CN105777330B - 一种利用喷吹脱硫渣生产硅肥的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用喷吹脱硫渣生产硅肥的工艺，首先向粒度为1mm以下的钾长石中，添加占所述钾长石重量百分比为5%的硝酸钾，制备成为铁水脱硫渣聚渣剂，袋装后拉运到铁水脱硫站扒渣工位待用；喷吹脱硫工艺结束以后，向脱硫渣表面加入所述的袋装聚渣剂，加入量为脱硫渣渣量的50%，加入聚渣剂以后，使用扒渣机搅拌脱硫渣与聚渣剂，搅拌充分后，将脱硫渣与聚渣剂等一起扒入渣罐；将装满脱硫渣的渣罐拉运到钢渣处理区域，缓冷到25℃左右；从渣罐内倒出脱硫渣，然后采用电磁盘磁选出扒渣过程中进入脱硫渣中间的物理铁；将磁选出物理铁后剩余的脱硫渣，加入到球磨机内，将脱硫渣磨细到粒度为250目，然后出料，作为硅肥使用。

Description

一种利用喷吹脱硫渣生产硅肥的工艺
技术领域
本发明涉及一种利用喷吹脱硫渣生产硅肥的工艺。
背景技术
钾长石通常也称正长石，属单斜晶系，通常呈肉红色、白色或灰色。密度为2.54-2.57g/cm3，比重为2.56～2.59g/cm3，硬度为6。它具有熔点低(1150±20℃)，熔融间隔时间长，熔融粘度高等特点，基本结构单位是四面体，它由4个氧原子围绕一个硅原子或铝原子而构成。每一个这样的四面体都和另一个四面体共用一个氧原子，形成一种三维的骨架。大半径的碱或碱土金属阳离子位于骨架内大的空隙中，配位数为8(在单斜晶系长石中)或9(在三斜晶系长石中)。长石晶体多数呈板状或沿某一结晶轴延伸的板柱状。双晶现象十分普遍，双晶律多达20多种。常见的有钠长石律、曼尼巴律、巴温诺律、卡斯巴律、肖钠长石律双晶。查阅“中华人民共和国农业行业标准NY/T797-2004”可知，钾长石是用于生产硅肥的重要原料之一。
喷吹脱硫技术是指炼铁的铁水，在进入转炉或者电炉炼钢以前，采用钝化石灰和钝化镁粉喷入铁液内部进行脱硫的工艺，脱硫结束以后，钝化石灰和钝化镁粉与脱硫产物上浮到铁水的表面，形成脱硫渣，主要成分是氧化镁、硫化钙、氧化钙，特点是熔点高粘度大，不容易与铁水分离，如果不将这部分的脱硫渣从铁水表面除去，脱硫渣进入炼钢炉，渣中的硫化物会二次分解，造成铁水回硫现象。所以必须要将脱硫渣扒出铁水包。为了扒出铁水脱硫渣，扒渣前通常采用加入聚渣剂，降低脱硫渣的熔点，常用聚渣剂的主要成分是珍珠岩。
查阅文献（1）姚卫棠等人在2002年第3期《化工矿产地质》杂志上刊登的题为“论钾长石的研究现状及开发前景”论文中间，有“国内外从20世纪初就开始利用钾长石制钾肥的研究，先后进行了数十种工艺研究，综合起来可分为：高炉冶炼法、压热法、敞开浸取和封闭恒温法、热分解水浸法、热法制枸溶性钾、酸分解法、烧结法、低温分解法、微生物法。”的内容表述；（2）薛彦辉与杨静在2001年第一期的《非金属矿》杂志上刊登的题为“钾长石低温烧结法制钾肥”的论文中间，有钾长石含有Si-Al-O 架状结构，其结构式为K[AlSi3O8］，组成的网状结构极稳定，所含钾不能直接被作物吸收”的内容表述。（3）张婕，丛玉伟，王淑华等人在《山东冶金》杂志上刊登的题为“铁水脱硫用聚渣剂的研制”论文中间有“通过降低炉渣碱度、降低炉渣熔化温度可以提高脱硫后铁渣的流动性，从而有利于扒渣；通过提高炉渣表面张力，可降低炉渣粘度从根本上降低渣中铁损。”的内容表述。（4）俞海明、王强与2015年12月在冶金工业出版社出版的国家重点图书《钢渣处理与综合利用》一书之间，没有提及利用脱硫渣生产化肥的内容。查阅以上的文献可知，目前还没有利用钾长石和铁水脱硫工序生产硅肥的工艺方法。
发明人的研究发现，采用喷吹钝化镁粉和钝化石灰粉为工艺形成的脱硫渣，最终脱硫产物仍然为CaS，并且主要和CaO、MgO、SiO2共生，其组成（原子比）为：O43.9%，Mg6.7%，Si12.7%，S2.8%，Ca33.9%。周围的渣相有硅酸二钙（2CaO•SiO2）和铝酸二钙（2CaO•Al2O3）。脱硫渣的岩相结构不均匀，有的区域硫化物CaS和FeS共生，共生的硫化物中CaS和FeS含量分别达到39.7%和60.3%；脱硫渣渣中含有MgO、CaO、Fe以及铁镁尖晶石相，有些部位存在少量板状的铁铝酸钙，也有单独的CaS和SiO2存在；含有铁镁固溶体的尖晶石相组成为：MgO75%，CaO2.1%，FeO22.9%；以CaO为主的渣相主要为含有少量Al2O3的硅酸三钙，存在有发育较好的柱状镁橄榄石，组成为Ca4MgSi3O11。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用喷吹脱硫渣生产硅肥的工艺，利用钾长石和铁水脱硫工序生产硅肥，不仅能够降低能源消耗，而且营养成分多，有利于在农业生产中应用。
本发明的目的是这样实现的，一种利用喷吹脱硫渣生产硅肥的工艺，首先向粒度为1mm以下的钾长石中，添加占所述钾长石重量百分比为5%的硝酸钾，制备成为铁水脱硫渣聚渣剂，袋装后拉运到铁水脱硫站扒渣工位待用；喷吹脱硫工艺结束以后，向脱硫渣表面加入所述的袋装聚渣剂，加入量为脱硫渣渣量的50%，加入聚渣剂以后，使用扒渣机搅拌脱硫渣与聚渣剂，搅拌充分后，将脱硫渣与聚渣剂等一起扒入渣罐；将装满脱硫渣的渣罐拉运到钢渣处理区域，缓冷到25℃左右；从渣罐内倒出脱硫渣，然后采用电磁盘磁选出扒渣过程中进入脱硫渣中间的物理铁；将磁选出物理铁后剩余的脱硫渣，加入到球磨机内，将脱硫渣磨细到粒度为250目，然后出料，出料后采用防潮包装袋包装以后，作为硅肥提供给农业行业使用。
本发明将钾长石破碎到粒度为1mm以下，添加质量百分数为5%的硝酸钾，将其作为脱硫渣扒渣的聚渣剂材料，加入到喷吹脱硫结束后的铁水包内，利用钾长石中间的酸性物质，与脱硫渣中间的组分发生反应，形成新的岩相物质，使之矿物质的组分具有了能够与水反应的潜在活性物质，然后待脱硫渣冷却以后，采用球磨机磨细到250目，利用机械力化学反应效应，激发矿物组织的潜在活性，成为能够被农作物吸收的矿渣化肥，在农业生产中使用。其中生产的化肥符合国标NY/T797-2004的标准，在保证枸溶硅SiO2>20%的前提下，化肥中还含有农作物所需的CaO、MgO、K2O、Fe2O3等
本发明的技术原理：
（1）由于钾长石的晶相稳定，将其破碎到1mm，添加质量百分数为5%的硝酸钾，作为铁水脱硫工艺过程中的聚渣剂加以使用，铁水的温度为1250～1450℃，高于钾长石的熔点。聚渣剂加入以后，首先硝酸钾分解，氧化钾由于分子半径较小，能够渗透到脱硫渣矿物组织的晶界，解离脱硫渣的原始结构，与钾长石中间的酸性物质反应，反应过程中产生的NO2、CO2、N2气泡，在上浮排出渣液的过程中，起到搅拌渣液的作用，为反应提供了必要的动力学条件。其中的反应方程式如下：
S+2KNO3+3C→K2S +N2↑ +3CO2↑
其中的C来源于铁液中间的碳元素随着铁液温度降低后，从铁液中间析出。生产硅肥的核心的成渣反应如下：
2CaO(s)+SiO2(s)=2CaO·SiO2(s)
（2）待脱硫渣缓冷以后，将脱硫渣拉运到渣处理车间，使用电磁盘选取其中的物理铁以后，剩余的脱硫渣加入到球磨机中间，将其磨细到250目，在磨细过程中，球磨机作用于脱硫渣上的机械能，能够改变脱硫渣的晶格键能，具有在酸性环境下被农作物吸收的特性，就能够成为农业行业使用的枸溶性硅肥被应用。
本发明将铁水脱硫工艺过程中的聚渣剂用于化肥原料生产，实现了脱硫渣聚渣剂的功能化转变，实现了行业之间的交叉和融合，是一种绿色循环经济的模式。
为了将含硅的原料生产成为硅肥，目前都是将含硅原料在回转窑或者高炉内煅烧，消耗能源较多。本发明将生产硅肥的原料钾长石，生产成为铁水脱硫工艺环节使用的聚渣剂，在铁水脱硫结束后使用，在铁水包内煅烧，在渣罐内缓冷，完成了钾长石晶相结构的转变，并且参与反应生成以含硅为主的矿物组织，该类矿物组织能够生产缓释型枸溶硅肥，与传统的煅烧生产工艺相比，节约了能源消耗。同时又经过在球磨机内球磨，激发了矿物组织的潜在反应活性，生产出的硅肥具有营养成分多的特点。
本发明的创新点基于以下的几点：1、煅烧钾长石生产硅肥的工艺，由在铁水脱硫工艺过程中完成，并且钾长石里面的主成分SiO2参与成渣反应，硅酸根结构的稳定性降低。磨细到250目，在机械力的作用下，以上脱硫渣中间的硅酸盐具有潜在的水化反应活性，在农田或者土壤中，能够在植物根部形成弱酸性环境，成为被农作物吸收的营养元素。
具体实施方式
实施例：
1)将钾长石破碎到粒度为1mm以下，向其中添加占所述钾长石重量百分比为5%的硝酸钾，制备成为铁水脱硫渣聚渣剂，袋装后拉运到铁水脱硫站扒渣工位待用；
2)喷吹脱硫工艺结束以后，向脱硫渣表面加入袋装的聚渣剂，加入量为脱硫渣渣量的50%。加入聚渣剂以后，使用扒渣机搅拌脱硫渣与聚渣剂，搅拌充分后，将脱硫渣与聚渣剂等一起扒入渣罐；
3)将装满脱硫渣的渣罐拉运到钢渣处理区域，缓冷到25℃左右；
4) 从渣罐内倒出脱硫渣，然后采用电磁盘磁选出扒渣过程中进入脱硫渣中间的物理铁；
将磁选出物理铁后剩余的脱硫渣，加入到球磨机内，调整球磨机内的钢球级配，将脱硫渣磨细到250目，然后出料，出料后采用防潮包装袋包装以后，作为硅肥提供给农业行业使用。

Claims (1)

1.一种利用喷吹脱硫渣生产硅肥的工艺，其特征在于首先向粒度为1mm以下的钾长石中，添加占所述钾长石重量百分比为5%的硝酸钾，制备成为铁水脱硫渣聚渣剂，袋装后拉运到铁水脱硫站扒渣工位待用；喷吹脱硫工艺结束以后，向脱硫渣表面加入所述的袋装聚渣剂，加入量为脱硫渣渣量的50%，加入聚渣剂以后，使用扒渣机搅拌脱硫渣与聚渣剂，搅拌充分后，将脱硫渣与聚渣剂一起扒入渣罐；将装满脱硫渣的渣罐拉运到钢渣处理区域，缓冷到25℃左右；从渣罐内倒出脱硫渣，然后采用电磁盘磁选出扒渣过程中进入脱硫渣中间的物理铁；将磁选出物理铁后剩余的脱硫渣，加入到球磨机内，将脱硫渣磨细到粒度为250目，然后出料，出料后采用防潮包装袋包装以后，作为硅肥提供给农业行业使用。
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