CN105033207A - 一种利用钙化焙烧提钒废渣生产的中间包覆盖剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用钙化焙烧提钒废渣生产的中间包覆盖剂及其制备方法，该中间包覆盖剂由以下原材料制备按重量份计：硅灰石15～26重量份、钙化焙烧提钒废渣20～40重量份、方解石5～20重量分份、膨润土5～20重量份、焦宝石0～10重量份、萤石0～3重量份、纯碱1～4重量份、高碳粉煤灰0～15重量份、粘结剂1～3重量份。本发明将廉价的钙化焙烧提钒的废渣作为生产中间包覆盖剂的原材料，复配其他原材料如硅灰石、方解石、膨润土、焦宝石、萤石粉、纯碱以及高碳粉煤灰等制备中间包覆盖剂，成本低廉，制备简单，经济和环保效益极其显著。

Description

一种利用钙化焙烧提钒废渣生产的中间包覆盖剂及其制备方法

技术领域

本发明属于冶金辅料技术领域，具体涉及一种利用钙化焙烧提钒废渣生产的中间包覆盖剂及其制备方法。

背景技术

由于近些年来钢铁产能的迅速扩张，加之经济形势持续下行，钢铁产能过剩越来越凸显，大部分钢铁企业都处于亏损状态，面对这样的经济形势大部分钢铁企业都通过节能降耗来降低成本，提高利润。而原燃料和冶金辅料降价作为钢厂直接有效地降低成本办法，钢铁企业都纷纷降低包括中间包覆盖剂在内的各种原燃料的采购价格，加之中间包覆盖剂的各种原材料价格一直在上涨，因此中间包覆盖剂生产企业在保证质量的前提下降本增效对企业的生存至关重要。各家中间包覆盖剂生产企业都在努力寻求优质、廉价的原材料来替代现有价格较高的原材料，降低成本，提高市场竞争力，提高企业的抗风险能力。在现有技术中，中间包覆盖剂都是以硅灰石、粉煤灰、石灰石、白云石、膨润土、焦宝石、铝矾土等为主要材料，以萤石、纯碱等为助熔剂，再根据钢厂工艺配入一定的碳质材料制作生产的，其中硅灰石、石灰石、膨润土、萤石使用的比例较大，此类材料大量开采破坏生态平衡，此外此类材料属于不可再生资源，价格逐年上涨，加上后续运输和加工的费用，使得覆盖剂的成本居高不下，挤占了利润空间，制约了企业的发展，因此寻找价格低廉的替代材料就显得至关重要。中国专利CN103170592A公开了一种利用高炉渣制备的中间包覆盖剂，该覆盖剂由以下原料组成：高炉渣30～45重量份，石灰石24.7～40重量份，蛭石10～20重量份，萤石10～20重量份；该发明制备的中间包覆盖剂原料成本低廉，熔点适宜，熔化时间短，铺展性和保温性良好。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用钙化焙烧提钒废渣生产的中间包覆盖剂，以及利用钙化焙烧提钒的废渣作为原材料生产该中间包覆盖剂的方法。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供了一种利用钙化焙烧提钒废渣生产的中间包覆盖剂，由以下原材料制备按重量份计：硅灰石15～26重量份、钙化焙烧提钒废渣20～40重量份、方解石5～20重量分份、膨润土5～20重量份、焦宝石0～10重量份、萤石0～3重量份、纯碱1～4重量份、高碳粉煤灰0～15重量份、粘结剂1～3重量份。

优选的，该钙化焙烧提钒废渣生产的中间包覆盖剂由以下原材料制备按重量份计：硅灰石15～26重量份、钙化焙烧提钒废渣20～40重量份、方解石14～20重量分份、膨润土5～20重量份、焦宝石5～10重量份、萤石2～3重量份、纯碱2～4重量份、高碳粉煤灰8～15重量份、粘结剂2～3重量份。

优选的，所述粘结剂为羧甲基纤维素钠。

优选的，所述硅灰石、钙化焙烧提钒废渣、方解石、膨润土、焦宝石、萤石以及高碳粉煤灰的粒度均为100目。

本发明还提供了一种利用钙化焙烧提钒废渣生产的中间包覆盖剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）原材料预处理，将钙化焙烧提钒废渣混匀粉碎，控制其含水量小于1%；

（2）制浆：按重量份称取各原材料，置于制浆罐中，加水搅拌，制备混合料浆，其中为了保证料浆均匀，要求搅拌时间大于等于30min，控制原材料与水的质量比为1.5：1～1：10，制备混合料浆，以能够制备出均匀的浆料为标准，具体的加水量可以根据具体的情况作相应的调整；

（3）喷雾造粒：将所述混合料浆加压进入喷雾干燥塔进行喷雾造粒；

（4）筛分除尘：筛分出粒度为20～80目的喷雾造粒的颗粒，制备得到中间包覆盖剂；

（5）产品检测：对制备得到的中间包覆盖剂取样检测化学成分；

（6）包装，入库。

优选的，所述步骤（1）还包括以下步骤：

原材料检测：取样检测钙化焙烧提钒废渣的化学成分；

配方设计：化学成分确定后，利用钙化焙烧提钒废渣和其它原料设计中间包覆盖剂的配方。

钙化焙烧提钒废渣作为原材料生产中间包覆盖剂时，首先需要检测钙化焙烧提钒的化学成分，可以作为原材料使用的钙化焙烧提钒废渣中SiO₂的含量为28～32%，CaO的含量为49～53%，MgO的含量为10～14%。如果检测出钙化焙烧提钒废渣中SiO₂、CaO和MgO的含量很低，杂质的含量比较高，则此钙化焙烧提钒废渣是不能作为原材料使用的。当钙化焙烧提钒废渣中的化学成分确定后，就根据钢种的需要来设计中间包覆盖剂的生产配方。通过调整原材料中高碳煤灰粉的含量来制备中碳中间包覆盖剂、低碳中间包覆盖剂以及高碳中间包覆盖剂，且当原材料中不添加萤石时，就可以制备出一种不含F^-的中间包覆盖剂。

优选的，所述步骤（3）中，混合料浆加压到1.8～2.2Mpa，喷雾干燥塔的塔内温度≤800℃，出口温度为120～180℃。

本发明的有益效果是：

本发明将廉价的钙化焙烧提钒的废渣作为生产中间包覆盖剂的原材料，复配其他原材料如硅灰石、方解石、膨润土、焦宝石、萤石粉、纯碱以及高碳粉煤灰等制备中间包覆盖剂。钙化焙烧提钒废渣是钙化焙烧工艺提钒产生的废料，该钙化焙烧提钒废渣中含有大量的硅、钙、镁等化学组分，此类废渣量大、组分稳定且价格低廉。通过对此类钙化焙烧提钒企业考察得知，当前主要的处理方式是将钙化焙烧提钒的废渣作为制备水泥的原材料，这样导致该废渣的附加值较低。此外由于近几年水泥产能严重过剩，无法完全处理此类废渣。而提钒废渣中所含的硅、钙、镁等则是中间包覆盖剂中必需的元素，因此，通过向制备中间包覆盖剂原材料中添加钙化焙烧提钒废渣，可以替代或部分替代中间包覆盖剂原材配方中含有该化学元素的原材料中的一种或几种，从而减少中间包覆盖剂原材料的使用量，而且制备出的中间包覆盖剂的质量性能达到并满足技术标准，覆盖剂的生产成本每吨能够降低20%～30%，实现了经济效益。

在实际生产当中，钙化焙烧提钒领域的技术工人也在寻找合理利用钙化焙烧提钒废渣的方法，提高钙化焙烧提钒废渣的附加值。本发明为钙化焙烧提钒废渣的合理使用提供了新方法，能够有效地减少钙化焙烧提钒废渣的大量堆积问题，变废为宝，有很好的环保效益和社会效益。

因此，本发明通过钙化焙烧提钒废渣在中间包覆盖剂生产中的应用，以廉价的成本有效地补充了硅、钙、镁原材料成分，大大地降低了生产中间包覆盖剂的成本，经济和环保效益极其显著。

具体实施方式

原材料中萤石的主要成分为CaF₂，而CaF₂是一种助熔剂，能和CaO、SiO₂、Al₂O₃形成低共熔物，可以有效降低覆盖剂的熔点、黏度和表面张力。CaF₂的加入量宜控制在20%以内，含量过高时容易在高温下产生有害气体和烟尘，污染环境。因此，在制备中间包覆盖剂的过程中，可以通过调整萤石的含量从而调整中间包覆盖剂中F^-的含量，当有特殊要求比如需要制备一种不含F^-的中间包覆盖剂时，原材中就不添加萤石。原材料中焦宝石的主要成分是Al₂O₃和SiO₂，还含有少量的Fe₂O₃和Na₂O。原材料中高碳粉煤灰粉主要是提供C源，通过调整原材中高碳粉煤灰粉的含量制备不同含碳量的中间包覆盖剂。而原材料中方解石、膨润土以及硅灰石是中间包覆盖剂中SiO₂和CaO的主要来源，CaO主要影响中间包覆盖剂的碱度。除此以外，制备得到的中间包覆盖剂中还存在一些其他的微量成分，如TiO₂、MnO₂以及其他一些杂质成分。钙化焙烧提钒废渣的主要组分为SiO₂、CaO和MgO，经过多次检测，钙化焙烧提钒废渣中SiO₂、CaO和MgO的含量稳定，其组分如表1所示，其中含有10～14%的MgO，与中间包内衬相容性良好，也不含一些不稳定的氧化物，用于制作中间包覆盖剂不会对钢液造成污染。检测本发明制备得到的中间包覆盖剂化学成分按质量百分比计：CaO：32.35～37.7%，SiO₂：26.35～38.27%，MgO：2.45～4.57%，Fe₂O₃：0.58～0.98%，Al₂O₃：2.71～7.61%，Na₂O：1.13～1.77%，F^—：0～0.74%，固定碳：0.03～8.76%，碱度为0.85～1.43。

表1钙化焙烧提钒废渣主要组分

组份	SiO2（%）	CaO（%）	MgO（%）
				指标	28～32	49～53	10～14

实施例1

一种中间包覆盖剂由以下原材料制备按重量份计：100目硅灰石15重量份、100目钙化焙烧提钒废渣40重量份、100目方解石18重量份、100目膨润土5重量份、100目萤石3重量份、纯碱2重量份、100目高碳粉煤灰15重量份、羧甲基纤维素钠3重量份。

上述中间包覆盖剂的制备方法，按照以下步骤进行：

（1）原材料预处理，将钙化焙烧提钒废渣混匀后粉碎至100目，烘烤至含水量小于1%；

（2）原材料检测：取样检测上述经过预处理的钙化焙烧提钒废渣的化学成分，经检测，该钙化焙烧提钒废渣中SiO₂的含量为28.6%，CaO的含量为50.6%，MgO的含量为13.8%；

（3）配方设计：化学成分确定后，根据需要，利用钙化焙烧提钒废渣和其它各类原料设计中间包覆盖剂的配方；

（4）制浆：按重量份称取各原材料组分，置于制浆罐中，加水搅拌30min，控制原材料与水的质量比为1.5：1，制备混合料浆；

（5）喷雾造粒：将所述混合料浆由柱塞泵加压至1.8Mpa进入喷雾干燥塔，设置喷雾干燥塔内温度为800℃，出风温度为180℃，进行喷雾造粒；

（6）筛分除尘：将经喷雾造粒的中间包覆盖剂用振动筛筛分出20～80目的中间包覆盖剂；

（7）产品检测：对所述20～80目的中间包覆盖剂取样检测化学成分，经检验该中间包覆盖剂中：CaO：37.7%，SiO₂：26.35%，MgO：4.57%，Fe₂O₃：0.98%，Al₂O₃：2.71%，Na₂O：1.13%，F^-：0.74%，固定碳：8.76%，碱度:1.43；

（8）包装，入库。

将该中间包覆盖剂用于辽宁营口某钢铁企业炼钢连铸工艺中，其工艺参数为：中间包容量30吨，钢种为42CrMo中碳钢，每浇次约12小时，中间包覆盖剂要均匀地加入到中间包中，保持液面黑面操作，不得裸露钢液面。在使用过程中，该覆盖剂在钢包内铺展性良好，无结团现象，化渣均匀稳定，无结壳现象，不侵蚀包衬，取中包成品样无增碳等污染钢水问题，使用效果良好。

实施例2

一种中间包覆盖剂由以下原材料制备按重量份计：100目硅灰石23重量份、100目钙化焙烧提钒废渣30重量份、100目方解石14重量份、100目膨润土13重量份、100目焦宝石5重量份、100目萤石2重量份、纯碱3重量份、100目高碳粉煤灰8重量份、羧甲基纤维素钠2重量份。

上述中间包覆盖剂的制备方法，按照以下步骤进行：

（1）原材料预处理，将钙化焙烧提钒废渣混匀后粉碎至100目，烘烤至含水量小于1%；

（2）原材料检测：取样检测上述经过预处理的钙化焙烧提钒废渣的化学成分，经检测，该钙化焙烧提钒废渣中SiO₂的含量为31.5%，CaO的含量为52.3%，MgO的含量为12.4%；

（3）配方设计：化学成分确定后，根据需要，利用钙化焙烧提钒废渣和其它各类原料设计中间包覆盖剂的配方；

（4）制浆：按重量份称取各原材料组分，置于制浆罐中，加水搅拌40min，制备混合料浆，控制原材料与水的质量比为1：1；

（5）喷雾造粒：将所述混合料浆由柱塞泵加压至2.2Mpa进入喷雾干燥塔，设置喷雾干燥塔内温度为700℃，出风温度为120℃，进行喷雾造粒；

（6）筛分除尘：将经喷雾造粒的中间包覆盖剂用振动筛筛分出20～80目的中间包覆盖剂；

（7）产品检测：对所述20～80目的中间包覆盖剂取样检测化学成分，经检验该中间包覆盖剂中：CaO：34.69%，SiO₂：34.53%，MgO：3.62%，Fe₂O₃：0.97%，Al₂O₃：5.38%，Na₂O：1.74%，F^-：0.65%，固定碳：4.76%，碱度：1.00；

（8）包装，入库。

将该中间包覆盖剂用于河北承德某钢铁企业炼钢连铸工艺中，其工艺参数为：中间包容量35吨，钢种为20#钢系列低碳钢，每浇次约16小时，中间包覆盖剂要均匀地加入到中间包中，及时补加，保持液面黑面操作，不得裸露钢液面。在使用过程中，该覆盖剂在钢包内铺展性良好，无结团和无结壳现象，不侵蚀包衬，无污染钢水问题，使用效果良好。

实施例3

一种中间包覆盖剂由以下原材料制备按重量份计：100目硅灰石26重量份、100目钙化焙烧提钒废渣20重量份、100目方解石20重量份、100目膨润土20重量份、100目焦宝石10重量份、纯碱4重量份、羧甲基纤维素钠2重量份。

上述中间包覆盖剂的制备方法，按照以下步骤进行：

（1）原材料预处理，将钙化焙烧提钒废渣混匀后粉碎至100目，烘烤至含水量小于1%；

（2）原材料检测：取样检测上述经过预处理的钙化焙烧提钒废渣的化学成分，经检测，该钙化焙烧提钒废渣中SiO₂的含量为30.0%，CaO的含量为49.0%，MgO的含量为10.7%；

（3）配方设计：化学成分确定后，根据需要，利用钙化焙烧提钒废渣和其它各类原料设计中间包覆盖剂的配方；

（4）制浆：按重量份称取各原材料组分，置于制浆罐中，加水搅拌40min，制备混合料浆，控制原材料与水的质量比为1：2；

（5）喷雾造粒：将所述混合料浆由柱塞泵加压至2.0Mpa进入喷雾干燥塔，设置喷雾干燥塔内温度为750℃，出风温度为150℃，进行喷雾造粒；

（6）筛分除尘：将经喷雾造粒的中间包覆盖剂用振动筛筛分出20～80目的中间包覆盖剂；

（7）产品检测：对所述20～80目的中间包覆盖剂取样检测化学成分，经检验该中间包覆盖剂中：CaO：32.35%，SiO₂：38.27%，MgO：2.45%，Fe₂O₃：0.58%，Al₂O₃：7.61%,Na₂O：1.77%，固定碳：0.03%，碱度：0.85；

（8）包装，入库。

将该中间包覆盖剂用于河北唐山某钢铁企业炼钢连铸工艺中，其工艺参数为：中间包容量25吨，钢种为70s-6系列焊丝钢（C＜0.10%），每浇次约17小时，中间包覆盖剂要均匀地加入到中间包中，及时补加，保持液面黑面操作，不得裸露钢液面。在使用过程中，该覆盖剂在钢包内铺展性良好、无结团现象、无结壳现象，不侵蚀包衬，无污染钢水问题，使用效果良好。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种利用钙化焙烧提钒废渣生产的中间包覆盖剂，其特征在于，由以下原材料制备按重量份计：硅灰石15～26重量份、钙化焙烧提钒废渣20～40重量份、方解石5～20重量份、膨润土5～20重量份、焦宝石0～10重量份、萤石0～3重量份、纯碱1～4重量份、高碳粉煤灰0～15重量份、粘结剂1～3重量份。

2.根据权利要求1所述的一种利用钙化焙烧提钒废渣生产的中间包覆盖剂，其特征在于，由以下原材料制备按重量份计：硅灰石15～26重量份、钙化焙烧提钒废渣20～40重量份、方解石14～20重量份、膨润土5～20重量份、焦宝石5～10重量份、萤石2～3重量份、纯碱2～4重量份、高碳粉煤灰8～15重量份、粘结剂2～3重量份。

3.根据权利要求1或2所述的一种利用钙化焙烧提钒废渣生产的中间包覆盖剂，其特征在于，所述粘结剂为羧甲基纤维素钠。

4.根据权利要求1或2所述的一种利用钙化焙烧提钒废渣生产的中间包覆盖剂，其特征在于，所述硅灰石、钙化焙烧提钒废渣、方解石、膨润土、焦宝石、萤石以及高碳粉煤灰的粒度均为100目。

5.一种利用钙化焙烧提钒废渣生产的中间包覆盖剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）原材料预处理：将钙化焙烧提钒废渣混匀粉碎，控制其含水量小于1%；

（2）制浆：按重量份称取各原材料，置于制浆罐中，加水搅拌，制备混合料浆；

（3）喷雾造粒：将所述混合料浆加压进入喷雾干燥塔进行喷雾造粒；

（4）筛分除尘：筛分出粒度为20～80目的喷雾造粒的颗粒，制备得到中间包覆盖剂；

（5）产品检测：对制备得到的中间包覆盖剂取样检测化学成分；

（6）包装，入库。

6.根据权利要求5所述的一种利用钙化焙烧提钒废渣生产的中间包覆盖剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）还包括以下步骤：

原材料检测：取样检测钙化焙烧提钒废渣的化学成分；

配方设计：化学成分确定后，利用钙化焙烧提钒废渣和其它原料设计中间包覆盖剂的配方。

7.根据权利要求5所述的一种利用钙化焙烧提钒废渣生产的中间包覆盖剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，混合料浆加压到1.8～2.2Mpa，喷雾干燥塔的塔内温度≤800℃，出口温度为120～180℃。