CN100436618C

CN100436618C - 一种用于高温熔融状态下的熔剂

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Publication number: CN100436618C
Application number: CNB2005100506705A
Authority: CN
Inventors: 李长友; 董永吉
Original assignee: Taiwan Shengshi Surrounding Co ltd
Current assignee: Taiwan Shengshi Surrounding Co ltd
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2025-07-11
Also published as: CN1718793A

Abstract

本发明涉及一种用于高温熔融状态下的熔剂，它能广泛应用于电镀污泥处理、冶金等领域，解决了现有的电镀污泥资源化，无害化处理成本过高的缺点。本发明的一种用于高温熔融状态下的熔剂，其组分及含量以重量计为：主熔剂：32.5%～92.5%；稀释剂：7.5%～67.5%，其中所述的主熔剂为蛇纹石、石灰石、白云石、石英石中的一种或多种组合。在配料中加以主溶剂并辅以稀释剂，其中溶剂起到了助熔的作用，稀释剂起到稀释的作用，解决了熔渣粘稠，炉内结瘤，物料难以下行，炉令极短，频繁死炉的问题。所述的熔剂在高温状态下具有良好的助熔、稀释、造渣等功能。

Description

一种用于高温熔融状态下的熔剂

技术领域

本发明涉及一种用于高温熔融状态下的熔剂，更具体的说，本发明涉及一种用于高温熔融状态下的熔剂，它能广泛应用于电镀污泥处理、冶金等领域，所述的熔剂在高温状态下具有良好的助熔、稀释、造渣等功能。

背景技术

在冶金领域将有些物质搀和到矿石里，能使矿石在较低的温度下也熔化，被称为熔剂。熔剂在高温状态下主要解决冶炼造渣过程中的低熔点和脱硫的需要，燃料主要是提高烧结料层温度，保证具有一定的液相量来维持必要的烧结矿强度。把熔剂加入烧结矿与直接加入高炉相比有以下两个优点：一是熔剂可以均匀分布于炉料中，提高渣相形成的均匀性；二是减少炉内贵重的冶金焦消耗，同时降低炉内还原气体中的CO₂含量，提高了间接还原速度，又降低煤气量，减少了煤气带出的粉矿损失。

如中国专利申请(99113322.6)该专利申请提供一种转炉造渣助熔剂及其使用该助熔剂的造渣工艺，这种助熔剂为具有下列成分所组成铁矾土：Al₂O₃≥45％，SiO₂≤30％，Fe₂O₃7～18％，余量为CaO、MgO、TiO₂、P、S等杂质，这种铁矾土的粒度为5～30mm，使用量取决于所炼钢种和铁水含硅量，其范围为1.6～9kg铁矾土/吨钢。该专利申请所涉及的熔剂虽然有利于化渣，脱硫，护炉，成本低等功能，但是由于合金在冶炼过程中由固体变为液体中有个过渡区域即为塑性温度区，在该温度区内合金容易产生结瘤现象，导致炉的合金出口和造渣口容易堵塞，造成炉龄缩短，增加冶炼的成本。

而电镀污泥资源化，无害化处理，消除其对环境的二次污染，长期以来是环保科研的重点，曾多次列入国家重点项目。采用的技术路线主要有：酸溶-化学法分离多组分；氨浸-有机熔剂萃取分离多组分；化学分离-有机熔剂萃取分离-电化学分离相结合分离多组分；微生物净化处理等，但总是因为处理成本太高，严重亏损，不能长期运行生产，已停产或转产。

发明内容

本发明在吸收国内外先进技术的基础上，综合国内外有关火法冶金及湿法冶炼方面的成功经验，提供了一种用于高温熔融状态下的熔剂，本发明所涉及熔剂具有缩短物料的塑性温度区，降低冶炼或高温处理电镀污泥的熔化温度。

本发明的目的是这样来实现的：一种用于高温熔融状态下的熔剂，其组分及含量以重量计为：主熔剂：32.5％～92.5％；稀释剂：7.5％～67.5％，其中所述的主熔剂为蛇纹石、石灰石、白云石、石英石中的一种或多种组合。

采用冶金系统惯用的熔剂配料，在固体向液体转化过程中有塑性温度区。当温度处于这个温度区时，生成的熔渣呈粘稠状，流动性较差，如果不及时将其转化为液体，常常会导致炉内结瘤和炉缸堆积，造成熔炉难以进行正常的工作。普通技术人员常常可能会想到采用高温让熔渣快速变为液体的方法，来处理熔渣的塑性温度区，温度加热过高不仅造成熔炉的耐火材料的腐蚀，促使杂质还原的金属产品，合金质量下降，而且也加大了生产成本的投资，实用性较差。

本发明人通过长期研究发现：在配料中加以主熔剂并辅以稀释剂，其中熔剂起到了助熔的作用，稀释剂起到稀释的作用，解决了熔渣粘稠，炉内结瘤，物料难以下行，炉令极短，频繁死炉的问题。

在上述的熔剂中，蛇纹石是超基性岩中的橄榄石、辉石受高温热液交代而成的产物，白云石经热液交代也可形成蛇纹石。因而蛇纹石矿床(主要为温石棉)按矿床成因类型可分为蛇纹石根据其在工业中的用途不同可分为：①制钙镁磷肥用蛇纹石矿床②作冶炼熔剂用蛇纹石矿床③作烧结炉造渣剂用蛇纹石矿床④建筑材料及工艺品，用蛇纹石矿床作造渣剂，可明显地改善炉渣的流动性，还可使得炉中的物料具有较好的结构构造特征和机械强度。

石灰石可以和酸性物质反应，在冶炼或电镀污泥的处理中可以把金属氧化物游离出来，易于还原。

白云石在冶金工业中主要用做熔剂、耐火材料、提炼金属镁和镁化物。在冶炼或电镀污泥处理的作为熔剂，可起中和酸性炉渣的作用，提高炉渣的碱度、降低炉渣中二氧化硅的活度，以减轻炉渣对炉衬的侵蚀作用；白云石还可以提高炉渣的流动性，作造渣剂使用，不仅可延长转炉的寿命，提高炉渣的流动性，并可改善脱硫、脱磷反应的进行，还可节省大量成本。白云石还可稀释炉渣，降低炉渣熔点，降低燃料的消耗，提高合金质量。

石英石主要含有硅元素，可降低物料熔点，属酸性熔剂，所以当污泥呈碱性时，还可以起到调节的作用。

在上述的用于高温熔融状态下的熔剂，所述的高温熔融状态下的熔剂，其组分的优化含量以重量计为：主熔剂：37.5％～87.5％稀释剂：12.5％～62.5％。其中所述的主熔剂为蛇纹石、石灰石、白云石、石英石中的一种或多种组合。采用这种优化的质量百分比，是对本发明的一种更好的优化和限制。

在上述的用于高温熔融状态下的熔剂中，所述的蛇纹石的组成成分以重量计是MgO：30.35％～40.35％、SiO₂：35.92％～40.92％、Ni：0.1～0.44％、Fe₂O₃：8.0～12.0％、Al₂O₃：1.69％～2.19％、Cr：0.15％～0.25％、灼失量为12.3％～16.3％。

在上述的用于高温熔融状态下的熔剂中，所述的石灰石的组成成分以重量计为CaO：49％～53％、MgO：1.5％～2.5％、SiO₂：1.5％～2.5％、Fe₂O₃：1.2％～1.6％、Al₂O₃：0.4％～0.6％、灼失量为41％～45％。

在上述的用于高温熔融状态下的熔剂中，所述的白云石的的组成成分以重量计为CaO：30.3～34.3％、MgO：16.7～22.7％、SiO₂：0.83～1.43％、Fe₂O₃：0.22％～0.62％、Al₂O₃：0.12％～0.52％、灼失量为42.13％～50.13％。

在上述的用于高温熔融状态下的中，所述的石英石的组成成分以重量计为CaO：0.04％～0.08％、MgO：0.32～0.40％、SiO₂：97.5％～98％、Fe₂O₃：0.57％～0.97％、Al₂O₃：0.7％～1.10％、灼失量为0.19％～0.25％。

在上述的用于高温熔融状态下的熔剂中，所述的稀释剂为水渣，其中水渣为炼铁炉渣，经过水萃后，用水激冷后变成沙粒状即为水渣，其中所述的水渣的组成成分以重量计为CaO：35％～50％、MgO：2％～15％、SiO₂：25％～50％、Fe₂O₃：0.1％～1.5％、Al₂O₃：3～20％、MnO：0.1％～1.5％、S：0.5％～2％。

在上述的用于高温熔融状态下的熔剂中，所述的水渣的优化组成成分以重量计为CaO：38％～44％、MgO：3％～11％、SiO₂：32％～42％、Fe₂O₃：0.5％～1.0％、Al₂O₃：6～17％、MnO：0.3％～1.0％、S：0.5％～1.5％。

水渣在冶金和电镀污泥处理中主要起到稀释的作用，比如说在电镀污泥处理中主要是降低污泥中铬的百分含量。当铬含量低于10％一般不需要加入水渣；当铬的含量大于14％，则需要加入水渣。加入水渣以后污泥的流动性会大大提高，有利于污泥的成渣，降低熔点，提高炼炉的寿命。

因此采用本发明经过多次反复试验采用一种或多种主熔剂，并辅以稀释剂，按配料参数控制范围进行配料计算，解决了熔渣粘稠，炉内结瘤，物料难以下行，炉令极短，频繁死炉的问题，并大幅度提高冶炼效率或电镀污泥中合金的回收率，能保证熔炼炉长期稳定生产。

具体实施方式

以下为本发明的具体实施方式，对本发明的技术特征做进一步的说明，但是本发明并不限于这些实施例。

按下述列表的重量百分比配比称取熔剂

表1：实施例1～实施例5各组分的重量百分比

其中实施例1中蛇纹石的组成成分以重量计为MgO₃0.35％、SiO₂40.92％、Ni 0.44％、Fe₂O₃12.0％、Al₂O₃1.69％、Cr0.25％、灼失量为14.35％；石灰石的组成成分以重量计为CaO49％、MgO2.5％、SiO₂1.5％、Fe₂O₃1.6％、Al₂O₃0.4％、灼失量为45％；水渣的组成成分以重量计为CaO：35％、MgO：15％、SiO₂：30％、Fe₂O₃：1.5％、Al₂O₃：15％、MnO：1.5％、S：2％。

实施例2中蛇纹石的组成成分以重量计为MgO 32.35％、SiO₂38.92％、Ni 0.34％、Fe₂O₃11.0％、Al₂O₃2.09％、Cr 0.20％、灼失量为15.10％；石灰石的组成成分以重量计为CaO 50％、MgO 2.0％、SiO 22.0％、Fe₂O₃1.4％、Al₂O₃0.5％、灼失量为44.1％；白云石的的组成成分以重量计为CaO 30.3％、MgO₂2.7％、SiO₂0.83％、Fe₂O₃0.62％、Al₂O₃0.12％、灼失量为44.81％；石英石的组成成分以重量计为CaO 0.04％、MgO 0.40％、SiO₂97.5％、Fe₂O₃0.97％、Al₂O₃0.7％、灼失量为0.38％。水渣的组成成分为CaO：38％、MgO：11％、SiO₂：32％、Fe₂O₃：0.5％、Al₂O₃：17％、MnO：0.3％、S：1.2％。

实施例3中蛇纹石的组成成分以重量计为MgO 35.35％、SiO₂37.92％、Ni 0.24％、Fe₂O₃10.0％、Al₂O₃1.99％、Cr 0.20％、灼失量为14.30％；石灰石的组成成分以重量计为CaO 51％、MgO 2.0％、SiO₂2.0％、Fe₂O₃1.4％、Al₂O₃0.6％、灼失量为43％；白云石的的组成成分以重量计为CaO 32.3％、MgO 19.7％、SiO 21.13％、Fe₂O₃0.42％、Al₂O₃0.32％、灼失量为46.13％；石英石的组成成分以重量计为CaO 0.06％、MgO 0.36％、SiO₂97.7％、Fe₂O₃0.77％、Al₂O₃0.9％、灼失量为0.21％；水渣的组成成分为CaO 40％、MgO 8％、SiO₂36％、Fe₂O₃0.6％、Al₂O₃14％、MnO 0.8％、S 0.6％。

实施例4中蛇纹石的组成成分以重量计为MgO 38.35％、SiO₂36.92％、Ni 0.24％、Fe₂O₃9.0％、Al₂O₃2.09％、Cr 0.20％、灼失量为13.20％；石灰石的组成成分以重量计为CaO 52％、MgO 1.5％、SiO₂2.5％、Fe₂O₃1.6％、Al₂O₃0.4％、灼失量为42％；白云石的的组成成分以重量计为CaO 31.3％、MgO 21.7％、SiO₂0.83％、Fe₂O₃0.52％、Al₂O₃0.22％、灼失量为45.43％；石英石的组成成分以重量计为CaO：0.08％、MgO：0.32％、SiO₂97.8％、Fe₂O₃0.87％、Al₂O₃0.7％、灼失量为0.23％；水渣的组成成分为CaO：44％、MgO：5％、SiO₂：42％、Fe₂O₃：0.6％、Al₂O₃：6％、MnO：1.0％、S：1.4％。

实施例5中蛇纹石的组成成分以重量计为MgO 40.35％、SiO₂35.92％、Ni 0.10％、Fe₂O₃8.0％、Al₂O₃2.19％、Cr 0.15％、灼失量为13.29％；石灰石的组成成分以重量计为CaO 51％、MgO 1.5％、SiO 22.5％、Fe₂O₃1.2％、Al₂O₃0.4％、灼失量为43.4％；白云石的的组成成分以重量计为CaO 34.3％、MgO 16.7％、SiO₂1.43％、Fe₂O₃0.22％、Al₂O₃0.52％、灼失量为46.83％；石英石的组成成分以重量计为CaO 0.08％、MgO 0.32％、SiO₂98％、Fe₂O₃0.57％、Al₂O₃0.8％、灼失量为0.23％。水渣的组成成分为CaO 50％、MgO 2％、SiO₂28％、Fe₂O₃0.3％、Al₂O₃18％、MnO：0.1％、S：1.6％。

以下通过应用实施例对本发明的有益效果作进一步的阐述，主要是对电镀污泥处理的应用。

应用实施例1

电镀污泥的组成成分：Cr(OH)₃4.78％，Cu(OH)₂0.45％，Zn(OH)₂1.07％，Ni(OH)₂0.56％，Fe(OH)₂2.15％，水分为87.6％，其他杂质为3.39％，将上述污泥通过滚筒烘干机烘干，使其水分降低至40％～45％，称取1吨；称取0.5吨的焦炭，0.3吨实施例1配料中的熔剂，经计量过磅后由提升机提升到加料平台，经搅拌均匀后，由加料门均匀加到熔炼炉中，炉内物料柱高为3米，物料经干燥后，含固量为95％。在1200℃的高温条件下预热后，固体物料开始软化，进行化学分解，原来物料中的氢氧化物变为氧化物，将空气以10米/秒的速度由风机鼓入熔炉中，炉内在1600℃熔融温度下，物料变为液体，其中氧化物被(CO/CO₂)的还原气氛或焦炭还原为合金，或和熔剂中的Si、Mg、反应生成炉渣。其中由于合金的密度比较大，所以从熔炉下部的合金口放出，炉渣的密度较小，从上部的渣口放出。

应用实施例2

电镀污泥的组成成分：Cr(OH)₃7.18％，Cu(OH)₂0.67％，Zn(OH)₂0.71％，Ni(OH)₂0.37％，Fe(OH)₂1.43％，水分为87.38％，其他杂质为2.26％，将上述污泥通过滚筒烘干机烘干，使其水分降低至40％～45％，称取1吨；称取0.88吨的焦炭，0.3吨实施例5配料中的熔剂，0.25吨的水渣，经计量过磅后由提升机提升到加料平台，经搅拌均匀后，由加料门均匀加到熔炼炉中，炉内物料柱高为3米，物料经干燥后，含固量为93％。在1000℃的高温条件下预热后，固体物料开始软化，进行化学分解，原来物料中的氢氧化物变为氧化物，将空气以15米/秒的速度由风机鼓入熔炉中，炉内在1400℃熔融温度下，物料变为液体，其中氧化物被(CO/CO₂)的还原气氛或焦炭还原为合金，或和熔剂中的Si、Mg反应生成炉渣。其中由于合金的密度比较大，所以从熔炉下部的合金口放出，炉渣的密度较小，从上部的渣口放出。

应用实施例3

电镀污泥的组成成分：Cr(OH)₃6.21％，Cu(OH)₂0.55％，Zn(OH)20.86％，Ni(OH)₂0.42％，Fe(OH)₂1.89％，水分为87.21％，其他杂质为2.86％，将上述污泥通过滚筒烘干机烘干，使其水分降低至40％～45％，称取1吨；称取0.7吨的焦炭，0.5吨实施例3配料中的熔剂，经计量过磅后由提升机提升到加料平台，经搅拌均匀后，由加料门均匀加到熔炼炉中，炉内物料柱高为3米，物料经干燥后，含固量为92％。在1100℃的高温条件下预热后，固体物料开始软化，进行化学分解，原来物料中的氢氧化物变为氧化物，将空气以15米/秒的速度由风机鼓入熔炉中，炉内在1500℃熔融温度下，物料变为液体，其中氧化物被(CO/CO₂)的还原气氛或焦炭还原为合金，或和熔剂中的Si、Mg、反应生成炉渣。其中由于合金的密度比较大，所以从熔炉下部的合金口放出，炉渣的密度较小，从上部的渣口放出。

对比应用实施例1

电镀污泥的组成成分：Cr(OH)₃4.78％，Cu(OH)₂0.45％，Zn(OH)₂1.07％，Ni(OH)₂0.56％，Fe(OH)₂2.15％，水分为87.6％，其他杂质为3.39％。将上述污泥通过滚筒烘干机烘干，使其水分降低至40％～45％，称取1吨；称取0.7吨的焦炭，经计量过磅后由提升机提升到加料平台，经搅拌均匀后，由加料门均匀加到熔炼炉中，炉内物料柱高为3米，物料经干燥后，含固量为92％。在1100℃的高温条件下预热后，固体物料开始软化，进行化学分解，原来物料中的氢氧化物变为氧化物，将空气以15米/秒的速度由风机鼓入熔炉中，炉内在1500℃熔融温度下，物料变为液体，其中氧化物被(CO/CO₂)的还原气氛或焦炭还原为合金，或和熔剂中的Si、Mg、反应生成炉渣。其中由于合金的密度比较大，所以从熔炉下部的合金口放出，炉渣的密度较小，从上部的渣口放出。

表2：应用实施例1～2以及对比应用实施例与炉龄之间的关系

从表2可以看出，本发明提供熔剂应用于电镀污泥处理后，其炉内无结瘤现象、物料下行顺利，具有明显的优越性。

本发明中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1、一种用于高温熔融状态下的熔剂，其特征在于，该熔剂的组分及含量以重量计为：主熔剂：32.5％～92.5％；稀释剂：7.5％～67.5％，其中所述的主熔剂为蛇纹石、石灰石、白云石、石英石中的一种或多种组合，所述的稀释剂为水渣。

2、根据权利要求1所述的一种用于高温熔融状态下的熔剂，其特征在于，该熔剂的组分及含量以重量计为：主熔剂：37.5％～87.5％；稀释剂：12.5％～62.5％，其中所述的主熔剂为蛇纹石、石灰石、白云石、石英石中的一种或多种组合。

3、根据权利要求1或2所述的一种用于高温熔融状态下的熔剂，其特征在于，所述的蛇纹石的组成成分以重量计是MgO：30.35％～40.35％、SiO₂：35.92％～40.92％、Ni：0.1～0.44％、Fe₂O₃：8.0～12.0％、Al₂O₃：1.69％～2.19％、Cr：0.15％～0.25％、灼失量为12.3％～16.3％。

4、根据权利要求1或2所述的一种用于高温熔融状态下的熔剂，其特征在于，所述的石灰石的组成成分以重量计为CaO：49％～53％、MgO：1.5％～2.5％、SiO₂：1.5％～2.5％、Fe₂O₃：1.2％～1.6％、Al₂O₃：0.4％～0.6％、灼失量为41％～45％。

5、根据权利要求1或2所述的一种用于高温熔融状态下的熔剂，其特征在于，所述的白云石的的组成成分以重量计为CaO：30.3～34.3％、MgO：16.7～22.7％、SiO₂：0.83～1.43％、Fe₂O₃：0.22％～0.62％、Al₂O₃：0.12％～0.52％、灼失量为42.13％～50.13％。

6、根据权利要求1或2所述的一种用于高温熔融状态下的熔剂，其特征在于，所述的石英石的组成成分以重量计为CaO：0.04％～0.08％、MgO：0.32～0.40％、SiO₂：97.5％～98％、Fe₂O₃：0.57％～0.97％、Al₂O₃：0.7％～1.10％、灼失量为0.19％～0.25％。

7、根据权利要求1或2所述的一种用于高温熔融状态下的熔剂，其特征在于，所述的水渣的组成成分以重量计为CaO：35％～50％、MgO：2％～15％、SiO₂：25％～50％、Fe₂O₃：0.1％～1.5％、Al₂O₃：3～20％、MnO：0.1％～1.5％、S：0.5％～2％。

8、根据权利要求7所述的一种用于高温熔融状态下的熔剂，其特征在于，所述的水渣的组成成分以重量计为CaO：38％～44％、MgO：3％～11％、SiO₂：32％～42％、Fe₂O₃：0.5％～1.0％、Al₂O₃：6～17％、MnO：0.3％～1.0％、S：0.5％～1.5％。