CN106957957A - 一种用废镁碳砖和轧钢铁皮制备电熔镁砂和生铁的方法 - Google Patents
一种用废镁碳砖和轧钢铁皮制备电熔镁砂和生铁的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用废镁碳砖和轧钢铁皮制备电熔镁砂和生铁的方法,包括:1)将废镁碳砖和轧钢铁皮分别破碎成镁碳砖粉和轧钢铁皮粉;2)将镁碳砖粉加水润湿后与轧钢铁皮粉混合;3)加入粘结剂将混合料压制成铁碳镁球团;4)将含水的铁碳镁球团进行干燥;5)采用分层布料方式将铁碳镁球团与菱镁矿装入大容量电熔镁炉内,第一层原料为铁碳镁球团;6)电熔镁炉中心区域内布设铁碳镁球团,菱镁矿布设在铁碳镁球团外围,共同形成第二层原料;7)重复步骤5)和步骤6),依次布设各层原料,精练沉淀,最终得到电熔镁砂和生铁。本发明实现了工业废弃物的综合、高效利用。
Description
技术领域
本发明涉及属于耐火材料技术领域,尤其涉及一种用废镁碳砖和轧钢铁皮制备电熔镁砂和生铁的方法。
背景技术
目前生产电熔镁砂的常规方法是将菱镁石原矿石加工成5~40mm粒度的颗粒,再用电熔炉进行冶炼生产,一般采用1200千伏安的电熔炉进行冶炼生产电熔镁砂,每生产1吨电熔镁砂耗电3700~3800度,消耗电极约65kg,生产周期为10小时左右,在电熔镁砂冶炼完成之后,让熔沱自然冷却。该工艺技术存在能耗高、熔炼周期长、原料利用率低等诸多问题。
目前,国内外研究表明,适当地添加一些物质可以有效地降低电熔物体系熔点,更好地促进熔融和晶粒长大,并相继有一些添加剂问世,添加剂大多为焦炭、昂贵的稀土镱铈镁合金、镁屑镁条、氟化钙、氟化镁、氯化镁、氯化钙、氟硅酸钙、碳酸钠、过氧化钠和过氧化钙等。
随着钢铁行业的快速发展,我国的钢产量逐年猛增,每年拆除下来的废镁碳砖近百万吨,如此惊人数量的废镁碳砖被废弃掉,不仅污染环境,而且浪费资源。近年来,国内外报导过多种关于废镁碳砖的处理方法,这些方法可以归纳为:凡是通过高温处理的统称烧失法,凡是未经火烧、通过物理化学处理的方法统称免烧法,但这些方法提取出的产品因存在种种弊端,利用价值并不高,仍处于低附加值的初级利用阶段。
氧化铁皮是钢坯在经高温加热过程中表面生成的氧化层,是钢铁企业含铁废料,其成分组成主要为FeO、Fe3O4和Fe2O3,因其杂质少,是一种优质含铁资源。目前氧化铁皮的回收利用主要是返回烧结工艺过程,造成大量优质含铁资源浪费。
发明内容
本发明提供了一种用废镁碳砖和轧钢铁皮制备电熔镁砂和生铁的方法,根据电熔镁砂生产工艺特点,结合废镁碳砖和轧钢铁皮的物化性能,制备得到耐火材料用的优质电熔镁砂和冶金用的生铁,实现了工业废弃物的综合、高效利用。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
一种用废镁碳砖和轧钢铁皮制备电熔镁砂和生铁的方法,包括如下步骤:
1)清除废镁碳砖的表层杂物,用圆锥破碎机或对辊破碎机将废镁碳砖和轧钢铁皮分别破碎成镁碳砖粉和轧钢铁皮粉;
2)根据镁碳砖粉的碳含量与轧钢铁皮粉的氧含量,按照混合后碳含量与氧含量之比为1.05~1.15,分别量取镁碳砖粉和轧钢铁皮粉;将镁碳砖粉加水润湿后与轧钢铁皮粉一起投入轮碾混合机中进行充分混合;
3)将镁碳砖粉与轧钢铁皮粉的混合料从轮碾混合机中取出,置入对辊压球机中;按混合料重量1~3%的比例加入粘结剂,再加入混合料重量0.5~1%的水,在压力为10~30MPa的条件下,将混合料压制成铁碳镁球团;
4)将含水的铁碳镁球团进行自然干燥或加热干燥,使其含水量小于2%;
5)采用分层布料方式将铁碳镁球团与菱镁矿装入大容量电熔镁炉内,第一层原料为铁碳镁球团,布料厚度为30~50cm;第一层原料装料完成后,插入电极,电极底端位于第一层原料的底部;
6)布设第二层原料时,自电熔镁炉中心向外20%~30%半径范围的中心区域内仍布设铁碳镁球团,菱镁矿布设在铁碳镁球团外围,共同形成第二层原料;第二层原料的布料厚度为60~100cm;
7)重复步骤5)和步骤6),依次布设各层原料;当原料层总厚度达到电熔镁炉炉筒顶部时结束布料;在1800~2700℃条件下进行精练沉淀,最终得到耐火材料用的电熔镁砂和冶金用的生铁。
所述镁碳砖粉中粒度≤3mm的镁碳砖粉占总质量的95%以上。
所述轧钢铁皮粉中粒度≤3mm的轧钢铁皮粉占总质量的90%以上。
所述轧钢铁皮粉的全铁质量分数≥85%,含水量<5%。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)提高了用后废镁碳砖和轧钢铁皮的利用效率,充分利用镁碳砖中的氧化镁成分,并解决废镁碳砖中石墨碳污染的问题,扩大了轧钢铁皮的应用范围;
2)铁碳镁球团中的石墨成分可以提高MgO粉料的导电率,使得起弧容易,体系导电率增加后可以防止断弧,有利于形成稳定的电弧,同时可以减少电极的石墨消耗;
3)铁碳镁球团中的石墨成分与轧钢铁皮中的铁氧化物、其他金属化合物发生还原反应,抑制了石墨还原氧化镁生成镁蒸汽,减少镁资源损失,提高原料利用效率,同时产生还原性气氛起到除杂的作用,能够生产出大结晶纯白透明的电熔镁砂;
4)轧钢铁皮中铁氧化物能降低电熔物体系熔点,更好地促进熔融和晶粒长大,缩短冶炼时间。
具体实施方式
本发明所述一种用废镁碳砖和轧钢铁皮制备电熔镁砂和生铁的方法,包括如下步骤:
1)清除废镁碳砖的表层杂物,用圆锥破碎机或对辊破碎机将废镁碳砖和轧钢铁皮分别破碎成镁碳砖粉和轧钢铁皮粉;
2)根据镁碳砖粉的碳含量与轧钢铁皮粉的氧含量,按照混合后碳含量与氧含量之比为1.05~1.15,分别量取镁碳砖粉和轧钢铁皮粉;将镁碳砖粉加水润湿后与轧钢铁皮粉一起投入轮碾混合机中进行充分混合;
3)将镁碳砖粉与轧钢铁皮粉的混合料从轮碾混合机中取出,置入对辊压球机中;按混合料重量1~3%的比例加入粘结剂,再加入混合料重量0.5~1%的水,在压力为10~30MPa的条件下,将混合料压制成铁碳镁球团;
4)将含水的铁碳镁球团进行自然干燥或加热干燥,使其含水量小于2%;
5)采用分层布料方式将铁碳镁球团与菱镁矿装入大容量电熔镁炉内,第一层原料为铁碳镁球团,布料厚度为30~50cm;第一层原料装料完成后,插入电极,电极底端位于第一层原料的底部;
6)布设第二层原料时,自电熔镁炉中心向外20%~30%半径范围的中心区域内仍布设铁碳镁球团,菱镁矿布设在铁碳镁球团外围,共同形成第二层原料;第二层原料的布料厚度为60~100cm;
7)重复步骤5)和步骤6),依次布设各层原料;当原料层总厚度达到电熔镁炉炉筒顶部时结束布料;在1800~2700℃条件下进行精练沉淀,最终得到耐火材料用的电熔镁砂和冶金用的生铁。
所述镁碳砖粉中粒度≤3mm的镁碳砖粉占总质量的95%以上。
所述轧钢铁皮粉中粒度≤3mm的轧钢铁皮粉占总质量的90%以上。
所述轧钢铁皮粉的全铁质量分数≥85%,含水量<5%。
本发明所述一种用废镁碳砖和轧钢铁皮制备电熔镁砂和生铁的方法,根据电熔镁砂生产工艺特点,结合钢铁企业废镁碳砖和轧钢过程中钢坯生成的氧化铁皮的物化性能,将用后废镁碳砖经过拣选、除铁、除渣、剥离脱碳层、过度层等工艺处理后,破碎成粉。根据镁碳砖粉的碳含量与轧钢铁皮粉的氧含量,按照按C/O=1.05~1.15的比例,将镁碳砖粉与轧钢铁皮粉混合,并加入一定粘结剂和少量水压制成铁碳镁球团,干燥后采用分层布料方式将铁碳镁球团与菱镁矿装入大容量电熔镁炉内,进行高温电熔。轧钢铁皮能降低电熔物体系熔点,更好地促进熔融和晶粒长大,缩短冶炼时间;同时氧化铁优先与废弃镁碳砖中碳发生反应生成铁水,经过精练沉淀,因为密度差异氧化镁与铁水完全分离,最终得到耐火材料用的优质电熔镁砂和冶金用的生铁。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】
本实施例提供了一种用废镁碳砖和轧钢铁皮制备电熔镁砂和生铁的方法,具体包括以下步骤:
1)清除废镁碳砖的表层杂物,用圆锥破碎机或对辊破碎机将废镁碳砖破碎成镁碳砖粉,且粒度≤3mm的镁碳砖粉占镁碳砖粉总质量分数的96.5%;
2)轧钢铁皮的全铁质量分数为86.4%,含水量为3.45%;将轧钢铁皮破碎成轧钢铁皮粉,且粒度≤3mm的轧钢铁皮粉占轧钢铁皮粉总质量分数的91.2%;根据镁碳砖粉的碳含量与轧钢铁皮粉的氧含量,按照按C/O=1.05的比例,将镁碳砖粉加水润湿后与轧钢铁皮粉一起放入轮碾混合机中进行混合;
3)在镁碳砖粉与轧钢铁皮粉的混合料中加入总重量1.1%粘结剂,再加入混合料重量0.5%的水,采用对棍压球机在压力为10MPa的条件下压制成铁碳镁球团;
4)将含水的铁碳镁球团进行自然干燥或加热干燥,使其含水量为1.82%;
5)采用分层布料方式将铁碳镁球团与菱镁矿装入大容量电熔镁炉内,第一层原料为铁碳镁球团,布料厚度为40cm;第一层原料装料完成后,插入电极,电极底端位于第一层原料的底部;
6)布设第二层原料时,自电熔镁炉中心向外25%半径范围的中心区域内仍布设铁碳镁球团,菱镁矿布设在铁碳镁球团外围,共同形成第二层原料;第二层原料的布料厚度为80cm;
7)重复步骤5)和步骤6),位次布设各层原料;当原料层总厚度达到电熔镁炉炉筒顶部时结束布料;在2000~2400℃条件下进行精练沉淀8小时,最终得到耐火材料用的电熔镁砂和冶金用的生铁。
其中:所制备电熔镁砂中MgO的质量分数为97.8wt%,SiO2的质量分数为0.9wt%,CaO的质量分数为0.6wt%,体积密度为3.54g/m3;所制备生铁中Fe含量94.8wt%,Si的质量分数为0.3wt%,C的质量分数为4.5wt%,P的质量分数为0.003wt%,S的质量分数为0.005wt%。
【实施例2】
本实施例提供了一种用废镁碳砖和轧钢铁皮制备电熔镁砂和生铁的方法,具体包括以下步骤:
1)清除废镁碳砖的表层杂物,用圆锥破碎机或对辊破碎机将废镁碳砖破碎成镁碳砖粉,且粒度≤3mm的镁碳砖粉占镁碳砖粉总质量分数的98.5%;
2)轧钢铁皮的全铁质量分数为88.4%,含水量为3.05%;将轧钢铁皮破碎成轧钢铁皮粉,且粒度≤3mm的轧钢铁皮粉占轧钢铁皮粉总质量分数的95.2%;根据镁碳砖粉的碳含量与轧钢铁皮粉的氧含量,按照按C/O=1.15的比例,将镁碳砖粉加水润湿后与轧钢铁皮粉一起放入轮碾混合机中进行混合;
3)在镁碳砖粉与轧钢铁皮粉的混合料中加入总重量1.5%粘结剂,再加入混合料重量0.8%的水,采用对棍压球机在压力为20MPa的条件下压制成铁碳镁球团;
4)将含水的铁碳镁球团进行自然干燥或加热干燥,使其含水量为1.02%;
5)采用分层布料方式将铁碳镁球团与菱镁矿装入大容量电熔镁炉内,第一层原料为铁碳镁球团,布料厚度为50cm;第一层原料装料完成后,插入电极,电极底端位于第一层原料的底部;
6)布设第二层原料时,自电熔镁炉中心向外20%半径范围的中心区域内仍布设铁碳镁球团,菱镁矿布设在铁碳镁球团外围,共同形成第二层原料;第二层原料的布料厚度为100cm;
7)重复步骤5)和步骤6),位次布设各层原料;当原料层总厚度达到电熔镁炉炉筒顶部时结束布料;在1900~2300℃条件下进行精练沉淀7小时,最终得到耐火材料用的电熔镁砂和冶金用的生铁。
其中:所制备电熔镁砂中MgO的质量分数为96.8wt%,SiO2的质量分数为0.75wt%,CaO的质量分数为0.56wt%,体积密度为3.34g/m3;所制备生铁中Fe含量94.1wt%,Si的质量分数为0.25wt%,C的质量分数为4.06wt%,P的质量分数为0.004wt%,S的质量分数为0.003wt%。
【实施例3】
本实施例提供了一种用废镁碳砖和轧钢铁皮制备电熔镁砂和生铁的方法,具体包括以下步骤:
1)清除废镁碳砖的表层杂物,用圆锥破碎机或对辊破碎机将废镁碳砖破碎成镁碳砖粉,且粒度≤3mm的镁碳砖粉占镁碳砖粉总质量分数的99.5%;
2)轧钢铁皮的全铁质量分数为89.4%,含水量为2.45%;将轧钢铁皮破碎成轧钢铁皮粉,且粒度≤3mm的轧钢铁皮粉占轧钢铁皮粉总质量分数的96.2%;根据镁碳砖粉的碳含量与轧钢铁皮粉的氧含量,按照按C/O=1.10的比例,将镁碳砖粉加水润湿后与轧钢铁皮粉一起放入轮碾混合机中进行混合;
3)在镁碳砖粉与轧钢铁皮粉的混合料中加入总重量3%粘结剂,再加入混合料重量1.0%的水,采用对棍压球机在压力为30MPa的条件下压制成铁碳镁球团;
4)将含水的铁碳镁球团进行自然干燥或加热干燥,使其含水量为1.76%;
5)采用分层布料方式将铁碳镁球团与菱镁矿装入大容量电熔镁炉内,第一层原料为铁碳镁球团,布料厚度为30cm;第一层原料装料完成后,插入电极,电极底端位于第一层原料的底部;
6)布设第二层原料时,自电熔镁炉中心向外30%半径范围的中心区域内仍布设铁碳镁球团,菱镁矿布设在铁碳镁球团外围,共同形成第二层原料;第二层原料的布料厚度为60cm;
7)重复步骤5)和步骤6),位次布设各层原料;当原料层总厚度达到电熔镁炉炉筒顶部时结束布料;在2000~2400℃条件下进行精练沉淀7.5小时,最终得到耐火材料用的电熔镁砂和冶金用的生铁。
其中:所制备电熔镁砂中MgO的质量分数为98.8wt%,SiO2的质量分数为0.41wt%,CaO的质量分数为0.35wt%,体积密度为3.74g/m3;所制备生铁中Fe含量94.37wt%,Si的质量分数为0.41wt%,C的质量分数为4.06wt%,P的质量分数为0.008wt%,S的质量分数为0.007wt%。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种用废镁碳砖和轧钢铁皮制备电熔镁砂和生铁的方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)清除废镁碳砖的表层杂物,用圆锥破碎机或对辊破碎机将废镁碳砖和轧钢铁皮分别破碎成镁碳砖粉和轧钢铁皮粉;
2)根据镁碳砖粉的碳含量与轧钢铁皮粉的氧含量,按照混合后碳含量与氧含量之比为1.05~1.15,分别量取镁碳砖粉和轧钢铁皮粉;将镁碳砖粉加水润湿后与轧钢铁皮粉一起投入轮碾混合机中进行充分混合;
3)将镁碳砖粉与轧钢铁皮粉的混合料从轮碾混合机中取出,置入对辊压球机中;按混合料重量1~3%的比例加入粘结剂,再加入混合料重量0.5~1%的水,在压力为10~30MPa的条件下,将混合料压制成铁碳镁球团;
4)将含水的铁碳镁球团进行自然干燥或加热干燥,使其含水量小于2%;
5)采用分层布料方式将铁碳镁球团与菱镁矿装入大容量电熔镁炉内,第一层原料为铁碳镁球团,布料厚度为30~50cm;第一层原料装料完成后,插入电极,电极底端位于第一层原料的底部;
6)布设第二层原料时,自电熔镁炉中心向外20%~30%半径范围的中心区域内仍布设铁碳镁球团,菱镁矿布设在铁碳镁球团外围,共同形成第二层原料;第二层原料的布料厚度为60~100cm;
7)重复步骤5)和步骤6),依次布设各层原料;当原料层总厚度达到电熔镁炉炉筒顶部时结束布料;在1800~2700℃条件下进行精练沉淀,最终得到耐火材料用的电熔镁砂和冶金用的生铁。
2.根据权利要求1所述的一种用废镁碳砖和轧钢铁皮制备电熔镁砂和生铁的方法,其特征在于,所述镁碳砖粉中粒度≤3mm的镁碳砖粉占总质量的95%以上。
3.根据权利要求1所述的一种用废镁碳砖和轧钢铁皮制备电熔镁砂和生铁的方法,其特征在于,所述轧钢铁皮粉中粒度≤3mm的轧钢铁皮粉占总质量的90%以上。
4.根据权利要求1所述的一种用废镁碳砖和轧钢铁皮制备电熔镁砂和生铁的方法,其特征在于,所述轧钢铁皮粉的全铁质量分数≥85%,含水量<5%。
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