CN116479236B - 利用尾矿泥和高铁拜耳法赤泥制备炼钢无氟化渣剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种利用尾矿泥和高铁拜耳法赤泥制备炼钢无氟化渣剂的方法，包括以下步骤：1）将铝土矿选矿后产生的尾矿泥加热干燥，使尾矿泥的含水率≤15%；2）将压滤后的赤泥加热干燥，并将赤泥破碎为0‑3mm粒径的赤泥颗粒；3）将步骤1）和2）得到的尾矿泥与赤泥颗粒进行混合，混合时以质量计，尾矿泥为5～50份，赤泥颗粒为50‑95份；4）将混合后的物料压制成粒径为20‑40mm的球体；5）将所述球体进行加热干燥，使球体含水率≤3%，加热温度150‑300℃；6）加热干燥后通过冷却机冷却到≤80℃即可作为产品进入成品库。本发明克服了现有技术的缺点，实现了尾矿泥和高铁赤泥的规模化综合利用。
Description
技术领域
本发明涉及冶金炉料技术领域，具体涉及一种利用尾矿泥和高铁拜耳法赤泥制备炼钢无氟化渣剂的方法。
背景技术
(一)炼钢过程的主要任务是在氧化气氛中将杂质元素氧化去除，如c、p、si等的氧化，氧化物与强碱性氧化物生成复杂氧化物稳定存在于渣相中，最后通过渣铁分离净化钢水，这需要快速形成高氧性、高碱度、高渣量、低温的熔渣(俗称三高一低熔渣)，通常在转炉开始冶炼时，加入石灰、轻烧白云石、铁皮等造渣材料，加入化渣剂作为化渣助熔。现有技术中炼钢时采用的化渣剂通常为萤石，萤石的主要成份为氟化钙，萤石的熔点较低，萤石能够显著降低石灰、包裹在石灰表面的硅酸二钙的熔点，从而达到改善炉渣流动性、提高石灰脱硫效率的目的，但使用萤石会侵蚀炉衬、包衬，同时还产生大量的氟离子，对生态环境产生污染，近年来受萤石资源短缺的影响，萤石价格有一定的增长，增加了炼钢企业的生产成本。
(二)近年来已经有包括新型无氟化渣剂等功能辅料在炼钢过程得到应用。新型炼钢化渣剂的化学成分主要含有：氧化铝、氧化铁、氧化硅、氧化钙、氧化钠等，其中要求P、S分别不大于1％。典型成分如下：Al2O3(氧化铝)≥10％，Fe2O3(三氧化二铁)≥25％，CaO(氧化钙)≥4％，氧化硅≤20％，Na2O：4-7％，S(硫)≤0.1％，P(磷)≤0.1％，
(三)桂西北堆积型铝土矿(包括广西、云南南部)的特点是矿与泥混合在一起共生，1毫米以上是矿，小于1毫米的属于尾矿泥，工业上开采通过选矿回收1毫米以上的铝土矿，对选矿后尾矿泥，则堆存于尾矿库或者用于采空区回填复垦。经研究发现，铝土矿尾矿泥中含有化渣剂需要的硅、铁、铝化学成分。铝土矿尾矿泥成分如下：
Fe2O3:15-18％；Al2O3:39-45％；SiO2:15-25％；S(硫)≤0.1％，P(磷)≤0.1％。
(四)在氧化铝生产过程中，产出大量的固废(俗称赤泥)，据统计，生产1吨铝大约需要2吨氧化铝，而生产1吨氧化铝要产生1～1.8吨赤泥。大量赤泥不但要占用良田土地，而且如果管理不善，游离碱和其它有害成份污染环境。我国各地氧化铝厂一般采用平地筑台，河谷拦坝，凹地填充等方法堆存赤泥。多年来，国内外冶金工作者对赤泥的堆存、处理及铝业废渣再利用做过大量的研究工作。在应用方面主要研究方向有:(1)生产水泥；(2)制作赤泥砖；(3)直接还原铁，作为电炉炼钢原料；(4)筑路；(5)矿井填充料、硅钙肥等；(6)用作塑料填料，到目前为止，我国赤泥的综合利用率不到20％，所以，急需研究开发新的解决办法。
(五)利用桂西北(以及云南文山州)铝土矿和进口东南亚、非洲铝土矿生产氧化铝的拜耳法赤泥是使用铝土矿提取氧化铝的过程中产生的废弃物--拜耳法赤泥，属于高铁赤泥，Fe2O3(三氧化二铁)含量达30％以上，含有非常丰富的铁资源，理应成为钢铁生产企业的理想原材料，但由于Na2O(氧化钠)含量较高，使用途径单一，目前已经成熟地进行强磁选铁，得到含铁量≤58％的铁精矿作为钢铁企业的原料，回收率低于40％，减排率低于30％，仅作为钢铁厂掺用于烧结或球团工艺，实际利用量有限(＜5％(烧结/球团)总物料)，高铁赤泥的主要处理方法仍然是堆存。如将高铁赤泥这一具有高潜力的含铁资源加以利用，不仅可以解决赤泥堆场造成的环境污染问题，而且对于我国钢铁企业的巨大产能，可以节约铁矿石等的消耗，降低成本，创造巨大经济效益和社会效益。高铁拜耳法赤泥主要成分如下：Fe2O3:45-56％；Al2O3:10-15％；SiO2:5.5-10％；CaO：6.5-15％；NaO：2-6％；TiO：4-7％；S(硫)≤0.09％，P(磷)≤0.08％。
经研究，拜耳法高铁赤泥中所含的化学成分具有炼钢化渣剂等系列炼钢功能辅料的性能，铝土矿尾矿泥中的成分含有化渣剂需要的成分，且尾矿泥的粒度非常细，粘性很大，有利于与赤泥混合粘结制球。如果利用将尾矿泥与高铁赤泥组合，即可制备新型无氟炼钢功能辅料。
(六)目前将赤泥做炼钢辅料的工作上取得一些进展，如公开的中国发明专利“一种赤泥生产转炉化渣剂的方法”(申请号201610864099.9)，本发明能够有效利用低品位的赤泥，进一步降低赤泥对环境的污染，这种方法的问题是需要消耗大量的铝矾土矿资源。
又如公开的中国发明专利“一种以铝工业赤泥为基体的转炉脱磷剂及其制备方法”(申请号201410036893.5)，本发明利用了赤泥中含有的大量CaO和Fe2O3,既能达到较高的脱磷效果,又能解决了赤泥的污染,实现了赤泥的再利用同时降低了炼钢成本。这种方法需要添加15％以上的铁精矿，降低了经济性，这种工艺方案会因成本高钢厂很难接受。
再如公开的中国发明专利“一种高铁赤泥用作炼钢造渣剂的回收再利用方法”(申请号201410176170.5)，这种方法的难点：主要基于先将原料加热烘干(自然风干在堆场存在条件下不可能实现)，然后磨碎、混合再经烧结成块状或球团，这种工艺方案需要添加40％的石灰和因“烧结”需要一定能源消耗以及所产生的氮氧化物气体、烟气颗粒超标等，会因成本高钢厂很难接受，所产生新的系列问题很难实施。
发明内容
为克服现有技术中的缺陷，实现尾矿泥和高铁赤泥的规模化综合利用，本发明提供一种利用尾矿泥和高铁拜耳法赤泥制备炼钢无氟化渣剂的方法。
本发明所采用的技术方案是：一种利用尾矿泥和高铁拜耳法赤泥制备炼钢无氟化渣剂的方法，包括以下步骤：
1)将铝土矿选矿后产生的尾矿泥加热干燥，使尾矿泥的含水率≤15％，加热温度100-150℃；
2)将压滤后的赤泥加热干燥，使赤泥的含水率12-20％，加热温度100-150℃，加热后将赤泥破碎为0-3mm粒径的赤泥颗粒；
3)将步骤1)和2)得到的尾矿泥与赤泥颗粒进行混合，混合时以质量计，尾矿泥为5～50份，赤泥颗粒为50-95份；
4)将混合后的物料送至压球机压制成粒径为20-40mm的球体；
5)将所述球体进行加热干燥，使球体含水率≤3％，加热温度150-300℃；
6)加热干燥后通过冷却机冷却到≤80℃即可作为产品进入成品库。
作为本技术方案的优选，所述的铝土矿为堆积型铝土矿。
作为本技术方案的优选，所述步骤1)的加热干燥是回转烘干机。
作为本技术方案的优选，所述步骤5)的加热干燥是回转烘干机或隧道窑式烘干机。
作为本技术方案的优选，所述步骤5)的加热干燥是用热风炉产生的烟气作为热源，热风炉由天然气或燃煤作为燃料。
作为本技术方案的优选，所述步骤1)的加热干燥热源是步骤5)的加热干燥后的烟气。
作为本技术方案的优选，所述的加热干燥均在负压环境下进行。
作为本技术方案的优选，所述赤泥是未磁选过的。
本发明还提供一种炼钢无氟化渣剂的使用方法，该方法是在炼钢初期加入无氟化渣剂，加入量为每吨钢加入2-6kg无氟化渣剂。
本发明和现有技术相比，有如下技术效果：
1、实现了尾矿泥和赤泥的规模化综合利用，扩展了炼钢辅料的生产途径，有效解决了赤泥固废的堆放和污染的问题。
2、本发明基于所增加的三氧化二铝、氧化钠等元素，扩大了氧化钙、二氧化硅、氧化铁三元相图的液相区，易于快速形成低熔点的炉渣。
3、本发明实现了铁水预处理过程的有效脱磷、脱硫，在半钢条件下，脱磷率达80％以上。此外，炼钢终点渣中(FeO％)含量可控至14％以下。
4、本发明不需经过烧结或焙烧造粒，生产成本较低，无三废污染，环境友好。
5、本发明实现了顾客、铝土矿矿山、氧化铝生产厂的固废环保处理，取得多方共赢的良性效果，利国利民利企。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做详细的说明。
实施例1
如图1所示，本发明提供的一种利用尾矿泥和高铁拜耳法赤泥制备炼钢无氟化渣剂的方法，包括以下步骤：
1)将堆积型铝土矿选矿后产生的尾矿泥送至回转烘干机进行加热干燥，使尾矿泥的含水率为15％，加热温度100℃；
2)将压滤后的赤泥送至回转烘干机进行加热干燥，使赤泥的含水率12％，加热温度150℃，加热后将赤泥用破碎机破碎为3mm粒径的赤泥颗粒；
3)将步骤1)和2)得到的尾矿泥与赤泥颗粒进行混合，混合时以质量计，尾矿泥为50份，赤泥颗粒为80份；
4)将混合后的物料送至压球机压制成粒径为20mm的球体；
5)将所述球体送至回转烘干机进行加热干燥，使球体含水率为3％，加热温度150℃；
6)加热干燥后通过冷却机冷却到80℃即可作为产品进入成品库。
本实施例得到的化渣剂主要成分如下：
Fe2O3:30-37％；Al2O3:24.5-30％；SiO2:10.25-17.5％；CaO：3.25-7.5％；NaO：1-2.5％；TiO：3-5％；S(硫)≤0.07％，P(磷)≤0.06％。
实施例2
如图1所示，本发明所采用的技术方案是：一种利用尾矿泥和高铁拜耳法赤泥制备炼钢无氟化渣剂的方法，包括以下步骤：
1)将铝土矿选矿后产生的尾矿泥送至回转烘干机进行加热干燥，使尾矿泥的含水率为10％，加热温度150℃；
2)将压滤后的赤泥送至回转烘干机进行加热干燥，使赤泥的含水率20％，加热温度100℃，加热后将赤泥破碎为1mm粒径的赤泥颗粒；
3)将步骤1)和2)得到的尾矿泥与赤泥颗粒进行混合，混合时以质量计，尾矿泥为5份，赤泥颗粒为95份，两者经过自动配料机控制配比混合。
4)将混合后的物料送至压球机压制成粒径为40mm的球体；
5)将所述球体送至隧道窑式烘干机进行加热干燥，使球体含水率为1％，加热温度300℃；
6)加热干燥后通过冷却机冷却到70℃即可作为产品进入成品库。
本实施例得到的化渣剂主要成分如下：
Fe2O3:43.5-54.1％；Al2O3:11.45-16.5％；SiO2:5.98-10.75％；CaO：6.18-14.25％；NaO：2-5％；TiO：4-7％；S(硫)≤0.09％，P(磷)≤0.08％。
实施例3
如图1所示，本发明所采用的技术方案是：一种利用尾矿泥和高铁拜耳法赤泥制备炼钢无氟化渣剂的方法，包括以下步骤：
1)将铝土矿选矿后产生的尾矿泥送至回转烘干机进行加热干燥，使尾矿泥的含水率为12％，加热温度120℃；
2)将压滤后的赤泥送至回转烘干机进行加热干燥，使赤泥的含水率15％，加热温度130℃，加热后将赤泥破碎为2mm粒径的赤泥颗粒；
3)将步骤1)和2)得到的尾矿泥与赤泥颗粒进行混合，混合时以质量计，尾矿泥为45份，赤泥颗粒为95份，两者经过自动配料机控制配比混合。
4)将混合后的物料送至压球机压制成粒径为30mm的球体；
5)将所述球体送至隧道窑式烘干机进行加热干燥，使球体含水率为2％，加热温度200℃；
6)加热干燥后通过冷却机冷却到50℃即可作为产品进入成品库。
本发明在具体实施时，加热干燥是用热风炉产生的烟气作为热源，热风炉由天然气或燃煤作为燃料。步骤1)的加热干燥热源是步骤5)的加热干燥后的烟气，即热风炉的烟气经过步骤5)的加热干燥后继续到达步骤1)的回转烘干机对尾矿泥进行加热，，以利于节能，加热干燥均在负压环境下进行。步骤2)中的赤泥是未磁选过的。
本发明在具体实施时，破碎和各转运工序的节点上均设置收尘装置，收尘装置设置风机，收尘装置可以采用布袋收尘装置，热风炉采用燃煤作用燃料时则是需要进行脱硫脱硝处理，达标后进行排放。
本发明还对制成的炼钢无氟化渣剂提供了一种使用方法，该方法是在炼钢初期加入无氟化渣剂，加入量为每吨钢加入2-6kg无氟化渣剂。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种利用尾矿泥和高铁拜耳法赤泥制备炼钢无氟化渣剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将铝土矿选矿后产生的尾矿泥加热干燥，使尾矿泥的含水率≤15%，加热温度 100-150℃，所述的铝土矿为堆积型铝土矿；
2）将压滤后的赤泥加热干燥，使赤泥的含水率 12-20%，加热温度 100-150℃，加热后将赤泥破碎为0-3mm 粒径的赤泥颗粒，所述赤泥是未磁选过的；
3）将步骤 1）和 2）得到的尾矿泥与赤泥颗粒进行混合，混合时以质量计，尾矿泥为5-50 份，赤泥颗粒为50-95份；
4）将混合后的物料送至压球机压制成粒径为20-40mm 的球体；
5）将所述球体进行加热干燥，使球体含水率≤3%，加热温度150-300℃ ；加热干燥是回转烘干机或隧道窑式烘干机；
6）加热干燥后通过冷却机冷却到≤80℃即可作为产品进入成品库；所述的加热干燥均在负压环境下进行。
2.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于：所述步骤 1）的加热干燥是回转烘干机。
3.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于：所述步骤 5）的加热干燥是用热风炉产生的烟气作为热源，热风炉由天然气或燃煤作为燃料。
4.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于：所述步骤 1）的加热干燥热源是步骤 5）的加热干燥后的烟气。
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