CN115029559A

CN115029559A - 一种利用赤泥生产脱氧合金的方法

Info

Publication number: CN115029559A
Application number: CN202210390194.5A
Authority: CN
Inventors: 肖卫学; 高思明
Original assignee: Qingdao Senjiang Metallurgical New Materials Co ltd
Current assignee: Qingdao Senjiang Metallurgical New Materials Co ltd
Priority date: 2022-04-14
Filing date: 2022-04-14
Publication date: 2022-09-09

Abstract

本发明公开了一种利用赤泥生产脱氧合金的方法，具体涉及涉及资源回收利用技术领域。所述方法包括取赤泥进行干燥处理，使得赤泥中的水分含量不高于1％；将干燥后的赤泥、氧化物和含碳还原剂置于专用电炉中，在1400‑1500℃高温熔炼，得初始合金；将初始合金冷却至室温，后按照需要大小破碎冷却后的初始合金，包装后出厂，即得脱氧合金。本发明是以赤泥为原料，加上我们的专有技术，生产炼钢必需用的各种铝系合金。在生产过程中不产生新的废料和渣，不用水，不污染土壤和地下水，不排放有害气体和粉尘。生产的合金优质价廉，为钢厂大幅度降低成本。

Description

一种利用赤泥生产脱氧合金的方法

技术领域

本发明涉及资源回收利用技术领域，具体涉及一种利用赤泥生产脱氧合金的方法。

背景技术

赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生2.0-3.5吨赤泥。中国作为世界第4大氧化铝生产国，每年排放的赤泥高达数千万吨。大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场堆放，占用了大量土地，也对环境造成了严重的污染。全世界每年产生的赤泥约7000万吨，我国每年产生的赤泥为3000万吨以上。大量的赤泥的产生已经对人类的生产、生活造成多方面的直接和间接的影响，所以最大限度的减少赤泥的产量和危害，实现多渠道、大数量的资源化已迫在眉睫。

由于赤泥结合的化学碱难以脱除且含量大，又含有氟、铝及其他多种杂质等原因，对于赤泥的无害化利用一直难以进行。世界各国专家对赤泥的综合利用进行了大量的科学研究，但此类研究进展不大。因此，赤泥废渣的处理和综合利用成为一个世界性的大难题。而对赤泥的销纳主要采取的是海底或陆地堆放处置的方法，但随着铝工业的发展，生产氧化铝排出的赤泥量也日益增加，堆存处置所带来的一系列问题随之而出，造成了严重的环境问题。

全世界每年排放赤泥约6000万吨，中国仅五大氧化铝厂，年排出的赤泥量就达2000万吨，累积赤泥堆存量高达5000万吨，而其利用率仅为15％左右。赤泥堆存不但需要一定的基建费用，而且占用大量土地，污染环境，并使赤泥中的许多可利用成分得不到合理利用，造成资源的二次浪费，严重的阻碍了铝工业的可持续发展。氧化铝厂大都将赤泥运输到堆场，筑坝湿法堆存，靠自然沉降分离使部分碱液回收利用。另一种方法是将赤泥干燥脱水后堆存，中国的平果铝业公司主要采用干法堆存，虽然减少了堆存量及可增加堆存的高度，但处理成本增加，并仍需占用土地，同时南方雨水充足，也容易造成土地碱化及水系的污染。

借助赤泥高钙、高硅而低铁的特点，利用赤泥烧制水泥成为一条可喜的废渣利用途径。但是相对于赤泥巨大的排放量，有限的利用率仍然不能减缓赤泥给社会、环境带来的沉重负担。放眼21世纪，资源、能源、环境成为这个时代最大的问题,而工业废渣能否最大限度的利用又牵扯到这些问题的有效解决。所以，更加全面深入研究赤泥的特性，如何研制工业废渣类新型材料，充分有效的回收利用赤泥已经成为现阶段一项迫在眉睫的任务。

发明内容

为此，本发明提供一种利用赤泥生产脱氧合金的方法，以解决现有赤泥污染环境严重、利用低等问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的提供的一种利用赤泥生产脱氧合金的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一，取赤泥进行干燥处理，使得赤泥中的水分含量不高于1％；

步骤二，将干燥后的赤泥、氧化物和含碳还原剂置于专用电炉中，在1400-1500℃高温熔炼，锻烧时间为2～3小时，得初始合金；

步骤三，将初始合金冷却至室温，后按照需要大小破碎冷却后的初始合金，包装后出厂，即得脱氧合金。

进一步的，所述氧化物包括氧化钙、氧化镁、氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钡中的一种或几种。

进一步的，所述含碳还原剂为活性碳还原剂或非活性碳还原剂。

进一步的，所述原料的使用份数为赤泥50-80份，氧化物20-50份和含碳还原剂15-30份。

进一步的，所述原料的使用份数为赤泥50份，氧化钙30份，氧化钡20份，含碳还原剂20份。

进一步的，所述原料的使用份数为赤泥80份，氧化钙20份，含碳还原剂20份。

进一步的，所述原料的使用份数为赤泥70份，氧化钙30份，含碳还原剂20份。

本发明具有如下优点：

本发明是以赤泥为原料，加上我们的专有技术，生产炼钢必需用的各种铝系合金。在生产过程中不产生新的废料和渣，不用水，不污染土壤和地下水，不排放有害气体和粉尘。生产的合金优质价廉，为钢厂大幅度降低成本。

本发明采用的是专用电炉直接还原的工艺路线生产出铝合金。赤泥的主要成分是三氧化二铝30～40％，二氧化硅20～25％，三氧化二铁30～35％。我本发明使用了自己公司研发的高效还原材料，在高温的条件下还原出铝合金系列产品如铝钙合金系列，铝硅合金系列，铝铁合金系列等。

本发明与现有生产合金的技术比，本发明的工艺生产成本低，只是现有合金生产成本的15～20％，节约能耗是现有合金生产能耗的20％，不产生新的污染，没有二次渣，不用水。具有很高的经济效益和环境效益，对碳排放和碳中和很有帮助。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明1提供的一种利用赤泥生产脱氧合金的工艺流程图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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做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。

实施例1一种利用赤泥生产脱氧合金的方法

所述方法包括以下步骤：

步骤二，将干燥后的赤泥50份，氧化钙30份，氧化钡20份，含碳还原剂20份置于专用电炉中，在1400-1500℃高温熔炼，锻烧时间为2～3小时，得初始合金；

优选的，所述含碳还原剂为活性碳还原剂。

实施例2一种利用赤泥生产脱氧合金的方法

所述方法包括以下步骤：

步骤二，将干燥后的赤泥80份，氧化钙20份，含碳还原剂15份置于专用电炉中，在1400-1500℃高温熔炼，锻烧时间为2～3小时，得初始合金；

优选的，所述含碳还原剂为非活性碳还原剂。

实施例3一种利用赤泥生产脱氧合金的方法

所述方法包括以下步骤：

步骤二，将干燥后的赤泥70份，氧化钙30份，含碳还原剂30份置于专用电炉中，在1400-1500℃高温熔炼，锻烧时间为2～3小时，得初始合金；

优选的，所述含碳还原剂为非活性碳还原剂。

实施例4一种利用赤泥生产脱氧合金的方法

所述方法包括以下步骤：

步骤二，将干燥后的赤泥50份，氧化钙20份，氧化铁30份，含碳还原剂20份置于专用电炉中，在1400-1500℃高温熔炼，锻烧时间为2～3小时，得初始合金；

优选的，所述含碳还原剂为活性碳还原剂。

实施例5一种利用赤泥生产脱氧合金的方法

所述方法包括以下步骤：

步骤二，将干燥后的赤泥50份，氧化钙20份，氧化硅20份，含碳还原剂20份置于专用电炉中，在1400-1500℃高温熔炼，锻烧时间为2～3小时，得初始合金；

优选的，所述含碳还原剂为非活性碳还原剂。

实施例6一种利用赤泥生产脱氧合金的方法

所述方法包括以下步骤：

步骤二，将干燥后的赤泥50份，氧化钙20份，氧化镁20份，含碳还原剂20份置于专用电炉中，在1400-1500℃高温熔炼，锻烧时间为2～3小时，得初始合金；

优选的，所述含碳还原剂为非活性碳还原剂。

实施例7一种利用赤泥生产脱氧合金的方法

所述方法包括以下步骤：

步骤二，将干燥后的赤泥50份，氧化钙20份，氧化铝20份，含碳还原剂20份置于专用电炉中，在1400-1500℃高温熔炼，锻烧时间为2～3小时，得初始合金；

优选的，所述含碳还原剂为活性碳还原剂。

实施例8一种利用赤泥生产脱氧合金的方法

所述方法包括以下步骤：

步骤二，将干燥后的赤泥50份，氧化钙20份，氧化铝20份，氧化钡10份，含碳还原剂20份置于专用电炉中，在1400-1500℃高温熔炼，锻烧时间为2～3小时，得初始合金；

优选的，所述含碳还原剂为活性碳还原剂。

实验例1

将实施例7和实施例8得到的脱氧合金进行检测，检测结果如表1所示。

表1实施例7和实施例8合金成分

实验例2

将实施例7和实施例8得到的脱氧合金应用于试验炉中，试验工艺流程：(90t)EAF+LF+VD+CCM；具体操作如下：

1、试验炉号TB10742V，试验产品安全性和基本功能性：EAF出钢后喂硅钙线240m，LF精炼过程从炉门分批加入30kg实施例8的铝钡钙合金和100kg实施例7的铝钙合金，不再添加其他脱氧类材料，观察加入后无异常反应，造白渣正常，白渣保持正常，VD工序常规工艺，真空后钙处理上连铸正常；

2、试验炉号TB10748V，试验替代出钢硅钙线和精炼脱氧剂：EAF出钢不再喂入硅钙线，出钢过程加入30kg原有硅钙合金，LF精炼工序按1.6kg/t钢分批加入40kg实施例8的铝钡钙合金和100kg实施例7的铝钙合金，精炼成渣速度快，白渣持续时间长，VD工序常规工艺，真空后不再钙处理上连铸正常；

3、试验炉号TB10752V，试验替代精炼过程所有脱氧剂：EAF出钢不加脱氧剂，LF精炼工序按1.95kg/t钢集中加入80kg实施例8的铝钡钙合金和100kg实施例7的铝钙合金，精炼成渣速度非常快，连续粘渣均为白渣，白渣持续时间长，VD工序常规工艺，真空后不再钙处理，连铸浇注正常。

1.试验炉次精炼炉渣为高还原性泡沫渣，具体LF炉渣组分结果见表2所示。

表2调渣变渣效果

2.脱氧脱硫效果：试验炉次精炼过程成分稳定，脱氧脱硫效果良好，具体LF精炼过程钢水相关成分结果见表3所示。

表3脱氧脱硫效果表

炉号	S，％	Al，％	Ca，％	O，ppm	N，ppm
						TB10748V	0.005	0.014	0.0016	6.8	67.5
TB10752V	0.003	0.013	0.0015	6.1	62.5

3.成本对比：试验过程可使用该合金产品，从物料投入方面能够替代原工艺硅钙线、纯钙线、硅钙合金、铝制脱氧剂和萤石；从工艺优化方面能够实现替代2次喂丝操作、加快精炼过程调渣速度、提高脱硫速度，可缩短精炼流程周期5-10min，对产品质量控制和工序成本降低有较明显效果。按当前原材料市场价计算，使用该合金产品可降低冶炼工序成本12元/t钢左右。

4.结论：青岛森江生产的铝钙合金和铝钡钙合金，在寿光宝隆炼钢厂试用过程脱氧、调渣效果良好，能够显著降低生产成本，试用过程无影响生产使用事故或现象发生，满足试用方案规定的各项要求、满足现场生产要求。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种利用赤泥生产脱氧合金的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述利用赤泥生产脱氧合金的方法，其特征在于，所述氧化物包括氧化钙、氧化镁、氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钡中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述利用赤泥生产脱氧合金的方法，其特征在于，所述含碳还原剂为活性碳还原剂或非活性碳还原剂。

4.根据权利要求1所述利用赤泥生产脱氧合金的方法，其特征在于，所述原料的使用份数为赤泥50-80份，氧化物20-50份和含碳还原剂15-30份。

5.根据权利要求1所述利用赤泥生产脱氧合金的方法，其特征在于，所述原料的使用份数为赤泥50份，氧化钙30份，氧化钡20份，含碳还原剂20份。

6.根据权利要求1所述利用赤泥生产脱氧合金的方法，其特征在于，所述原料的使用份数为赤泥80份，氧化钙20份，含碳还原剂20份。

7.根据权利要求1所述利用赤泥生产脱氧合金的方法，其特征在于，所述原料的使用份数为赤泥70份，氧化钙30份，含碳还原剂20份。