CN110627474A - 一种利用液态精炼锰渣制备人造火山石的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用液态精炼锰渣制备人造火山石的方法，属于冶金领域进行二次精炼，制备是将锰渣二次熔炼，并添加相应的调质料，再将二次精炼过的渣液倒入人造火山石摇炉内，添加硅树脂聚醚乳液作稳泡剂熔炼，然后将渣液混合液浇铸到成型模具中，将成型样品和模具一起来送入梭式窑，经退火、冷却，再拆模、切割，得到人造火山石。本发明提供一种利用液态精炼锰渣制备人造火山石的方法，其目的是扩大锰渣的利用范围，提高锰渣的附加值，提高经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备人造火山石的方法，特别涉及一种利用液态精炼锰渣制备人造火山石的方法，属于冶金领域。
背景技术
目前，锰合金中如：硅锰合金、高碳锰铁与中碳锰铁通常是生产普通钢不可缺少的脱氧剂和锰合金剂。低碳锰铁、电炉金属锰和电解锰是生产优质钢种的合金剂。伴随着包括不锈钢等特种钢产量的快速增长，优质锰合金剂得到了广泛的利用，其产量快速增长。
锰合金在生产过程中会产生锰渣，废渣中或多或少所含一定量的硅锰合金颗粒。目前精炼炉生产锰系合金产生的锰渣，无论是水渣还是干渣，大都用于建筑材料的添加料，利用率低，经济附加值低，且液态炉渣产生的大量显热未能有效利用。
高炉锰铁渣(包括电炉锰铁渣)、碳素锰铁渣和硅锰合金渣可水淬处理成粒状矿渣。水淬的方式各式各样，可以在炉前直接冲渣，也可以用渣罐车将熔渣拖至泡渣池，在泡渣池制成水渣，还可以借助于浇铸间的吊车倾翻渣罐，经流槽下的喷嘴将渣水淬。
在我国铁合金水淬渣和高炉水淬渣一样，基本上是送水泥厂作掺合料使用。当熟料为600号时，水渣掺入量达30%~50%，仍可获得500号矿渣水泥。
另外，锰铁合金水淬渣还可作矿渣砖。
利用废渣生产水泥、矿渣砖时，不仅废渣的利用率低，经济附加值低，而且液态炉渣产生的大量显热未能有效利用。
如何能够进一步提高锰铁合金浮渣的利用率和附加值是摆在工厂技术人员面前的一大课题。
发明内容
针对目前利用锰渣生产水泥、矿渣砖利用率低，经济附加值低的问题，本发明提供一种利用液态精炼锰渣制备人造火山石的方法，其目的是扩大锰渣的利用范围，提高锰渣的附加值，提高经济效益。
本发明的技术方案是：一种利用液态精炼锰渣制备人造人造火山石的方法，包括人造火山石精炼炉、摇炉，所述人造火山石精炼炉、人造火山石摇炉与锰合金精炼炉、摇炉法的结构相同，人造火山石在人造火山石精炼炉、人造火山石摇炉中的熔炼以及后续制备方法按照如下步骤进行操作：
a 、将锰合金精炼车间经摇炉熔炼后排出的高温熔渣加到人造火山石精炼炉中进行二次精炼，并添加相应的调质料；
b、将二次精炼过的渣液倒入人造火山石摇炉内，添加硅树脂聚醚乳液作稳泡剂、金属铝粉作发气剂，进行二次摇炉熔炼，其中部分金属铝粉反应生成Al2O3，以此进一步调整渣液成份；同时，通过人造火山石摇炉产生海波浪，促使渣液充分融合、均化；
c、将经二次精炼、二次摇炉熔炼后的渣液混合液浇铸到成型模具中；
d、将成型样品和模具一起来送入梭式窑，经退火、冷却，再拆模、切割，得到人造火山石；
进一步，所述高温熔渣其化学成分的重量百分比为：SiO2：35-55% 、Al2O3 ：2-5% 、Fe2O3 ：0.5-3%、 CaO ：25-45% 、MgO ：1-7%、 MnO ：2-8% 、R2O ：1-5%；
进一步，所述二次精炼的炉温控制在1400-1900摄氏度，精炼时间控制为0.5-3小时；
进一步，所述二次摇炉熔炼炉温控制在1300-1700摄氏度，熔炼时间控制为0.1-0.3小时；
进一步，所述a步骤中，添加的调质料重量为液态精炼锰渣重量的20-100%；添加的调质料组成配方为，硅石35-55%，长石15-30%，赤铁矿15-30%，氧化铈1-5%；
进一步，所述b步骤中，添加硅树脂聚醚乳液作稳泡剂，所述硅树脂聚醚乳液为十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或 α- 烯基磺酸钠，其添加的重量为液态渣重量的0.5-3%；
进一步，所述b步骤中，添加金属铝粉作为发气剂，其中，含Al≥90%；添加的金属铝粉重量为液态渣重量的5-15%；其中部分金属铝粉在二次熔炼中反应生成Al2O3，以此将最终渣液中Al2O3重量百分比调整为10-20%。
本发明具有的积极效果是：通过在利用液态精炼锰渣制备人造火山石，一方面可以大量利用锰渣，二是可以充分利用液态渣的物理显热，可降低废渣再次加热，能够节约能源；通过在人造火山石配方中使用硅石和长石，能够形成高抗拉强度、抗压强度的人造火山石，用于建筑方面；
通过利用赤铁矿，可进一步增强人造火山石的硬度和强度；特别是氧化铈与赤铁矿的结合，能够进一步提高其深冲性能、抗腐蚀性、耐磨性、拉拔性等，通过利用金属铝粉作发气剂、硅树脂聚醚乳液作稳泡剂，能够在人造火山石中形成孔隙，提高人造火山石的吸水和渗水能力，可用于向地下渗水的通道，本发明中的人造火山石，可以广泛用于道路、桥梁、楼房、景区、堤坝海塘等场合的基础施工的建筑材料，较之其它建筑石材，具有独特的高强度、高耐磨、高硬度的特性，尤其是其孔隙率高、吸水、渗水的功能，对于建设新型“海绵城市”具有积极意义。
具体实施方式
以下就本技术方案中采用的材料结合实施例进行详细说明。
硅石为二氧化硅又称石英砂，化学工业上用于制备硅化合物和硅酸盐，也可作硫酸塔的填充物、在建材工业上用于玻璃、陶瓷、硅酸盐水泥等，还可用作工业硅等铁合金冶炼的原材料， 其化学性质很稳定、不溶于水也不跟水反应，不跟一般的酸起作用。高温下二氧化硅与碱性氧化物或某些金属的碳酸盐共熔，生成硅酸盐。
氧化铝，是一种高硬度的化合物，熔点为2054℃，沸点为2980℃，在高温下可电离的离子晶体，常用于制造耐火材料。具有不同晶型，常见的是α-Al2O3和γ-Al2O3。自然界中的刚玉为α-Al2O3，六方紧密堆积晶体，α-Al2O3的熔点2015±15℃，密度3.965g/cm3，硬度8.8，不溶于水、酸或碱。γ-Al2O3属立方紧密堆积晶体，不溶于水，但能溶于酸和碱。其中，α型氧化铝用于制各种耐火砖、耐火坩埚、耐火管、耐高温实验仪器；γ型氧化铝是一种多孔性物质，每克的内表面积高达数百平方米，活性高吸附能力强。工业品常为无色或微带粉红的圆柱型颗粒，耐压性好．在石油炼制和石油化工中是常用的吸附剂、催化剂和催化剂载体；Al2O3的存在除增加硅石在高温下形成液体的趋势外，还会延缓硅石的分解。Al2O3在砖体中可起到发泡作用。氧化铝分为煅烧氧化铝和普通工业氧化铝，煅烧氧化铝是生产仿古砖的必备原料，而工业氧化铝则可用于生产微晶石，在传统釉料中，氧化铝常用作增白。由于仿古砖和微晶石受到了市场青睐，氧化铝的用量也是逐年增长。
因此，氧化铝陶瓷在陶瓷行业中应运而生--氧化铝陶瓷是一种以Al2O3为主要原料,以刚玉为主晶相的陶瓷材料.因其具有机械强度高,硬度大,高频介电损耗小,高温绝缘电阻高,耐化学腐蚀性和导热性良好等优良综合技术性能等优势。
长石是钾、钠、钙及钡等碱金属和碱土金属的铝硅酸岩矿物，其主要化学成分为SiO2、Al2O3、K2O、Fe2O3、Na2O、CaO，是重要的造岩矿物。主要用于制造陶瓷、搪瓷、玻璃原料、磨粒磨具等。
碱性长石具有良好的助熔作用。如高岭石的熔点为1770℃，石英的熔点为1713℃。如果在Al2O3-SiO2体系中加入长石，则在985℃±20℃即开始出现液相，且长石的含量越高，初熔温度越低。相同温度下，钠长石的助熔作用大于钾长石。
赤铁矿：化学成分为Fe2O3、属六方晶系的氧化物矿物，与等轴晶系的磁赤铁矿(γ-Fe2O3)成同质多象。集合体形态多样，有片状、鳞片状（显晶质）、粒状、鲕状、肾状、土状、致密块状等。颜色呈红褐、钢灰至铁黑等色，条痕均为樱红色。摩斯硬度5.5～6.5，比重4.9～5.3。
赤铁矿是自然界分布极广的铁矿物，是重要的炼铁原料，也可用作红色颜料。
赤铁矿重要的赤铁矿矿物之一。氧化铁可作矿物颜料。赤铁矿是经济上最重要的矿物之一，氧化铁还可作为做氧化剂使用。
氧化铈为淡黄或黄褐色助粉末。密度7.13g/cm3。熔点2397℃。不溶于水和碱，微溶于酸。在2000℃温度和15MPa压力下，可用氢还原氧化铈得到三氧化二铈，温度游离在2000℃间，压力游离在5MPa压力时，氧化铈呈微黄略带红色，还有粉红色，其性能是做抛光材料、催化剂、催化剂载体（助剂）、紫外线吸收剂、燃料电池电解质、汽车尾气吸收剂、电子陶瓷等。
氧化铈常用作有机反应的催化剂，钢铁分析作稀土金属标样、氧化还原滴定分析、脱色玻璃、玻璃搪瓷遮光剂、耐热合金等。
玻璃工业中用作添加剂，也用于板玻璃研磨材料，还可用在化妆品中起到抗紫外线作用。目前已扩大到眼镜玻璃、光学透镜、显像管的研磨，起脱色、澄清、玻璃的紫外线和电子线的吸收等作用。 [
实施市例1-6具体的实施方式
在利用液态精炼锰渣制备人造火山石的过程中，建造了专门用于人造火山石的精炼炉和摇炉，人造火山石的精炼炉和人造火山石摇炉与锰合金精炼炉、摇炉法的结构相同，人造火山石在人造火山石精炼炉、人造火山石摇炉中的熔炼以及后续制备方法按照如下步骤进行操作：
a 、将锰合金精炼车间经摇炉熔炼后排出的高温熔渣加到人造火山石精炼炉中进行二次精炼，并添加相应的调质料，所述高温熔渣其化学成分的重量百分比为：SiO2：35-55% 、Al2O3 ：2-5% 、Fe2O3 ：0.5-3%、 CaO ：25-45% 、MgO ：1-7%、 MnO ：2-8% 、R2O ：1-5%；添加的调质料重量为液态精炼锰渣重量的20-100%；添加的调质料组成配方为，硅石35-55%，长石15-30%，赤铁矿15-30%，氧化铈1-5%，二次精炼的炉温控制在1400-1900摄氏度，精炼时间控制为0.5-3小时，二次摇炉熔炼炉温控制在1300-1700摄氏度，熔炼时间控制为0.1-0.3小时；
b、将二次精炼过的渣液倒入人造火山石摇炉内，添加硅树脂聚醚乳液作稳泡剂、金属铝粉作发气剂，进行二次摇炉熔炼，其中部分金属铝粉反应生成Al2O3，以此进一步调整渣液成份，添加硅树脂聚醚乳液作稳泡剂，所述硅树脂聚醚乳液为十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或 α- 烯基磺酸钠，其添加的重量为液态渣重量的0.5-3%；添加金属铝粉作为发气剂，其中，含Al≥90%；添加的金属铝粉重量为液态渣重量的5-15%；其中部分金属铝粉在二次熔炼中反应生成Al2O3，以此将最终渣液中Al2O3重量百分比调整为10-20%，同时，通过人造火山石摇炉产生海波浪，促使渣液充分融合、均化；
c、将经二次精炼、二次摇炉熔炼后的渣液混合液浇铸到成型模具中，在1-6的实施例中使用的模具为1×1.5m的金属模具。
d、将成型样品和模具一起来送入梭式窑，经退火、冷却，再拆模、切割，得到人造火山石。
在本实施例中，所述退火温度按照每小时退火200°C的退火速度进行退火的。切割过程中采用专用的切割车床进行切割，可保证加工精度。
人造火山石的实施例及其性能指标
本发明通过在利用液态精炼锰渣制备人造火山石，一方面可以大量利用锰渣，再一方面是可以充分利用液态渣的物理显热，可降低废渣再次加热，能够节约能源；通过在火山石配方中使用硅石和长石，能够形成高抗拉强度、抗压强度的人造火山石，用于建筑方面；通过利用赤铁矿，可进一步增强人造火山石的硬度和强度；特别是氧化铈与赤铁矿的结合，能够进一步提高其深冲性能、抗腐蚀性、耐磨性、拉拔性等，通过利用金属铝粉作发气剂、硅树脂聚醚乳液作稳泡剂，能够在人造火山石中形成孔隙，提高人造火山石的吸水和渗水能力，可用于向地下渗水的通道，本发明中的人造火山石，可以广泛用于道路、桥梁、楼房、景区、堤坝海塘等场合的基础施工的建筑材料，抛光人造火山石板材广泛用于各种建筑外墙装饰，市政道路广场、住宅小区的地面铺装，更是各类仿古建筑、欧式建筑、园林建筑，较之其它建筑石材，具有独特的高强度、高耐磨、高硬度的特性，在建筑物中可起到消音作用，尤其是其孔隙率高、吸水、渗水的功能，对于建设新型“海绵城市”具有积极意义。
尽管在本实施例中是将人造火山石用于建筑用的砖体，也可以做成研磨板材，研磨后的板材具有光泽，进而用于大楼的外装修。
另外，人造火山石还可以做成棒材、管材，替代塑料制品，过滤产品等。
人造火山石还可以替代有害的石棉和玻璃制品，替代金属材料；而且品质更加优良。它与金属相比，不仅重量轻，耐腐蚀，寿命长。管材寿命100年，弹性、韧性比钢材高20%；棒材塑性高于塑料；板材强度高于轻金属合金，可承受坦克的辗压；耐腐蚀性高于玻璃。
Claims (7)
1.一种利用液态精炼锰渣制备人造火山石的方法，包括人造火山石精炼炉、摇炉，其特征在于：所述人造火山石精炼炉、人造火山石摇炉与锰合金精炼炉、摇炉法的结构相同，人造火山石在人造火山石精炼炉、人造火山石摇炉中的熔炼以及后续制备方法按照如下步骤进行操作：
a 、将锰合金精炼车间经摇炉熔炼后排出的高温熔渣加到人造火山石精炼炉中进行二次精炼，并添加相应的调质料；
b、将二次精炼过的渣液倒入人造火山石摇炉内，添加硅树脂聚醚乳液作稳泡剂、金属铝粉作发气剂，进行二次摇炉熔炼，其中部分金属铝粉反应生成Al2O3，以此进一步调整渣液成份；同时，通过人造火山石摇炉产生海波浪，促使渣液充分融合、均化；
c、将经二次精炼、二次摇炉熔炼后的渣液混合液浇铸到成型模具中；
d、将成型样品和模具一起来送入梭式窑，经退火、冷却，再拆模、切割，得到人造火山石。
2.根据权利要求1所述的一种利用液态精炼锰渣制备人造火山石的方法，其特征在于：所述高温熔渣其化学成分的重量百分比为：SiO2：35-55% 、Al2O3 ：2-5% 、Fe2O3 ：0.5-3%、CaO ：25-45% 、MgO ：1-7%、 MnO ：2-8% 、R2O ：1-5%。
3.根据权利要求1所述的一种利用液态精炼锰渣制备人造火山石的方法，其特征在于：所述二次精炼的炉温控制在1400-1900摄氏度，精炼时间控制为0.5-3小时。
4.根据权利要求1所述的一种利用液态精炼锰渣制备人造火山石的方法，其特征在于：所述二次摇炉熔炼炉温控制在1300-1700摄氏度，熔炼时间控制为0.1-0.3小时。
5.根据权利要求1所述的一种利用液态精炼锰渣制备人造火山石的方法，其特征在于：所述a步骤中，添加的调质料重量为液态精炼锰渣重量的20-100%；添加的调质料组成配方为，硅石35-55%，长石15-30%，磁铁矿15-30%，氧化铈1-5%。
6.根据权利要求1所述的一种利用液态精炼锰渣制备人造火山石的方法，其特征在于：所述b步骤中，添加硅树脂聚醚乳液作稳泡剂，所述硅树脂聚醚乳液为十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或 α- 烯基磺酸钠，其添加的重量为液态渣重量的0.5-3%。
7.根据权利要求1所述的一种利用液态精炼锰渣制备人造火山石的方法，其特征在于：所述b步骤中，添加金属铝粉作为发气剂，其中，含Al≥90%；添加的金属铝粉重量为液态渣重量的5-15%；其中部分金属铝粉在二次熔炼中反应生成Al2O3，以此将最终渣液中Al2O3重量百分比调整为10-20%。
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