CN101550471A

CN101550471A - 一种利用有色金属生产废料制备冶金用铝酸钙的方法

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Publication number: CN101550471A
Application number: CNA2009100115574A
Authority: CN
Inventors: 张延大; 张梦显
Original assignee: 张延大; 张梦显
Current assignee: Dalian global mineral Limited by Share Ltd
Priority date: 2009-05-14
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2029-05-14
Also published as: CN101550471B

Abstract

一种利用有色金属生产废料制备冶金用铝酸钙的方法，是用钙渣(SiO₂≤5.0％，CaO 32～55％，Al₂O₃ 36～55％，TiO₂≤0.1％，Fe₂O₃、MgO少量，20～100％)、矾土(0～50％)、生石灰(0～50％)、石灰石(0～40％)、方解石(0～40％)、萤石(0～50％)、白云石(0～50％)、轻烧镁(0～35％)、重烧镁(0～35％)、菱镁矿(0～45％)、纯碱(0～30％)、硼砂(0～30％)为原料，经粉碎后按比例进行原料的混合均匀后加入窑炉中，升温至1000～1600℃下使物料完全熔化，熔融液体流出后，经风冷或水淬碎裂成块，经烘干、冷却、粉碎、筛分而成产品。

Description

一种利用有色金属生产废料制备冶金用铝酸钙的方法

技术领域

本发明涉及冶金辅料铝酸钙的生产，同时也涉及有色金属产生的废渣的综合利用技术领域。

背景技术

随着钢铁技术的发展，对冶金辅料的质量要求也日趋严格，予熔型、隐晶质玻璃体的冶金辅料应用日益广泛，但也消耗了大量的天然矿产资源。特别是某些特殊钢种对特定的成分，诸如：S、P、F、TiO₂、C等指标有特殊的要求，更要有高品位的资源才能符合要求，而有些指标天然资源却难以达到。

中国专利ZL 200310125135.2中以工业氧化铝及其副产品为原料生产的低TiO₂铝酸钙工艺，性能也很优越。然而成本较高。铝热还原法制取金属钙会产生尾渣以及其他一些工艺也能相应产生一些非金属化合物残渣(以下简称钙渣)，这些尾渣分别具有低TiO₂、低SiO₂、低F等特点，若能经过加工使其在钢铁等冶金领域中应用，可起到造渣、脱硫、去除夹杂等特殊功效。目前尚无此种技术报道和产品问世。中国专利ZL 200310125135.2中以工业氧化铝及其副产品为原料生产的低TiO₂铝酸钙工艺，性能也很优越，然而成本不够理想。

发明内容

本发明目的在于有效利用这些金属生产工艺中产生的尾渣，制成冶金用铝酸钙。

钙渣的成分大约是：SiO₂≤5.0％，CaO：32～55％，Al₂O₃：36～55％，其它成分，如Fe₂O₃、MgO均为少量，特别是TiO₂≤0.1％，是生产低TiO₂含量铝酸钙精炼渣的优选原料。本发明以这种矿渣为主要原料，配以矾土、生石灰、石灰石、方解石、萤石、白云石、轻烧镁等进行制备冶金用铝酸钙，其所用原料品种和质量百分配比为：

钙渣 20～100

矾土 0～50

生石灰 0～50

石灰石(或方解石) 0～40

萤石 0～50

白云石 0～50

轻烧镁(或重烧镁) 0～35

菱镁矿 0～45

纯碱 0～30

硼砂 0～30

其中，对所用原料的要求和规格是：

钙渣：其含SiO₂≤5.0％，CaO 32～55％，Al₂O₃ 36～55％，TiO₂≤0.1％。

矾土：其含Al₂O₃≥50％。

生石灰：其含CaO≥65％。

石灰石：其含CaCO₃≥90％。

方解石：其含CaCO₃≥90％。

萤石：其含CaF₂≥65％。

白云石：其含CaMg(CO₃)₂≥85％。

轻烧镁：其含MgO≥70％。

重烧镁：其含MgO≥70％。

菱镁矿：其含MgCO₃≥90％。

纯碱：其含NaCO₃≥95％。

硼砂：其含Na₂B₄O₇·10H₂O≥90％。

本发明的生产工艺为原料经粉碎后按上述比例组成进行原料的混合，均匀后，加入窑炉中，升温至1000～1600℃下使物料完全熔化，熔融液体流出后，经风冷或水淬碎裂成块，经烘干、冷却、粉碎、筛分而成产品。

生产设备窑炉是以电为能源的电炉、以天然气、发生炉煤气、重油等为能源的池窑或是以焦碳为燃料的竖炉均可以使用。所述原料的粒度以电炉所用原料的粒度为0～100mm，池窑原料宜选用0～3mm，竖炉则用料粒度为50～150mm为好。

制成的的产品铝酸钙其成分的质量百分含量为：

SiO₂ 0.5～8.0

CaO 28.0～68.0

Al₂O₃ 30.0～65.0

CaF₂ 0.0～30.0

TiO₂ 0.0～0.4

MgO 0.8～26.0

Na₂O 0.0～15.0

B₂O₃ 0.0～8.0

S 0.0～0.05

P 0.0～0.03

制成的产品铝酸钙，其风冷时颜色呈黄色或黄褐色，水淬时呈黄绿色。真密度为3.05～3.10g/cm³，堆比重为1.36～1.65g/cm³，熔点1380±20℃。应用中，与钢液混冲，不起灰尘，利于环保。成渣迅速，缩短精炼时间，节约能源。脱硫率可提高10～15％，效果显著。

本发明有效地利用了金属钙生产工艺产生的废渣，节约了资源，杜绝了废渣的环境污染，并经工艺加工生产出品质独特的冶炼用辅料，为有色金属生产废料的应用开辟了一条新途径。与天然矾土为原料生产铝酸钙相比，优越性在于其可以加工出低TiO₂含量的精炼渣，而使用矾土生产则TiO₂含量将无法符合要求(≤0.4％)。而应用工业氧化铝及其副产品，则产品成本高，实用性差。

以下用具体实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

实例中钙渣的成分均为CaO：49.85，Al₂O₃：44.26，TiO₂：0.05，SiO₂：2.08，MgO：1.05，S：0.025，P：0.020。

实例1：用池窑制备铝酸钙。

取1700kg钙渣、200kg白云石、100kg菱镁石为原料，破碎至3mm以下，池窑升温至1350℃时，加入原料，继续升温直到原料熔化，熔融液体自出料口连续流出。保持窑温，不断补充原料进行连续生产。流出液体铁器盛装，自然风冷成大块，然后破碎至小于25mm的颗粒，产品经分析检验其成分及含量(wt％)为：CaO：49.32，Al₂O₃：40.86，TiO₂：0.05，SiO₂：2.11，MgO：5.92，S：0.035，P：0.023。

实例2：用电炉制备铝酸钙。

用原料粒度均在100mm以下，取钙渣1140kg、矾土200kg、轻烧镁260kg、纯碱100kg混合备用。电炉引弧生温，陆续加料，整炉全部熔化后，提升电极，倾倒液体入冷水，水淬成1-6mm小颗粒，烘干。产品经分析检验其成分及含量(wt％)为：CaO：43.01，Al₂O₃：36.56，TiO₂：0.36，SiO₂：2.35，MgO：13.74，Na₂O：3.01，S：0.032，P：0.020。

以上实例1和实例2的两种产品应用于要求低TiO₂的特种钢冶炼脱硫，效果显著。

实例3：用竖炉生产铝酸钙。

原料均破碎至50～150mm的块。取钙渣1300kg、石灰石100kg、矾土400kg、萤石200kg混合备用。燃料为灰份13％的冶金焦碳1200kg。竖炉添加底焦以木柴引火，鼓风生温至1450℃，分层投入原料和焦碳，原料与焦碳的重量比例为3∶1。熔融液体间断排出，风冷成大块。破碎至0～3mm小颗粒。产品经分析检验其成分及含量(wt％)为：SiO₂：4.48，CaO：40.36，Al₂O₃：42.87，TiO₂：0.66，MgO：1.60，CaF₂：8.98，S：0.038，P：0.027。本品用于冶炼，成渣迅速，脱硫率高。

实例4：用池窑加工铝酸钙。

取钙渣1700kg、生石灰100kg破碎至3mm以下，加入硼砂200kg混合后为原料，池窑升温至1350℃时，加入上述原料，继续升温直到原料熔化，熔融液体自出料口连续流出。保持窑温，不断补充原料进行连续生产。流出液体铁器盛装，自然风冷成大块，然后破碎至小于25mm的颗粒，产品经分析检验其成分及含量(wt％)为：CaO：48.68，Al₂O₃：39.96，TiO₂：0.04，SiO₂：1.96，MgO：0.97，B₂O₃：5.01，Na₂O：1.73，S：0.022，P：0.009。本品熔点低，脱硫效果好，并有固化炉渣的作用。

Claims

1、一种利用有色金属生产废料制备冶金用铝酸钙的方法，其特征在于是利用铝热还原法制取金属钙的钙渣为主要原料来生产这一产品；所用原料品种和质量百分配比为：

钙渣 20～100

矾土 0～50

生石灰 0～50

石灰石(或方解石) 0～40

萤石 0～50

白云石 0～50

轻烧镁(或重烧镁) 0～35

菱镁矿 0～45

纯碱 0～30

硼砂 0～30

其中所述钙渣的质量组分为：SiO₂≤5.0％，CaO 32～55％，Al₂O₃ 36～55％，TiO₂≤0.1％，Fe₂O₃、MgO少量；

生产工艺为：原料经粉碎后按比例进行原料的混合均匀后加入窑炉中，升温至1000～1600℃下使物料完全熔化，熔融液体流出后，经风冷或水淬碎裂成块，经烘干、冷却、粉碎、筛分而成产品；

制成的的产品铝酸钙其成分的质量百分含量为：

SiO₂ 0.5～8.0

CaO 28.0～68.0

Al₂O₃ 30.0～65.0

CaF₂ 0.0～30.0

TiO₂ 0.0～0.4

MgO 0.8～26.0

Na₂O 0.0～15.0

B₂O₃ 0.0～8.0

S 0.0～0.05

P 0.0～0.03。

2、根据权利要求1所述利用有色金属生产废料制备冶金用铝酸钙的方法，其特征在于所述窑炉是电炉，以天然气、发生炉煤气、重油为能源的池窑或是以焦碳为燃料的竖炉。

3、根据权利要求1或2所述利用有色金属生产废料制备冶金用铝酸钙的方法，其特征在于所述原料经粉碎其粒度要求为：电炉所用原料的粒度为0～100mm，池窑原料宜选用0～3mm，竖炉则用料粒度为50～150mm。

4、根据权利要求1所述利用有色金属生产废料制备冶金用铝酸钙的方法，其特征在于对所用原料的要求和规格是：

钙渣：其含SiO₂≤5.0％，CaO 32～55％，Al₂O₃36～55％，TiO₂≤0.1％；

矾土：其含Al₂O₃≥50％；

生石灰：其含CaO≥65％；

石灰石：其含CaCO₃≥90％；

方解石：其含CaCO₃≥90％；

萤石：其含CaF₂≥65％；

白云石：其含CaMg(CO₃)₂≥85％；

轻烧镁：其含MgO≥70％；

重烧镁：其含MgO≥70％；

菱镁矿：其含MgCO₃≥90％；

纯碱：其含NaCO₃≥95％；

硼砂：其含Na₂B₄O₇·10H₂O≥90％。