一種煉鐵熔渣直接轉化的微晶陶瓷液及生產方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于冶金技術生產領域，涉及煉鐵工藝和微晶陶瓷液的生產方法，尤其涉 及一種煉鐵熔渣直接轉化的微晶陶瓷液及生產方法。
【背景技術】
[0002] 基于中國鐵礦資源的現狀，采用傳統的資源利用模式已經遠遠不能滿足鋼鐵工業 對鐵礦原料的需求，目前鋼鐵工業對現有資源的整體綜合利用程度不高，大量煉鐵熔渣，以 及低貧、弱磁性難選鐵礦石(三氧化二鐵)，由于受傳統技術的制約或經濟方面的原因，這部 分資源長期未能得到有效的利用。因此，立足于從資源開發利用到廢物的整體利用，是彌補 鐵礦資源缺口、進而實現礦山、冶金行業可持續發展和經濟、社會協調發展的有效途徑。
[0003] 傳統的低貧難選鐵礦石選礦效果差、直接冶煉經濟性不好，而利用冶煉爐渣生產 水泥、道路磚等產品附加值不高。現有的煉鐵工藝是把開采出來的鐵礦石，經過破碎-球 磨粉碎-磁選富集-燒結成球-配料之后，才可以進入高爐冶煉，需消耗大量的能量；而且， 為了便于磁選富集，通常選用含鐵量較高的富鐵礦，對于貧鐵礦，往往因為加工成本高，而 被放棄。現有的煉鐵渣處理方法，通常用于制備微晶玻璃，先把高溫熔融鐵渣用水冷卻，粉 碎，然后依據測定的鐵渣的化學成分，按照微晶玻璃的配方組成添加相應的礦物原料和晶 核劑，再高溫熔融，制成產品。這種方法的不足之處是，對高溫熔融鐵渣進行水冷時，不僅排 放大量的蒸汽；而且水解的氟、磷、硫以及重金屬化合物會隨水一起污染環境。更重要的是， 鐵渣從高溫冷卻到常溫，又從常溫加熱到高溫，需要消耗大量能源。
[0004] 針對上述問題，如果能夠在煉鐵時，先加入晶核劑，大比重的鐵液在冶煉中分離出 可作為煉鋼原料的生鐵的同時，將剩余的高溫熱熔渣直接作為微晶陶瓷液加工成可利用的 產品，將有望克服傳統的單一生產或加工過程所面臨的技術或經濟難題，從而達到對這些 資源進行整體綜合利用和實現行業可持續發展的目的。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的在于，針對現有技術存在的上述缺點，通過改進煉鐵工藝，提供一種 煉鐵熔渣直接轉化的微晶陶瓷液，本發明微晶陶瓷液，優化了組分配比，且本發明通過晶核 劑引入了組分F、WC和Cr203，降低了對后續加工的工藝要求，其晶化成型溫度要求低時間 短，各項產品性能均有提高，通過在冶煉熔化前把晶核劑加到煉鐵爐中去，煉鐵后的熱熔 渣，直接作為微晶陶瓷液生產出微晶陶瓷的產品，充分利用煉鐵中蘊含的高溫熱量，既可降 低40~60%的生產成本，又能減少環境的污染。
[0006] 本發明還提供了上述微晶陶瓷液的生產方法，本發明方法原料選擇范圍寬，適用 于處理各種類型的鐵礦石，且生產成本低，工藝簡單，節能環保。
[0007] 本發明一種煉鐵熔渣直接轉化的微晶陶瓷液，包含以下重量百分含量的基礎組 分：Si02 45 ~55%、CaO10 ~20%、MgO4 ~8%、A1203 6 ~15% 和Fe203 4 ~20%，同時含有 F0? 5~2. 0%、WC0? 4~1. 0%、Cr203 1. 0~2. 0% ;所述的微晶陶瓷液，在晶化溫度850~ 920°C和結晶時間40~60min的工藝條件下，晶化得微晶陶瓷產品。
[0008] 本發明一種煉鐵熔渣直接轉化的微晶陶瓷液的生產方法，技術方案為：測定鐵礦 石和煉鐵輔料中各成分的含量，其中煉鐵輔料為白云石、螢石和焦炭，根據微晶陶瓷液中基 礎組分二氧化娃（Si02)、氧化興（CaO)、氧化鎂（MgO)、三氧化二錯（A1203)和三氧化二鐵 (Fe203)的含量，計算配料組成，并確定需添加的晶核劑的各組分含量，使鐵礦石、煉鐵輔料 和晶核劑中的510 2、0&0、1%031203和？6 203總含量與微晶陶瓷液相符合；然后將鐵礦石、煉 鐵輔料和晶核劑共同投入高爐熔煉，分離出生鐵，至Fe203殘留量占鐵渣總重量的20%以內 時，高爐排出的煉鐵熱熔渣，即為本發明微晶陶瓷液。
[0009] 本發明煉鐵熔渣直接轉化的微晶陶瓷液的生產方法，所用到的原料重量份組成 為：鐵礦石100份、白云石5~15份、螢石3~8份、焦炭份30~35和晶核劑6~10份。
[0010] 本發明中為便于配料計算，在檢測時將各原料中的硅、鈣、鎂、鋁和鐵元素均換算 成Si02、Ca0、MgO、A1203和Fe203的含量來表示。
[0011] 所述的鐵礦石包含以下重量百分含量的組分：Si02 30~40%、CaO2~10%、MgO 2 ~10%、A1203 4 ~10% 和Fe203 彡 30%。
[0012] 所述的煉鐵輔料中，白云石的礦物組成主要是碳酸鈣和碳酸鎂，另外還含有40% 以上的二氧化碳，螢石的礦物組成主要是50~70%的二氟化鈣（CaF2)，以Si02、CaO、MgO 、A1203和Fe20jtJ含量來表不為： 白云石包含以下重量百分含量的組分：Si02 1~4%、CaO26~30%、MgO18~22%和A1203 0 ~3% ; 螢石包含以下重量百分含量的組分：Si02 10~30%、CaO45~65%、A1203 2~15%和F25 ~35% ; 焦炭：固定碳重量百分含量為80~86%，灰分包含以下重量百分含量的組分：Si02 40 ~50%、CaO0 ~1%、MgO3 ~8%、A1203 25 ~35%、和Fe203 18 ~25%。
[0013] 晶核劑由下述重量百分含量的原料制成：碳化鎢（WC) 5~10%、三氧化二鉻 (Cr203) 15 ~25%、Si02 20 ~30%、CaO5 ~10%、MgO5 ~10%、A1203 10 ~20% 和Fe203 15 ~25%。 所述的晶核劑粒徑為20~50mm，制備方法為取粒度在0. 074~0. 1mm的各原料，混合 均勻，添加重量為25~35%的硅酸鈉水溶液，攪拌粒化成球，成球粒徑為20~50mm。
[0014] 所述的硅酸鈉水溶液即水玻璃，優選模數3. 2,波美度40 ; 所述的鐵礦石、白云石和螢石粒度為80~120mm，焦炭粒度為70~140mm。
[0015] 根據上述方法，根據微晶陶瓷液包含的各成分含量計算得到鐵礦石、煉鐵輔料和 晶核劑的各主要成分用量后，按重量份配比稱取各原料，共同投入高爐熔煉，加熱到1500°C 左右，使原料熔化為化學均勻的玻璃液，在還原性介質焦炭的作用下，玻璃液中的氧化鐵被 還原成鐵水分離出來，并借助重力分離作用沉淀到熔體的底部，從而得到可作為煉鋼原料 的生鐵，當鐵渣(從玻璃液中分離出鐵水的渣）中殘留的Fe203，在鐵渣總重量的20%以內時， 高爐內剩余物料即為微晶陶瓷液，用天然氣和電輔助加熱到1420~1450