加到所耕种的土壤里，可以广泛用于农业生产。
具体实施方式
实施方式1：利用某厂高炉炼铁废渣在线生产无机复合锌肥
目标：生产出含有5％的锌的无机微肥。
添加剂：锌添加剂(含锌51％)，本高炉一次出渣为40吨，锌的收得率按照93％计，则需要添加的锌精矿粉为4.7吨。
首先在高炉出铁前将经过破碎且粒度达到≤5mm的锌精矿粉4.7吨放入渣罐内，高炉出铁时与铁分离后的炉渣流入渣罐内，1400℃高温融熔态的炉渣与锌添加剂混合，进行高温合成，出渣后将渣罐运到水渣处理场，将炉渣进行水淬处理，之后从水渣池内捞出，将水渣送进加热炉内进行烘干脱水，烘干温度120℃，时间为40分钟。烘干后进行破碎，得到粒度为≤80目的粉状无机肥料，最后进行包装、外运。
得到肥料的化学组成为：ZnO：6.5％(含Zn为5％)，SiO2：39％，CaO：36％，MgO：8％，FexO：2％，Al2O3：8.5％。
实施方式2：利用某厂转炉炼钢废渣在线生产无机复合钼肥
目标：生产出含有6％的钼的无机微肥。
添加剂：钼添加剂(含钼48％)，本转炉一次出渣为18吨，钼的收得率按照94％计，则需要添加的钼精矿粉为2.76吨。
首先在转炉出钢前将经过破碎且粒度达到≤5mm的钼精矿粉2.76吨放入渣罐内，转炉出渣时熔渣流入渣罐内，1680℃高温融熔态的炉渣与添加剂混合，进行高温融合，出渣后将渣罐运到水渣处理场，将炉渣进行水淬处理，之后从水渣池内捞出，将水渣送进加热炉内进行烘干脱水，烘干温度150℃，时间为30分钟，烘干后经过磁选除去其中的钢粒，再度进行破碎，得到粒度为≤80目的粉状无机肥料，最后进行包装、外运。
得到肥料的化学组成为：MoO3：9％(含Mo为6％)，SiO2：14％，CaO：38％，MgO：10％，FexO：27.4％，Al2O3：1％，P2O5：0.6％。

Claims (3)

1.一种制造无机复合微量元素肥料的方法，该方法经过原料准备、破碎、筛分工序，其特征是在钢铁厂熔融废渣中直接添加按质量百分比含Zn≥50％的锌精矿、按质量百分比含Mo≥45％的钼精矿、按质量百分比含B≥11％的硼砂、按质量百分比含Se≥34％的亚硒酸锌4种添加剂中的一种或多种，且添加剂的总添加量按质量百分比计算为不超过炉渣量的20％，添加剂粒度为≤5mm，再经水粹冷却、脱水干燥处理，生产出无机复合微量元素肥料。
2.根据权利要求1所说的一种制造无机复合微量元素肥料的生产方法，其特征在于方法中所说的钢铁厂熔融废渣为高炉熔融废渣或转炉熔融废渣，熔融废渣的温度为1300～1700℃。
3.根据权利要求1所说的一种制造无机复合微量元素肥料的生产方法，其特征在于方法中所说的无机复合微量元素肥料的成分组成为：SiO2含量10～40％，CaO含量10～40％，MgO含量：1～10％，FexO含量1～20％，Al2O3含量1～15％，P2O5含量0.1～10％，ZnO含量1～10％，Mo含量1～10％，B2O3含量1～10％，Se含量：0.1～1％。
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