CN1014704B

CN1014704B - 利用炼钢渣的方法

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Publication number: CN1014704B
Application number: CN85105291A
Authority: CN
Inventors: 泊正雄; 利光孝司; 城後浩之; 吉森寿太郎
Original assignee: NIPPON MAGNETIO OREDRESSING CO Ltd
Current assignee: NIPPON MAGNETIO OREDRESSING CO Ltd
Priority date: 1985-07-10
Filing date: 1985-07-10
Publication date: 1991-11-13
Also published as: CN85105291A

Abstract

利用炼钢渣的方法，是在炼钢渣中加入一种改良剂，该改良剂至少含有两种以下物质：硅酸盐质岩石、矿石(或它的风化物)、异极矿、玻璃碴、铸造废砂、煤灰、废砖、红泥、火山喷出物、高炉渣、脱硅渣和氧化铁；把改良剂加到熔融的炼钢渣里，使之发生熔融反应，急冷处理，然后脱铁处理；再加入石灰和(或)石膏，混合粉碎，或把脱铁处理后的炼钢渣、石灰和(或)石膏分别粉碎后再混合；将其混合物与水泥熟料混合，用作生产混合水泥的原料或者作造粒或团块的粘结剂。

Description

本发明涉及有效地利用炼钢过程中产生的大量炉渣的方法，还进一步详述了用这些炼钢渣作为生产混合水泥的原料或造粒和团块的粘结剂的方法。

炼钢渣含2CaO·SiO₂，F·CaO，F·MgO，2CaO·Fe₂O₃，4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃，Fe₂O₃，Fe₃O₄和FeO等等。现在还没有任何有效的利用方法，因为这些炉渣在渣罐里存放20分钟到12小时后都被排除，然而，一旦温度达200到300℃左右，就会因2CaO·SiO₂的β→γ的转移过程，而膨胀破坏，或因含有上述F·CaO和F·MgO而膨胀破坏，以致不能有效地利用，大部分用于填平而被废弃。

另一方面，在用可塑性差的粉状铁矿造粒和团块时，以水泥或膨润土作粘合剂容易结粒或结块，但这种粘结剂用的太多就会降低铁的质量。

本发明的目的是有效地利用上述所谓未加利用的天然资源的炼钢渣。确切地说，粉碎各种添加剂，把它们加到炼钢渣中去，使其具有潜在水硬性，即加水混合就硬化的性质。用于生产混合水泥的原料或者用作造粒或团块的粘结剂。

本发明按下列方法实施：

熔融的炼钢渣中加入5到30%（重量）的改良剂，该改良剂由以下一种或两种以上物质组成：硅酸盐质岩石、矿石（或它的风化物）、异极矿、玻璃碴、铸造废砂、煤灰、废砖、红泥、火山喷出物、高炉渣、脱硅渣和氧化铁。发生熔融反应后使它们水渣化，把除去铁的水渣与3到5%（重量比）的石灰和（或）石膏混合粉碎，或者把上述除去铁的炼钢渣水渣，和上述等量的石灰和（或）石膏分别粉碎再混合。从而它们可以与适量的水泥熟料混合，作为生产混合水泥的原料，或作为造粒或团块的粘结剂。

在本发明中，在熔融的炼钢渣中加入改良剂，该改良剂含有以下一种或两种以上物质：硅酸盐质岩石、矿石（或它的风化物）、异极矿、玻璃碴、铸造废砂、煤灰、废砖、红泥，火山喷出物、高炉渣、脱硅渣和氧化铁。利用熔融状炼钢渣的显热发生熔融反应。通过加入这样的改良剂，炼钢渣的矿质成分从主要含α′-β-2CaO·SiO₂转变成主要含2CaO·SiO₂～2CaO·MgS·2SiO₂，其熔点和粘度都降低，水渣化物的百分数增加，使得可以通过水渣化处理生产玻璃物质。

改良剂添加方法：

（1）在熔炼初期或中途投入精炼炉。

（2）在出钢后投入精炼炉。

（3）在从精炼炉出渣时，把改良剂投入排渣流。

（4）在远离熔渣流的落下位置投入，在该位置，来自精炼炉的熔渣落入排渣罐。

（5）作为垫渣的代用品预先投入排渣罐中。

（6）其投入形式为排渣罐内与熔渣成夹层结构。

此外，我们还可以利用下述一些不同的方法;如用缩管状物，和发泡气体一起投入改良剂。加入5到30%（重量比）的改良剂是基于以下原因：当改良剂重量低于5%时，在矿物组分的改良、降低熔点和粘度方面，显示不出特别效果。而从工作效率和经济性方面看，希望利用熔融状炼钢渣所具有的显热来进行熔融反应，因此从这一意义看，最高取30%（重量比）。

如上所述，在本发明中加改良剂使之产生熔融反应，然后利用水冷却系统快速冷却。利用磁力分选分离和回收经过快速冷却处理的改良剂中的铁含量。剩余部分与加入的石灰和（或）石膏混合粉碎，或分别粉碎再混合。3%（重量比）是石灰和（或）石膏的最低需要量。低于该值，则硬化需要长时期，最大硬度也低。改良剂重量超过5%时，硬化能力不变，这与本发明目的的相反。在把它们用作造粒或团块的粘结剂时，所得粒矿及团矿的铁的品位下降，所以改良剂用量低于5%是合适的。本发明实施的效果及其结果表示如下：

下述表1中的炼钢渣（A）、（B）、（C）表示脱铁处理后的分析值。其次，以下表2表示使用上述样品按不同重量混合比所制取的每一种样品的混合比例。（见下表）

表4表示下述过程：

把上述样品在等温干燥器内干燥（保持在105到110℃）24小时以上，然后把每一种干燥样品500克投入电熔氧化镁熔锅里，在硅碳棒电炉内再熔解（温度保持在1550℃），从电炉取出，在水中冷却，制成水渣并干燥。把它磨碎至200目以下，加入3%（重量比）石灰混合，加水搅拌，封在乙烯袋中，检查它们的硬化状况。

此外，用作试样的水渣化渣很快就变成粘结状态，约2到10分钟后开始硬化。

如上所述，由于添加硅酸盐质岩石、矿物等，就会使炉渣的温度降低，而且2CaO·SiO₂的结晶也少，由于水渣处理推进了玻璃化，而且比单一炼钢渣的水渣硬化更快。

实施例1：

用水冷却进行水渣处理的炼钢渣代替5%、10%或20%（重量）的普通波特兰水泥熟料，再把3份重的石膏混入100份炼钢渣与水泥熟料混合物中，用球磨机把混合物研磨或3200cm²/g和5700cm²/g。用JIS法进行灰浆和糊剂试验。结果示于表5和表6。（见表5、6）

实施例2：

将没有可塑性、松散的粉矿（粒度分布示于表7）制成球团矿，作为原材料使用的粘结剂来研究。表8给出试样的混合比例。

首先作预备试验，使用混凝土压缩试验机（100吨）以小块的形式成型（32φ×35mm，成型压力为1吨/厘米²，添加水分为4.5%），测定各计时下的抗压强度，结果示于表9中。（见表8、9）

将充分混合的料用团矿机（50×50×32mm添加水分为5%，线压为3.3吨/厘米）制成团矿，测定其团矿的产品率和抗压强度，结果在表10中示出。

上述表8中，试样号（№）与表2中的试样号一致。而表8中示出的混合物是用球磨机磨成细度为3100±50厘米²/克的物料。

＊1表示在团块

标有箭头方向上加压直至破坏的强度。

＊2表示试样从1米高跌落到厚10毫米的铁板上，破裂成1/2时的跌落次数。

表10左边的数与表9左边的数相同。

实施例3：

磨碎的炼钢渣、普通水泥、膨润土等作为粘结剂加到表11所示的矿粉中，各成分的混合比与表8相同，它们可掺水制成大小为10到15毫米的颗粒，造粒能力和跌落强度表示在表12。

＊1在三天以后，样品从高1米跌落到10毫米厚的铁板上，破裂成一半的跌落次数。

＊2在三天以后的抗压强度。

如上所述，按照本发明方法，向熔融状炼钢渣内加入硅酸盐改良剂，使之发生熔化反应，如表3所示降低了熔点和粘度。因此，在利用中需要冷却硬化的炼钢渣量少，用水冷却等方法快速冷却处理变得容易，但这种快速冷却的炼钢渣量就多了。其结果是，快速冷却处理炼钢渣中的玻璃生成量增加。表4示出精磨情况下钢渣自身的硬化性质。

从示出实施例1结果的表5和表6来看，处理过的炼钢渣粉与石灰和（或）石膏混合物、含水泥熟料的混合物质，经过一天后开始变得非常硬，28天后不比高炉渣的抗压强度差，足以用作生产混合水泥的原料。

实施例2是将本发明用于制造球团矿方面的例子。由表9和表10示出的结果，我们发现，与以前使用水泥作粘结剂的方法相比，早期的强度是足够的。这一结果说明，使用水泥时，经过长时间后强度会变高，因而很好，而用团矿机制或团矿后，起模和用皮带运输机运输时却易破碎这一缺点得以克服。本发明还可考虑在把矿粉造粒时作粘结剂，这已示于实施例3的表11中，因为它有良好的造粒性和足够的强度。

因此，通过本发明方法，可以有效地利用作为工业废物或未加利用的自然资源炼钢渣。很容易做到污泥硬化和土质改良。我们发现。少量添加（该添加量在用作团矿和造粒粘结剂时，不会引起品位下降）会得到早期有足够硬化性能的结果。

表1

表6

（糊剂）

抗压强度

水泥等的混合比（重量%）（公斤/厘米²）

试样及试验结果

普通水泥试样№1 试样№4 石膏石灰 1天 7天 28天

试制水泥（I） 5 80 15 91 130 315

试制水泥（J） 5 80 15 95 135 330

试制水泥（K） 97 3 97 179 490

试制水泥（L） 97 3 105 195 503

表7

表8

混合比（%重量）

样品号

混合号比例水泥熟料石灰石膏

1

1 97 3

2

2 97 3

18

3 97 3

4

4 97 3

12

5 97 3

21

6 97 3

4

7 5 92 0.5 2.5

4

8 10 87 3

4

9 30 67 0.5 2.5

12

10 5 92 0.5 2.5

12

11 10 87 0.5 2.5

21

12 5 92 0.5 2.5

21

13 10 87 0.5 2.5

21

14 50 47 0.5 2.5

表9

混合比（重量%）抗压强度（公斤/块）

序号

No. 试样号No. 3 6 9 15 1 2 3 4

粉矿普通水泥比例膨润土分钟分钟分钟分钟天天天天

1 95 5 38 41 45 48 393 440 1117 1369

1

2 95 5 42 46 49 56 470 620 735 865

3

3 95 5 49 55 58 61 505 670 787 890

4

4 95 5 48 56 57 60 510 675 790 900

5

5 95 5 47 49 51 59 495 650 785 890

6

6 95 5 49 54 59 62 500 670 780 880

7 92 5 3 42 47 52 53 777 890 1013 1087

1

8 92 5 3 49 50 59 67 573 670 790 825

3

9 92 5 3 52 55 63 72 625 705 815 951

5

10 92 5 3 49 51 59 67 575 670 795 840

6

11 92 5 3 51 53 60 70 600 690 805 925

7

12 95 5 42.5 47 48 55 469 618 730 800

8

13 95 5 47 48 50 57 485 645 780 900

9

14 95 5 49 54 58 60 507 675 790 893

7

15 92 5 3 44 48 50 53 445 600 720 790

8

16 92 5 3 46 47 49 56 475 635 770 885

9

17 92 5 3 52.5 56 63 73 620 710 810 950

表9的样品是与表8一样

表10

抗压强度跌落强度

（公斤/块）^-1（次数）^-2产品率加水量

No. （%）（%）

3天 5天 3天 5天

1 - - - - 30 5

3 75 290 9 17 55 5

6 85 320 16 22 75 5

12 90 385 17 26 76 5

15 85 370 16 26 80 5

16 90 330 17 27 85 5

19 90 400 17 27 93 5

表11

颗粒大小（mn） +1000 500 250 125 105 -105 共计

重量（%） 0.07 0.18 15.43 70.49 12.71 1.12 100.00

表12

No. 造粒性跌落强度^＊1抗压强度^＊2

1 不可能 - -

7 不可能 - -

3 不可能 - -

4 不可能 - -

6 好 29 86

9 好 30 95

17 好 31 97

20 好 32 99

21 好 36 105

Claims

1、利用炼钢渣的方法，其特征在于在熔融的钢渣里加入5～30%(重量)的至少含有两种下列物质的改良剂：硅酸盐质岩石、矿物(或其风化物)、异极矿、玻璃渣、铸造废砂、煤灰、废砖、红泥、火山喷出物、高炉渣、脱硅渣或氧化铁，然后把它迅速冷却，再经过脱铁处理，然后加入3～5%(重量)的石灰和/或石膏，将其混合粉碎，或将脱铁处理后的钢渣和上述同样3～5%(重量)的石灰和/或石膏分别粉碎后，再混，然后将其混合物与水泥熟料混合。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于用上述混合物作生产混合水泥的原料。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于用上述混合物作造粒和团块的粘结剂。