一种基于铵浸电炉渣残渣为原料的硅铝铁合金及其制备方法

摘要

本发明涉及一种基于铵浸电炉渣残渣为原料的硅铝铁合金及其制备方法。其技术方案是：先将电炉钢渣在微波场中用氯化铵溶液浸出1~3小时，过滤，得到含钙离子的浸出液和铵浸电炉渣残渣；在浸出液中通入CO

说明书

技术领域

本发明属于硅铝铁合金技术领域。尤其涉及一种基于铵浸电炉渣残渣为原料的硅铝铁合金及其制备方法。

背景技术

2014年，我国电炉钢年产量已达8.47千万吨，同时伴随有大量的二氧化碳和电炉钢渣的产生，在可预见的未来，电炉炼钢占钢铁总产量的比例将持续增加。二氧化碳带来的温室效应，致使冰川融化、自然生态退化和自然灾害频发，直接威胁着部分地域人类的生存发展。同时，大量的电炉渣堆放不仅占用土地，而且容易使土地盐碱化，将这些炉渣用于水泥、建筑保温材料，其附加值较低，并且由于电炉渣的主要成分是碱土金属氧化物（如CaO，MgO等），它们在空气中极易吸潮从而在使用中产生机械膨胀导致紧固结构失效。为了同时解决或减缓二氧化碳产生的温室效应和钢渣产生的环境及效益问题，近年来，通过化学反应使二氧化碳与钢渣反应生成可长期保存、对环境无害的碳酸盐矿物成为研究热点并取得了一定的进展，其中采用氯化铵溶液从钢渣中浸取钙元素，然后将含钙浸出液与二氧化碳反应产生有商业价值的碳酸钙产品，这种间接碳酸化工艺被认为最有前途的生产工艺。但该工艺浸出阶段存在从钢渣中浸出钙离子的效率不高，浸出后铵浸电炉渣残渣又成为二次固体废弃物的问题亟待解决。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种基于铵浸电炉渣残渣为原料的硅铝铁合金的制备方法，该方法既能解决电炉渣铵浸残渣无法利用而大量堆放污染环境的问题，又能利用电炉渣铵浸残渣制备硅铝铁合金，所制备的基于铵浸电炉渣残渣为原料的硅铝铁合金具有较高的质量和稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：其特征在于所述制备方法是：

1）先将粒度<74μm的电炉钢渣在微波场中用1~4mol/L的氯化铵溶液浸出1~3小时，过滤，得到含钙离子的浸出液和铵浸电炉渣残渣；然后在所述浸出液中通入CO₂，得到碳酸钙副产品。

2）将35~40wt%的所述铵浸电炉渣残渣、32~37wt%的铝土矿、5~8wt%的硅石、18~19wt%的还原焦炭和2~4wt%的萤石混合，得到混合料。再按所述混合料与水的质量比为100∶6~10配料，混合均匀，压制成型，干燥；然后在1950~2200℃条件下保温120~240min，制得基于铵浸电炉渣残渣为原料的硅铝铁合金。

所述电炉钢渣的化学成分是：SiO₂为11~14wt%；Al₂O₃为3~5wt%；Fe₂O₃为22.5~29wt%；CaO为39~45wt%；MgO为8~10wt%；Mn为0.90~1.3wt%；P为0.3~0.5wt%；S为0.08~0.2wt%。

所述铵浸电炉渣残渣成分及其含量为：SiO₂为15~28wt%，Fe₂O₃为35~48wt%，Al₂O₃为7~12wt%，CaO为5~12wt%。

所述铝土矿的Al₂O₃含量≥72>

所述还原焦炭的C含量≥85wt%，粒度<1mm。

所述硅石的粒度<1mm。

所述萤石的粒度<1mm。

压制成型的压强为8~15MPa。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

现有技术用氯化铵溶液从电炉钢渣浸出钙离子，然后含钙浸出液通入CO₂，得到碳酸钙副产品，这种技术虽能就地同时处理钢厂产生的二氧化碳和电炉钢渣，但钙离子的浸出效率低；本发明采用微波强化钙离子浸出的方法，能够有效地提高钙离子的浸出效率并缩短浸出时间。

本发明提供了一种基于铵浸电炉渣残渣为原料的硅铝铁合金及其制备方法，本发明根据电炉渣铵浸残渣的粒度细小无需研磨，铁、铝、硅元素含量大的特点，既能解决电炉渣铵浸残渣无法利用而大量堆放污染环境的问题，又能合理利用电炉渣铵浸残渣生产硅铝铁合金，所生产硅铝铁合金具有较高的质量和稳定性，为电炉渣的综合利用提供新的途径。

本发明制备的基于铵浸电炉渣残渣为原料的硅铝铁合金；Al≥25wt%；Si≥25wt%；Mn≤0.15wt%；C≤0.15wt%；P≤0.02wt%；S≤0.02wt%。符合YB/T065-2008中FeAl₂₅Si₂₅硅铝铁合金的标准：Al≥25wt%；Si≥25wt%；Mn≤0.4wt%；C≤0.2wt%；P≤0.02wt%；S≤0.03wt%。

因此，本发明既能解决电炉渣铵浸残渣无法利用而大量堆放污染环境的问题，又能合理利用电炉渣铵浸残渣生产有商业价值的硅铝铁合金，该硅铝铁合金具有较高的质量和稳定性。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，但所描述的实例只是本发明的一部分实施例，并非对其保护范围的限制，在本领域没有创造性劳动下获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为避免重复叙述，先将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：

所述电炉钢渣的化学成分是：SiO₂为11~14wt%；Al₂O₃为3~5wt%；Fe₂O₃为22.5~29wt%；CaO为39~45wt%；MgO为8~10wt%；Mn为0.90~1.3wt%；P为0.3~0.5wt%；S为0.08~0.2wt%。

所述铵浸电炉渣残渣成分及其含量为：SiO₂为15~28wt%，Fe₂O₃为35~48wt%，Al₂O₃为7~12wt%，CaO为5~12wt%。

所述铝土矿的Al₂O₃含量≥72>

所述还原焦炭的C含量≥85wt%，粒度<1mm。

所述硅石的粒度<1mm。

所述萤石的粒度<1mm。

实施例1

一种基于铵浸电炉渣残渣为原料的硅铝铁合金及其制备方法。本实施例所述制备方法是：

1）先将粒度<74μm的电炉钢渣在微波场中用1~4mol/L的氯化铵溶液浸出1~3小时，过滤，得到含钙离子的浸出液和铵浸电炉渣残渣；然后在所述浸出液中通入CO₂，得到碳酸钙副产品。

2）将35~38wt%的所述铵浸电炉渣残渣、34~37wt%的铝土矿、6~8wt%的硅石、18~19wt%的还原焦炭和3~4wt%的萤石混合，得到混合料。再按所述混合料与水的质量比为100∶6~8配料，混合均匀，压制成型，干燥；然后在2050~2200℃条件下保温120~180min，制得基于铵浸电炉渣残渣为原料的硅铝铁合金。

本实施例所述压制成型的压强为10~15MPa。

本实施例制备的基于铵浸电炉渣残渣为原料的硅铝铁合金；Al≥27wt%；Si≥27wt%；Mn≤0.15wt%；C≤0.15wt%；P≤0.02wt%；S≤0.02wt%。

实施例2

一种基于铵浸电炉渣残渣为原料的硅铝铁合金及其制备方法。本实施例所述制备方法是：

1）先将粒度<74μm的电炉钢渣在微波场中用1~4mol/L的氯化铵溶液浸出1~3小时，过滤，得到含钙离子的浸出液和铵浸电炉渣残渣；然后在所述浸出液中通入CO₂，得到碳酸钙副产品。

2）将37~39wt%的所述铵浸电炉渣残渣、32~35wt%的铝土矿、6~7wt%的硅石、18~19wt%的还原焦炭和2~3wt%的萤石混合，得到混合料。再按所述混合料与水的质量比为100∶7~10配料，混合均匀，压制成型，干燥；然后在1950~2100℃条件下保温180~240min，制得基于铵浸电炉渣残渣为原料的硅铝铁合金。

本实施例所述压制成型的压强为8~13MPa。

本实施例制备的基于铵浸电炉渣残渣为原料的硅铝铁合金；Al≥25wt%；Si≥27wt%；Mn≤0.15wt%；C≤0.15wt%；P≤0.02wt%；S≤0.02wt%。

实施例3

一种基于铵浸电炉渣残渣为原料的硅铝铁合金及其制备方法。本实施例所述制备方法是：

1）先将粒度<74μm的电炉钢渣在微波场中用1~4mol/L的氯化铵溶液浸出1~3小时，过滤，得到含钙离子的浸出液和铵浸电炉渣残渣；然后在所述浸出液中通入CO₂，得到碳酸钙副产品。

2）将38~40wt%的所述铵浸电炉渣残渣、33~36wt%的铝土矿、5~7wt%的硅石、18~19wt%的还原焦炭和2~3wt%的萤石混合，得到混合料。再按所述混合料与水的质量比为100∶6~9配料，混合均匀，压制成型，干燥；然后在2000~2150℃条件下保温150~210min，制得基于铵浸电炉渣残渣为原料的硅铝铁合金。

本实施例所述压制成型的压强为9~14MPa。

本实施例制备的基于铵浸电炉渣残渣为原料的硅铝铁合金；Al≥27wt%；Si≥25wt%；Mn≤0.15wt%；C≤0.15wt%；P≤0.02wt%；S≤0.02wt%。

本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：

现有技术用氯化铵溶液从电炉钢渣浸出钙离子，然后含钙浸出液通入CO₂，得到碳酸钙副产品，这种技术虽能就地同时处理钢厂产生的二氧化碳和电炉钢渣，但钙离子的浸出效率低；本具体实施方式采用微波强化钙离子浸出的方法，能够有效地提高钙离子的浸出效率并缩短浸出时间。

本具体实施方式提供了一种基于铵浸电炉渣残渣为原料的硅铝铁合金及其制备方法，本具体实施方式根据电炉渣铵浸残渣的粒度细小无需研磨，铁、铝、硅元素含量大的特点，既能解决电炉渣铵浸残渣无法利用而大量堆放污染环境的问题，又能合理利用电炉渣铵浸残渣生产硅铝铁合金，所生产硅铝铁合金具有较高的质量和稳定性，为电炉渣的综合利用提供新的途径。

本具体实施方式制备的基于铵浸电炉渣残渣为原料的硅铝铁合金；Al≥25wt%；Si≥25wt%；Mn≤0.15wt%；C≤0.15wt%；P≤0.02wt%；S≤0.02wt%。符合YB/T065-2008中FeAl₂₅Si₂₅硅铝铁合金的标准：Al≥25wt%；Si≥25wt%；Mn≤0.4wt%；C≤0.2wt%；P≤0.02wt%；S≤0.03wt%。

因此，本具体实施方式既能解决电炉渣铵浸残渣无法利用而大量堆放污染环境的问题，又能合理利用电炉渣铵浸残渣生产有商业价值的硅铝铁合金，该硅铝铁合金具有较高的质量和稳定性。