專利名稱：利用熔融爐渣生產還原石材原料的方法
技術領域：
本發明涉及無機非金屬材料領域，更具體地講，特別涉及一種利用熔融爐渣生產還原石材原料的方法。
背景技術：
鋼鐵冶金中的廢渣產量大、綜合利用難，已經開始嚴重危害環境、制約行業發展。 現在對這些廢渣的處理路線是1500-1600攝氏度的爐渣出爐后，用水冷卻(生產上謂之水淬)，然后撈渣、干燥、制粉，用于水泥生產，這個工藝只能處理部分廢渣，重要的是處理過程產生廢水、廢氣，高爐渣所含有的大量顯熱不僅被浪費，而且成為危害環境的因素。現在高爐渣綜合利用方面的生產和研究都是針對上述水淬后的廢渣，沒有辦法解決廢渣冷卻對新鮮水的消耗，不能很好的利用熔渣所含的熱能，而且產生二次廢物，也沒有能力消化所有廢渣。因此，亟待一種可以將大量爐渣變廢為寶的方法。

發明內容
本發明的目的在于提供一種利用熔融爐渣生產還原石材原料的方法。為了實現上述目的，本發明提供了一種利用熔融爐渣生產還原石材原料的方法， 其特征在于，所述方法包括的步驟有將熔融爐渣的溫度控制在1400°C -1500°C，進行控溫鑄造成型；使鑄塊在800°C -1000°C的溫度下，在非還原氣氛下保溫1-5小時，然后在 2-5小時內逐漸降到室溫，得到還原石材原料。更具體地將，降溫速度優選地可為每分鐘 1. 5-10°C。在本發明的實施例中，在控溫鑄造步驟之前，使熔融爐渣進入保溫調質池且將所述爐渣的溫度保持在1450°C -1600°C，并根據制品要求對熔融爐渣進行成分和/或顏色的調整。在本發明的實施例中，所述熔融爐渣的成分可為10-40wt% Al203>5-25wt% MgO, 10-50wt% Si02U0-40wt% Ca0、0. l-5wt% TiO2,0. l-5wt% Fe0、0. l-5wt% MnO。在本發明的實施例中，粘度調整劑可為粘土、瓷土、磁石、陶土、長石和石英砂中的至少一種，其加入量為熔融爐渣加入量的0-10Wt%。顏色調整劑可為Ti、Cr、Ni、Cu、C0Je 的氧化物、含有所述氧化物的礦石粉末和工業廢料(例如氧化鋁生產中產出的赤泥)中的至少一種，其加入量為熔融爐渣加入量的0-5wt%。在本發明的實施例中，在鑄造成型步驟中，所述熔融爐渣可以在模具中成型，也可以無模具任意成型。在本發明的實施例中，所述熔融爐渣為冶金反應器中直接排放出的熔融爐渣，或者為重熔的爐渣。
具體實施方式
以下，將詳細描述根據本發明的實施例。本發明的實施例提供了一種利用熔融爐渣生產還原石材原料的方法，所述熔融爐渣的組成成分可為:10-40wt % Al203>5-25wt % Mg0U0-50wt % Si02U0-40wt % CaO, 0. l-5wt% TiO2,0. l-5wt% FeO.O. l-5wt% MnO0并且，所述熔融爐渣可為冶金反應器中直接排放出來的熔融爐渣，也可以為重新熔煉的爐渣。根據本發明的方法，可直接利用從高爐中排放出的熔融爐渣，既節省了熔化原料的能耗，又避免了高爐渣水淬冷卻的水資源消耗和二次廢物的產生。在該方法中，可在保溫調質池內將熔融爐渣的溫度控制在1450°C -1600°C。根據制品硬度、密度、顏色等要求，可對熔融爐渣進行調質處理或不進行任何處理，其中，所述調質處理包括成分和/或顏色的調整。更具體地講，成分調整劑可為粘土、瓷土、磁石、陶土、長石和石英砂中的至少一種，其加入量為熔融爐渣加入量的O-IOwt^ ；顏色調整劑可為Ti、Cr、Ni、Cu、Co、Fe的氧化物(例如TiO2, Cr2O3、NiO, CuO、Cu2O、CoO、FeO、Fe2O3等)、含有這些氧化物的礦石粉末和工業廢料(例如氧化鋁生產中產出的赤泥)中的至少一種，加入量為熔融爐渣加入量的
0-5wt%。接下來，調質過或未經調質的熔融爐渣的溫度控制在1400°C -1500°C下進行控溫鑄造成型。更具體地講，在控溫鑄造成型的過程中，可以在模具中鑄造成型，也可以無模具鑄造成型。當需要得到具有一定形狀和大小的還原石材原料時，可以在對應形狀和大小的模具中進行鑄造成型。可選地，也可以在空曠的場地中，使熔融爐渣在重力的作用下自然成型，這樣可以制造形狀各異的石材原料，如用于小區、公園等公共場所中的景觀石。具體地講，無論是模具中鑄造成型，還是無模具鑄造成型，均可以根據所需石材原料的用途，添加顏色調整劑來調質顏色。可選地，對于模具中鑄造成型，可以根據所需石材的大小，來選擇相應尺寸和形狀的模具；對于無模具成型，可根據鑄造過程中的流量和流速來控制將所得石材的大小。然后，使鑄造成型后的爐渣在800°C -1000°C的溫度下且在非還原的氣氛下保溫
1-5個小時，然后在2-5個小時內逐漸降到室溫，得到所需的還原石材原料(所謂還原石材是指生產過程有似于火成巖的生成，因此，將最終得到的原料成為“還原石材”)，其中，降溫速度為每分鐘1. 5-10°C。如果降溫速度過快，會容易產生缺陷；如果降溫速度過慢，會影響設備和生產的效率。下面將具體描述本發明的方法的實施例。實施例1選用組成為15wt% Al203>15wt% Mg0,30wt% Si02,35wt% CaOUwt% TiO2,2wt% Fe0,2wt% MnO的熔融爐渣，在1600°C下加入石英砂調整其粘度和成分，其加入量為熔融爐渣加入量的10wt%。在實施例1中，不加顏色調整劑。然后，在1500°C下鑄造成型，使鑄造成型后的爐渣在1000°C的溫度下且在非還原的氣氛下保溫5個小時，然后在10個小時內逐漸降到室溫，制得需要形狀和尺寸的制品。實施例2選用組成為14wt % Al203>17wt % Mg0,28wt % SiO2,32wt % CaOU. 5wt % TiO2, 4wt% Fe0,3. 5wt%Mn0的熔融爐渣，在1450°C不進行成分和顏色的調整，直接鑄造成型，使鑄造成型后的爐渣在800 V的溫度下且在非還原的氣氛下保溫1個小時，然后在2個小時內逐漸降到室溫，制得需要形狀和尺寸的制品。實施例3選用組成為15wt% Al203>15wt% Mg0,30wt% Si02,35wt% CaOUwt% TiO2,2wt% Fe0,2wt% MnO的熔融爐渣，在1500°C下加入磁石調整其粘度和成分，其加入量為熔融爐渣加入量的7wt%。加入氧化鐵紅進行顏色調整，加入量為2wt%。然后，在1400°C下鑄造成型，使鑄造成型后的爐渣在1000。C的溫度下且在非還原的氣氛下保溫3個小時，然后在6個小時內逐漸降到室溫，制得需要形狀和尺寸的制品。實施例4選用組成為14wt % Al203>17wt % Mg0,28wt % SiO2,32wt % CaOU. 5wt % TiO2, 4wt% Fe0,3. 5wt% MnO的熔融爐渣，在1450°C下加入粘土調整其粘度和成分，其加入量為熔融爐渣加入量的5wt%。加入氧化鐵紅進行顏色調整，加入量為5wt%。然后，在1400°C 下鑄造成型，使鑄造成型后的爐渣在900°C的溫度下且在非還原的氣氛下保溫2個小時，然后在4個小時內逐漸降到室溫，制得需要形狀和尺寸的制品。根據本發明實施例的利用熔融爐渣生產還原石材原料的方法有如下優點1)為綜合利用高爐爐渣開創了一條節能、高效的途徑；2)直接利用高爐排放的熔融爐渣，既節省了融化原料的能耗，又避免了高爐渣水淬冷卻的水資源消耗和二次廢物的產生；3)所生產的還原石材原料具有色質穩定、抗磨、耐壓、不剝落、膨脹系數小、收縮率小的特性。本發明不限于上述實施例，在不脫離本發明范圍的情況下，可以進行各種變形和修改。
權利要求
1.一種利用熔融爐渣生產還原石材原料的方法，其特征在于，所述方法包括的步驟有將熔融爐渣的溫度控制在1400°c -1500°c，進行控溫鑄造成型； 使成型的爐渣在800°C -1000°C的溫度下，非還原的氣氛下保溫1-5小時，然后在2-5 小時內逐漸降到室溫，得到還原石材原料。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在控溫鑄造成型步驟之前，使熔融爐渣進入保溫調質池且將所述爐渣的溫度保持在1450°C -1600°C，并根據制品要求對熔融爐渣進行成分和/或顏色的調整。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述熔融爐渣的成分為10-40wt% Al203、5-25wt % Mg0、10-50wt % Si02、10_40wt % Ca0、0. l_5wt % TiO2,0. l_5wt % FeO、 0. l-5wt% MnO0
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，成分調整劑為粘土、瓷土、磁石、陶土、長石和石英砂中的至少一種，其加入量為熔融爐渣加入量的0-10wt%。
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，顏色調整劑為Ti、Cr、Ni、Cu、Co,Fe的氧化物、含有所述氧化物的礦石粉末和工業廢料中的至少一種，其加入量為熔融爐渣加入量的 0-5w t%0
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述顏色調整劑為氧化鋁生產中產出的赤泥或氧化鐵紅。
7.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述控溫鑄造成型步驟中，鑄造成型過程在模具中進行，或無模具鑄造。
8.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述熔融爐渣為冶金反應器中直接排放出的熔融爐渣，或者為重熔的爐渣。
9.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，降溫速度為每分鐘1.5-10°C。
全文摘要
本發明提供了一種利用熔融爐渣生產還原石材原料的方法，所述方法包括的步驟有將熔融爐渣的溫度控制在1400℃-1500℃，進行控溫鑄造成型；使成型的爐渣在800℃-1000℃的溫度下，非還原的氣氛下保溫1-5小時，然后在2-5小時內逐漸降到室溫，得到還原石材原料。本發明為綜合利用高爐渣提供了一種節能、高效的途徑，所生產的還原石材原料具有色質穩定、抗磨、耐壓、不剝落、膨脹系數小、收縮率小的特性。
文檔編號C04B5/06GK102249567SQ201010293048
公開日2011年11月23日 申請日期2010年9月27日 優先權日2010年9月27日
發明者于先進, 宮本奎, 明君, 李月云, 王清濤, 趙昕, 魏振俠 申請人:山東焦化集團有限公司, 山東理工大學