一种炼钢用铝灰脱氧改质剂的制作方法
本发明属于危险固体废弃物铝灰消除污染和实现再资源化循环利用领域，特别涉及一种炼钢用铝灰脱氧改质剂，铝灰造粒后的球团在钢铁冶炼领域作为炼钢用脱氧改质剂应用于钢水脱氧、精炼工艺。
背景技术：
1、熔铸铝行业生产过程中产生漂浮于铝液上的铝灰渣，属于危险固体废弃物中的一种。熔铸铝过程产生的一次铝灰渣经炒铝、磨粉筛分等工序后将大部分金属铝回收后得到的粉状二次铝灰，二次铝灰主要包含三氧化二铝、氮化铝、金属铝和少量的二氧化硅、氧化镁、盐熔剂等，二次铝灰中氮化铝遇水发生化学反应排放出氨气，氨气对环境造成危害，因此二次铝灰中的氮化铝需要被有效的去除。
2、铝灰处理技术主要围绕回收和利用有价值的金属铝及其化合物，去除有害元素，处理方式主要分为火法、湿法和直接造块等，中国专利cn114425556、cn 112607758、cn112680564、cn 216448165等介绍了火法处理铝灰的方法，主要途径是回转窑、反射炉、电炉等高温烧结或熔化设备生产水泥熟料和铝酸钙化渣剂。火法处理采用高温烧结和熔融，主要缺点是设备投资大、能耗高，不符合节能减排的经济社会发展趋势，铝灰经烧结或熔炼生产水泥熟料或铝酸钙耐材产品时，铝灰含有一定的盐，如氯化钠、硫酸钠、氟铝酸钠等，由于盐类严重破坏水泥熟料的强度或耐材的高温耐火度，因此采用铝灰生产的此类产品实际应用效果差。
3、中国专利cn 216303959、cn 107321227、cn 107262501、cn110304703、cn114409364、cn 114455886等湿法处理铝灰的方法生产建材、净水剂等产品。湿法处理的缺点是工序较多，产生废气、废水、废盐仍属于危废，需要进一步处理或由其他危废企业处理，使得铝灰成本高，同时处理后形成的产品如免烧砖(机制砖)、净水剂等由于盐类含量高、成分纯度低，此类产品实际使用效果难以满足要求。
4、中国专利cn 114085951、cn 105195749、cn 113005262等干法造粒方法利用铝灰生产冶金辅料产品，由于铝灰粒度细，采用干法造粒不易成型且成型后球团强度低，所以造粒原料不能全部采用铝灰，必须在原料中配加其他原料，通过降低铝灰在原料中比例的方法降低造粒难度和提高成球后的强度，即使如此，铝灰造粒后成品最大强度仅能达到200n/cm2左右，同时，由于采用干法造粒，必须隔绝空气保存，如果接触空气存放，干法造粒球团通常在1-3天就会发生严重粉化，严重影响产品储存、倒运与使用，因此，干法直接造粒存在的问题一直没有得到很好的解决。
5、技术原理
6、高温(1600℃以上)条件下aln与钢液、炉渣发生如下反应：
7、2aln+3[o]＝al2o3+n2
8、2aln+3(feo)＝al2o3+3[fe]+n2
9、如图1所示(见附表1)，铝灰中含有的氮化铝在冶金高温条件下(1400℃)全部氧化分解成无害的三氧化二铝和氮气(n2)。钢铁生产是高温冶炼过程，炼钢温度一般在1600℃以上，由于铝灰中含有金属铝和能够在高温下氧化分解的氮化铝，因此，铝灰特别适合作为脱氧化渣材料应用于钢铁生产的钢水精炼环节，对钢水进行脱氧和对炉渣进行改质，降低炼钢脱氧合金和造渣材料的消耗。同时，钢渣经钢铁企业炉渣处理系统进行处理和利用，实现对铝灰的无害化处理。铝灰粒度较细，无法直接以粉末状态作为产品在冶金生产过程中使用，需采用干法或湿法造粒，如果粘结剂选取不当，均存在成球后存放过程中粉化的问题，严重影响其使用效果。
技术实现思路
1、本发明的目的是克服湿法、火法和直接造粒等传统处理铝灰工艺方法存在的缺陷，提供一种铝灰资源化无害化利用方法：铝灰造粒后制成炼钢用铝灰脱氧改质剂，产品跨行业在钢铁冶炼领域作为钢水脱氧和炉渣改质剂应用于钢水精炼工艺，实现铝灰无害化处理与铝灰固体废弃物的资源循环利用。
2、为了达到上述发明目的，本发明涉及一种炼钢用铝灰脱氧改质剂，包含铝灰造粒与成型后产品保存与使用方法。铝灰经造粒、筛分、固化、除氨等工序环节后制成30-60mm合格成品球团，其特征在于：所述产品成分范围：al：3～45wt％、al2o3：35～65wt％、aln：15～28wt％、sio2：1～15wt％、mgo：1～8wt％、余量为其它杂质，产品抗压强度不低于400n/cm2，空气中保存不发生粉化时间大于30天。
3、铝灰造粒方法是：
4、(1)将铝灰与其他添加物按一定比例混合，然后加入液态碱性无机粘结剂，混合均匀后，经高压压球机制成粒度为30～50mm的椭球状球团；
5、(2)碱性液态粘结剂的加入量为3～12wt％，粘结剂含水量为60～65wt％；高压压球机工作压力需达到15～26mpa，压球机成球率不低于80wt％。
6、铝灰球团除氨强化方法：压制成型的球团输送至料仓，铝灰中的aln与粘结剂发生化学反应释放出氨气和铝氧络合物，经放置一定时间后球团强度大幅度提升，除氨后球团抗压强度达到400n/cm2以上，在空气中保存不发生粉化时间大于30天。
7、铝灰球团在炼钢过程进行无害化处理利用，其使用方法是：
8、(1)方法一：转炉或电炉出钢时，铝灰球团随钢液流加入钢包中，吨钢加入量为2.0-4.5kg；
9、(2)方法二：盛有钢水的钢包在精炼炉进行精炼时，铝灰球团加入到钢水表面的炉渣中，吨钢加入量为2.0-4.5kg。
10、(3)钢水中加入炼钢用铝灰脱氧改质剂后，应加入炼钢用铝灰脱氧改质剂重量1.0-1.5倍的石灰，对钢水包顶渣起到改质作用，同时，炼钢用铝灰脱氧改质剂适用于转炉或电炉冶炼钢种为铝脱氧钢或铝预脱氧钢种，不适于对钢水铝含量有特殊要求的无铝脱氧钢。
11、说明书附图
12、图1：温度对aln氧化分解反应的影响
技术特征：
1.本发明涉及一种炼钢用铝灰脱氧改质剂，包含铝灰造粒与成型后产品保存与使用方法。铝灰经造粒、筛分、固化、除氨环节后制成30-60mm合格成品球团，其特征在于：所述产品成分范围：al：3～45wt％、al2o3：35～65wt％、aln：15～28wt％、sio2：1～15wt％、mgo：1～8wt％、余量为其它杂质，产品抗压强度不低于400n/cm2，空气中保存不发生粉化时间大于30天。
2.一种炼钢用铝灰脱氧改质剂，包含铝灰造粒与成型后产品保存与使用方法。其造粒方法是：将铝灰粉按一定比例混合，然后加入液态碱性无机粘结剂，混合均匀后，经高压压球机制成粒度为30～60mm的椭球状球团，将压制成型的球团输送至除氨仓进行除氨强化，除氨后球团抗压强度达到400n以上，在空气中保存不发生粉化时间大于30天。
3.一种炼钢用铝灰脱氧改质剂，包含铝灰的造粒方法与成品使用方法，经造粒后的铝灰球团在炼钢过程进行无害化处理利用，其使用方法是：
4.根据权利要求2所述的一种铝灰渣造粒方法，其特征在于：铝灰经造粒成型后，需经除氨强化处理，除氨强化时间一般为1.5～24小时，最优强化时间为2.0-3.0小时。
5.根据权利要求3所述的一种炼钢用铝灰脱氧改质剂，其特征在于：钢水中加入铝灰球后，应加入铝灰球重量1.0-1.5倍的石灰，对钢水包顶渣起到改质作用，同时，铝灰球团适用于转炉或电炉冶炼钢种为铝脱氧钢或铝预脱氧钢种，不适于对钢水铝含量有特殊要求的无铝脱氧钢。
技术总结
本发明属于危险固体废弃物铝灰消除污染和实现再资源化循环利用领域。其特点是将熔铸铝产生的二次铝灰(已经提过部分金属铝的铝灰)制成炼钢用铝灰脱氧改质剂，利用高温(1600℃)钢渣反应，一方面将有害物质AlN完全转变为Al和N2，彻底消除污染源；另一方面利用Al对钢水和炉渣脱氧生成Al2O3；铝灰中的其他成分如Al2O3、SiO2、MgO和CaO等则作为调渣剂，降低炉渣熔点，提高成渣速度，通过降低炼钢脱氧、造渣材料消耗，降低生产成本，实现铝灰的无害化处理和利用。
技术研发人员：李峻,刘浏,刘晓,赵军普,阎京平
受保护的技术使用者：江苏集萃冶金技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23