一种利用稻壳灰提升高铁转炉钢渣中铁的还原效率的方法技术

本发明专利技术涉及转炉钢渣综合应用技术领域，尤其涉及一种利用稻壳灰提升高铁转炉钢渣中铁的还原效率的方法。所述高铁转炉钢渣的处理方法，包括：向高铁转炉钢渣中加入稻壳灰、氧化硅和氧化铝，进行还原反应。本发明专利技术的处理方法，以农业废弃物稻壳灰作为还原材料，将高铁转炉钢渣中的铁还原出来；以氧化硅和氧化铝作为调质剂，调节高铁转炉钢渣的碱度和硅铝比，使渣铁更易分离；同时确定了与上述物料相适配的还原反应条件及冷却方式。经该方法对高铁转炉钢渣进行还原重构，铁还原率可达80％以上。铁还原率可达80％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种利用稻壳灰提升高铁转炉钢渣中铁的还原效率的方法


[0001]本专利技术涉及转炉钢渣综合应用
，尤其涉及一种利用稻壳灰提升高铁转炉钢渣中铁的还原效率的方法。

技术介绍

[0002]转炉钢渣是使用转炉炼钢时加入的造渣剂与钢水中的杂质、炉衬形成的以硅酸盐、铁酸盐等为主要成分的固体废物。随着钢铁行业的不断发展，其产量也在不断增加。然而，受转炉炼钢原矿化学成分、炼钢工艺的影响，部分转炉钢渣中铁含量较高，严重影响了其工作性能；因此，需要对其成分进行重构后才可广泛应用。
[0003]转炉吹炼过程造成了转炉钢渣中的铁以金属铁珠或者小颗粒的形式存在。在炉底高速氧气射流冲击下，一方面，一部分颗粒偏大的铁液，凝固或者以液态形式存在，在重力作用下重新跌落，跌落过程中，一部分停留在渣中，另一部分停留在熔池上方加入渣料形成的钢渣中；另一方面，氧气射流冲击区域的铁液被氧气射流撕裂成金属液滴，在熔池内强烈的碳氧反应作用下冲入渣中与钢渣相互混合，形成乳化液。这些进入渣中的金属铁液或铁珠随着转炉继续，一部分会重新进入熔池，一部分会留在钢渣中，在转炉倒渣过程中随钢渣进入渣罐，所以转炉钢渣中存在着部分金属铁珠。
[0004]稻壳是稻米加工过程中数量最大的农业副产品，但稻壳灰利用率较低，弃置烧毁造成极大的资源浪费和经济损失。
[0005]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种利用稻壳灰提升高铁转炉钢渣中铁的还原效率的方法。
[0007]具体地，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术提供一种高铁转炉钢渣的处理方法，包括：向高铁转炉钢渣中加入稻壳灰，进行还原反应；
[0009]所述高铁转炉钢渣中，FeO
x
的含量大于40％；
[0010]所述稻壳灰的添加量按照公式I计算，所述公式I如下：
[0011]G
(稻壳灰)
＝[8.33R1+11.25R2+10.34R3]÷
R4ꢀꢀꢀꢀ
I；
[0012]其中，G
(稻壳灰)
为理论上每100g高铁转炉钢渣中需添加稻壳灰的质量；R1为高铁转炉钢渣中FeO的质量百分比；R2为高铁转炉钢渣中Fe2O3的质量百分比；R3为高铁转炉钢渣中Fe3O4的质量百分比；R4为稻壳灰的烧失量。
[0013]本专利技术发现，铁含量较高的转炉钢渣，并且该转炉钢渣呈现出较高的四元碱度系数和较高的SiO2/Al2O3质量比，该类转炉钢渣中存在大量的FeO
x
等可还原出铁的氧化物。
[0014]本专利技术还发现，稻壳灰中含有炭质及硅铝质成分，利用稻壳灰中炭质成分有望实现铁还原；高铁转炉钢渣可以通过添加稻壳灰来进行铁的还原和分离；即，向高铁转炉钢渣
中加入特定质量的稻壳灰，可将高铁转炉钢渣中的铁还原出来，而稻壳灰的添加比例主要通过稻壳灰中的炭含量及还原组分进行调节。
[0015]作为优选，所述稻壳灰的含炭量>50％；当所述稻壳灰的含炭量大于50％时，更有利于将高铁转炉钢渣中的铁还原出来。
[0016]作为优选，所述高铁转炉钢渣中，四元碱度>2.0且m(SiO2)/m(Al2O3)>2.5。
[0017]转炉炼钢过程中，由于氧气的进入使得钢渣中含有10％～30％左右的FeO
x
(目前研究的钢渣铁含量多在这个范围内)，然而，一些特殊种类的钢渣中FeO
x
含量可以达到40％～50％；当铁含量升高，FeO
x
的存在形式会发生改变。具体而言，当钢渣中FeO含量升高后，钢渣的熔点会降低，渣的流动性会变好，但Fe2O3和Fe3O4随着铁含量的升高，比例也会增加，这将会大大提高钢渣的熔点，降低流动性。进而本专利技术发现，通过对高铁转炉钢渣的碱度及硅铝比的调整可以在还原铁的同时，提升高铁转炉钢渣在高温时的流动性，使铁更易沉降，将转炉钢渣中多余的Fe分离出来。
[0018]进一步地，所述处理方法还包括：向所述高铁转炉钢渣中加入调质剂；所述调质剂为氧化硅和氧化铝。
[0019]更进一步地，以所述高铁转炉钢渣的质量为基准，所述氧化硅和氧化铝的添加量按照公式II计算，所述公式II如下：
[0020][0021]其中，m
x
为100g高铁转炉钢渣中各成分的质量；M
x
为稻壳灰中各成分含量的百分数；x为添加氧化硅的百分数；y为添加氧化铝的百分数。
[0022]本专利技术中，通过添加氧化硅和氧化铝可对高铁转炉钢渣进行成分调质。
[0023]作为优选，所述还原反应在700～1500℃下进行。
[0024]进一步地，所述还原反应的条件为：从700℃升温至1500℃，保温35～45min。
[0025]在具体的实施方式中，将高温炉炉膛温度升至700℃时，再将装有高铁转炉钢渣、稻壳灰、氧化硅和氧化铝的碳化硅坩埚放入炉中，升温至1500℃，保温40min。
[0026]更进一步地，升温速率为8～12℃/min。
[0027]作为优选，所述处理方法还包括：将还原反应后的熔体倒入水中进行水淬冷却；所述水的温度为10～30℃。
[0028]作为本专利技术的较佳技术方案，所述处理方法包括如下步骤：
[0029](1)将高铁转炉钢渣、稻壳灰、氧化硅和氧化铝混合后，从700℃以8～12℃/min的速率升温至1500℃，保温35～45min；
[0030]所述高铁转炉钢渣中，FeO
x
的含量大于40％，四元碱度>2.0且m(SiO2)/m(Al2O3)>2.5；所述稻壳灰的含炭量>50％；
[0031]所述稻壳灰的添加量按照公式I计算，所述公式I如下：
[0032]G
(稻壳灰)
＝[8.33R1+11.25R2+10.34R3]÷
R4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
I；
[0033]其中，G
(稻壳灰)
为理论上每100g高铁转炉钢渣中需添加稻壳灰的质量；R1为高铁转炉钢渣中FeO的质量百分比；R2为高铁转炉钢渣中Fe2O3的质量百分比；R3为高铁转炉钢渣中Fe3O4的质量百分比；R4为稻壳灰的烧失量；
[0034]以所述高铁转炉钢渣的质量为基准，所述氧化硅和氧化铝的添加量按照公式II计算，所述公式II如下：
[0035][0036]其中，m
x
为100g高铁转炉钢渣中各成分的质量；M
x
为稻壳灰中各成分含量的百分数；x为添加氧化硅的百分数；y为添加氧化铝的百分数；
[0037](2)将步骤(1)得到的熔体倒入10～30℃的水中，进行水淬冷却，干燥后进行渣铁分离。
[0038]在上述技术方案中，物质的添加量均应根据被改善转炉钢渣的化学组成进行调整。
[0039]本专利技术中，稻壳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高铁转炉钢渣的处理方法，其特征在于，包括：向高铁转炉钢渣中加入稻壳灰，进行还原反应；所述高铁转炉钢渣中，FeO
x
的含量大于40％；所述稻壳灰的添加量按照公式I计算，所述公式I如下：G
(稻壳灰)
＝[8.33R1+11.25R2+10.34R3]
÷
R4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
I；其中，G
(稻壳灰)
为理论上每100g高铁转炉钢渣中需添加稻壳灰的质量；R1为高铁转炉钢渣中FeO的质量百分比；R2为高铁转炉钢渣中Fe2O3的质量百分比；R3为高铁转炉钢渣中Fe3O4的质量百分比；R4为稻壳灰的烧失量。2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述稻壳灰的含炭量>50％。3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，所述高铁转炉钢渣中，四元碱度>2.0且m(SiO2)/m(Al2O3)>2.5。4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，还包括：向所述高铁转炉钢渣中加入调质剂；所述调质剂为氧化硅和氧化铝。5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，以所述高铁转炉钢渣的质量为基准，所述氧化硅和氧化铝的添加量按照公式II计算，所述公式II如下：其中，m
x
为100g高铁转炉钢渣中各成分的质量；M
x
为稻壳灰中各成分含量的百分数；x为添加氧化硅的百分数；y为添加氧化铝的百分数。6.根据权利要求1～5任一项所述的处理方法，其特征在于，所述还原反应在700～1500℃下进行。7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述还原反应的条件为：从700℃升温...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚丽，胡禧礴，魏宇辰，姚羽涵，马骥堃，裴天蕊，韩磊，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：