CN110229942B

CN110229942B - 一种利用电炉除尘灰制备的铁水保温覆盖剂及制备方法

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Publication number: CN110229942B
Application number: CN201910385940.XA
Authority: CN
Inventors: 李灿华; 于巧娣; 黄贞益; 王昭然; 常婕; 向晓东
Original assignee: Anhui University of Technology AHUT
Current assignee: Anhui University of Technology AHUT
Priority date: 2019-05-09
Filing date: 2019-05-09
Publication date: 2021-02-09
Anticipated expiration: 2039-05-09
Also published as: CN110229942A

Abstract

本发明提供一种利用电炉除尘灰制备的铁水保温覆盖剂及制备方法，涉及冶金行业金属熔体保温覆盖剂技术领域，本发明以电炉除尘灰为主要原料，配以含碳材料、加入膨胀珍珠岩、粘结剂，造粒后制备成符合要求的铁水保温覆盖剂，不仅解决了除尘灰的利用难题，使其得到综合利用，减少环境污染，利用电炉除尘灰制备铁水保温覆盖剂保温效果好，对铁水污染小，且工艺简单，投资少，所制得的铁水保温覆盖剂堆积密度可达到800‑1000kg/m³，烧失量21‑48％，残余固体物含量52‑79％，对于铁水质量没有影响，并减少了冶金固废的占地与环境污染，具有较好的经济、生态环保、社会效益。

Description

一种利用电炉除尘灰制备的铁水保温覆盖剂及制备方法

技术领域

本发明涉及冶金行业金属熔体保温覆盖剂技术领域，具体涉及一种利用电炉除尘灰制备的铁水保温覆盖剂及制备方法。

背景技术

电炉除尘灰是电炉炼钢过程中，电炉烟尘经过富集捕收，通过管道运送，最后经过除尘装置收集的产物。电弧炉炼钢产生的1％-2％的粉尘为电炉除尘灰。电炉灰中含有丰富的有价金属元素，TFe成分约占40-50％，且含有丰富的Zn元素，是一种含有多种金属的重要的二次资源。

2015年我国电炉炼钢已达8000万吨，产生电炉灰80-160万吨。虽然每年产量很高，但是却没有得到完善的利用，堆积法不仅会对资源造成极大的浪费，且有毒废物的堆积会通过地下水循环，从而对人身造成不可逆伤害。通过试验检测数据表明电炉灰含有的TFe元素和Zn元素很高，但是多以其氧化物的形式存在。为实现绿色化利用二次资源目的，目前通常做法是将电炉灰作为烧结球团的原料，通过简单造球，直接高炉冶炼的方法，但是这种方法极不科学，因为其中锌铅元素的富集，容易对高炉顺行产生损伤，因此，如何无害化、高附加值地利用电炉除尘灰是关键到电炉企业顺畅生产的重大技术问题。所以对电炉除尘灰绿色化处理的方法迫切需要一个新的方向，本发明提供一种电炉除尘灰制备铁水保温覆盖剂的方法正是十分必要的。

从化学成分分析，电炉除尘灰的主要成分是TFe：30.01-41.32％、Fe₂O₃：41.12-56.24％、ZnO：3.20-19.03％、CaO：4.32-6.12％、MgO：1.23-5.47％、SiO₂：2.89-5.14％、MnO：1.87-3.12％、PbO:0.224-0.451％、SO₃:0.89-1.89％，其粒度≤0.075mm，超细的颗粒特性为其用于铁水保温剂提供了可能。而炼铁系统铁水保温，需要保温的覆盖剂，利用电炉除尘灰为主要原料，加入一定的含碳材料补充一定热量，可以作为保温覆盖剂使用，可以提供热量，增加保温的效果。

发明人检索了《知网专利数据库》、《中外专利数据库检索平台》，检索关键词“除尘灰”+“保温剂”检索，近似发明专利3项，实用新型0项。其中相关专利如下：

专利CN20161066314.6公开了一种干熄焦除尘灰在钢铁冶炼中作保温剂：通过对干熄焦除尘灰用于钢铁冶炼过程中，作为保温剂覆盖处理，其使得干熄焦除尘灰得到了再度利用，不仅降低了钢铁冶炼过程中的保温成本，而且结合覆盖量的控制，使得保温效果较优，降低了保温过程中至将铁水倒出，其温度降低较低，铁水粘贴在铁罐上的量较少。

专利CN20171074276.6公开了一种以干熄焦除尘灰为原料的铁水保温剂及其制造、使用方法，该保温剂按重量百分比计算包括以下组分：干熄焦除尘灰50％-100％、水淬高炉渣0-50％、膨胀珍珠岩0-10％。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)铁水保温剂原料的90％-100％由冶金企业的冶金废料组成，不需机械加工或粉磨，成本明显优于同类铁水保温剂，可按照配方不断降低成本，满足不同层次企业的降本需求；2)铁水保温剂可与铁水表面的高炉渣紧密结合，容易成渣，导热系数小，保温效果稳定可靠，不增硫，不增加炼钢成本；3)聚渣效果好，减小了铁水罐口的结壳现象，减少了人工清渣的工作量和工作难度；4)本发明具有明显的经济效益和环境效益，在行业内有明显的经济效益和推广实用价值。

专利CN107557530A公开了一种以干熄焦除尘灰为原料的铁水保温剂及其制造、使用方法，该保温剂按重量百分比计算包括以下组分：干熄焦除尘灰50％-100％、水淬高炉渣0-50％、膨胀珍珠岩0-10％。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)铁水保温剂原料的90％-100％由冶金企业的冶金废料组成，不需机械加工或粉磨，成本明显优于同类铁水保温剂，可按照配方不断降低成本，满足不同层次企业的降本需求；2)铁水保温剂可与铁水表面的高炉渣紧密结合，容易成渣，导热系数小，保温效果稳定可靠，不增硫，不增加炼钢成本；3)聚渣效果好，减小了铁水罐口的结壳现象，减少了人工清渣的工作量和工作难度；4)本发明具有明显的经济效益和环境效益，在行业内有明显的经济效益和推广实用价值。

从技术检索的结果分析：本发明的关键是将电炉除尘灰作为主要原料，配以含碳材料、加入膨胀珍珠岩、粘结剂，通过造粒。与现有公开文献对比，没有与本发明一种利用电炉除尘灰制备的铁水保温覆盖剂及制备方法内容完全相同的工艺与配方报道。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用电炉除尘灰制备的铁水保温覆盖剂及制备方法，以电炉除尘灰为主要原料，配以含碳材料、加入膨胀珍珠岩、粘结剂，造粒后制备成符合要求的铁水保温覆盖剂，不仅解决了除尘灰的利用难题，使其得到综合利用，且减少环境污染，工艺简单，投资少，利用电炉除尘灰制备铁水保温覆盖剂保温效果好，对铁水污染小。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种利用电炉除尘灰制备的铁水保温覆盖剂，其原料及质量百分比含量为：电炉除尘灰：65-82％，含碳材料3-8％，膨胀珍珠岩6.5-23.5％，粘结剂0.5-3.5％。

进一步的，所述电炉除尘灰为电炉炼钢工序产生的除尘灰，其主要化学成分及含量为TFe 30.01-41.32％、Fe₂O₃41.12-56.24％、ZnO 3.20-19.03％、CaO 4.32-6.12％、MgO1.23-5.47％、SiO₂2.89-5.14％、MnO 1.87-3.12％、PbO 0.224-0.451％、SO₃0.89-1.89％，平均粒度≤0.075mm。

进一步的，所述含碳材料为低硫无烟煤、焦炭、生物秸秆、活性炭中的一种或几种的组合，平均粒度≤0.075mm。

进一步的，所述粘结剂为普硅水泥、高炉粒化矿渣粉、工业淀粉、聚乙烯醇乳液、苯丙乳液、聚醋酸乙烯乳液中的一种。

进一步的，所述膨胀珍珠岩为堆积密度小于100kg/m³，5mm筛孔筛余量小于5％。

上述利用电炉除尘灰制备的铁水保温覆盖剂的制备方法包括以下步骤：

1)按照配合比准确称量好各种原料；

2)将称量好的各种原料加入到搅拌机中，以150-250r/min的速度搅拌5-15min；

3)向搅拌机中加入原料总质量5-8％的水，以150-200r/min的速度搅拌5-8min；

4)再向搅拌机中加入原料总质量3-7％的水，以200-250r/min的速度搅拌3-5min，得半成品原料；

5)将搅拌均匀的半成品原料通过圆盘造粒机或挤压成型压制成球形覆盖剂，粒径控制在0.5-1.25mm，得铁水保温覆盖剂初成品；

6)将铁水保温覆盖剂初成品进行干燥，采用自然干燥或加热干燥，干燥后水分不大于2％；

7)干燥后包装得铁水保温覆盖剂成品，使用时直接投入铁水包或鱼雷罐、钢渣罐中即可。

(三)有益效果

本发明提供了一种利用电炉除尘灰制备的铁水保温覆盖剂及制备方法，本发明以电炉除尘灰为主要原料，配以含碳材料、加入膨胀珍珠岩、粘结剂，造粒后制备成符合要求的铁水保温覆盖剂，不仅解决了除尘灰的利用难题，使其得到综合利用，减少环境污染，利用电炉除尘灰制备铁水保温覆盖剂保温效果好，对铁水污染小，且工艺简单，投资少，所制得的铁水保温覆盖剂堆积密度可达到800-1000kg/m³，烧失量21-48％，残余固体物含量52-79％，对于铁水质量没有影响，并减少了冶金固废的占地与环境污染，具有较好的经济、生态环保、社会效益。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例电炉除尘灰来源于安徽马鞍山市某钢厂，其化学成分主要为TFe39.33％、Fe₂O₃56.24％、ZnO 15.83％、CaO 5.07％、MgO 4.77％、SiO₂3.29％、MnO 2.83％、Cl 3.22％、PbO 0.331％、SO₃1.00％，其粒度≤0.075mm；膨胀珍珠岩为堆积密度小于100kg/m³，5mm筛孔筛余量小于5％。

实施例1：

一种利用电炉除尘灰制备的铁水保温覆盖剂，按照质量百分比电炉除尘灰:低硫无烟煤:膨胀珍珠岩:普硅水泥＝65:8:23.5:3.5配制原料。其制备方法包括以下步骤：

1)按照配合比准确称量好各种原料；

2)将称量好的各种原料加入到搅拌机中，以150r/min的速度搅拌5min；

3)向搅拌机中加入原料总质量5％的水，以150r/min的速度搅拌5min；

4)再向搅拌机中加入原料总质量3％的水，以200r/min的速度搅拌3min，得半成品原料；

5)将搅拌均匀的半成品原料通过圆盘造粒机或挤压成型压制成球形覆盖剂，粒径控制在1.25mm，得铁水保温覆盖剂初成品；

经试用，其烧失量在26.23％，残余固体物含量在73.77％，铁水保温效果好。

实施例2：

一种利用电炉除尘灰制备的铁水保温覆盖剂，按照质量百分比电炉除尘灰:生物秸秆:膨胀珍珠岩:高炉粒化矿渣粉＝82:3:6.5:2.5配制原料。其制备方法包括以下步骤：

1)按照配合比准确称量好各种原料；

2)将称量好的各种原料加入到搅拌机中，以250r/min的速度搅拌15min；

3)向搅拌机中加入原料总质量8％的水，以200r/min的速度搅拌8min；

4)再向搅拌机中加入原料总质量7％的水，以250r/min的速度搅拌5min，得半成品原料；

经试用，其烧失量在34.27％，残余固体物含量在65.73％，铁水保温效果好。

实施例3：

一种利用电炉除尘灰制备的铁水保温覆盖剂，按照质量百分比电炉除尘灰:活性炭:膨胀珍珠岩:工业淀粉＝72:6:8.2:2.3配制原料。其制备方法包括以下步骤：

1)按照配合比准确称量好各种原料；

2)将称量好的各种原料加入到搅拌机中，以200r/min的速度搅拌10min；

3)向搅拌机中加入原料总质量7％的水，以150r/min的速度搅拌7min；

4)再向搅拌机中加入原料总质量6％的水，以200r/min的速度搅拌4min，得半成品原料；

5)将搅拌均匀的半成品原料通过圆盘造粒机或挤压成型压制成球形覆盖剂，粒径控制在0.5mm，得铁水保温覆盖剂初成品；

经试用，其烧失量在21.07％，残余固体物含量在78.93％，铁水保温效果好。

实施例4：

一种利用电炉除尘灰制备的铁水保温覆盖剂，按照质量百分比电炉除尘灰:焦炭:膨胀珍珠岩:聚乙烯醇乳液＝68:7:10.3:0.5配制原料。其制备方法包括以下步骤：

1)按照配合比准确称量好各种原料；

2)将称量好的各种原料加入到搅拌机中，以150r/min的速度搅拌10min；

3)向搅拌机中加入原料总质量6％的水，以200r/min的速度搅拌6min；

4)再向搅拌机中加入原料总质量5％的水，以200r/min的速度搅拌4min，得半成品原料；

5)将搅拌均匀的半成品原料通过圆盘造粒机或挤压成型压制成球形覆盖剂，粒径控制在0.75mm，得铁水保温覆盖剂初成品；

经试用，其烧失量在40.67％，残余固体物含量在59.33％，液态钢渣保温效果好。

实施例5：

一种利用电炉除尘灰制备的铁水保温覆盖剂，按照质量百分比电炉除尘灰:低硫无烟煤:膨胀珍珠岩:聚醋酸乙烯乳液＝70:5:15.7:3.2配制原料。其制备方法包括以下步骤：

1)按照配合比准确称量好各种原料；

2)将称量好的各种原料加入到搅拌机中，以250r/min的速度搅拌5min；

3)向搅拌机中加入原料总质量8％的水，以200r/min的速度搅拌7min；

4)再向搅拌机中加入原料总质量3％的水，以250r/min的速度搅拌3min，得半成品原料；

经试用，其烧失量在47.12％，残余固体物含量在52.88％，铁水保温效果好。

综上，本发明实施例具有如下有益效果：本发明实施例1-5制备的铁水保温覆盖剂，堆积密度可达到800-1000kg/m³，烧失量21-48％，残余固体物含量52-79％，对于铁水质量没有影响，并减少了冶金固废的占地与环境污染，具有较好的经济、生态环保、社会效益。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种利用电炉除尘灰制备的铁水保温覆盖剂，其特征在于，其原料及质量百分比含量为：电炉除尘灰：65-82％，含碳材料3-8％，膨胀珍珠岩6.5-23.5％，粘结剂0.5-3.5％；所述含碳材料为低硫无烟煤、焦炭、生物秸秆、活性炭中的一种或几种的组合，平均粒度≤0.075mm；该铁水保温覆盖剂的制备方法包括以下步骤：

1)按照配合比准确称量好各种原料；

2.如权利要求1所述的利用电炉除尘灰制备的铁水保温覆盖剂，其特征在于，所述电炉除尘灰为电炉炼钢工序产生的除尘灰，其主要化学成分及含量为TFe 30.01-41.32％、Fe₂O₃41.12-56.24％、ZnO 3.20-19.03％、CaO 4.32-6.12％、MgO 1.23-5.47％、SiO₂ 2.89-5.14％、MnO 1.87-3.12％、PbO 0.224-0.451％、SO₃ 0.89-1.89％，平均粒度≤0.075mm。

3.如权利要求1所述的利用电炉除尘灰制备的铁水保温覆盖剂，其特征在于，所述粘结剂为普硅水泥、高炉粒化矿渣粉、工业淀粉、聚乙烯醇乳液、苯丙乳液、聚醋酸乙烯乳液中的一种。

4.如权利要求1所述的利用电炉除尘灰制备的铁水保温覆盖剂，其特征在于，所述膨胀珍珠岩为堆积密度小于100kg/m³，5mm筛孔筛余量小于5％。