[發明專利]一種利用金屬冶煉廢渣制備的脫硫脫氧劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201510638470.5
• 申請日: 2015-10-05
• 公開（公告）號: CN105177224A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 樸大興;夏抒;李丙先
• 申請（專利權）人: 杭州碧清環保科技有限公司;樸大興;夏抒
• 主分類號: C21C7/06
• 分類號: C21C7/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明專利屬于金屬冶煉廢棄物資源化再利用領域和和脫硫脫氧劑制備領域，是指利用鎂、鋁冶煉工序中產生廢渣制作的脫硫劑和脫氧劑及其方法。

背景技術

金屬冶煉廢棄物的資源化再利用一直是研究的熱點，但是對于這些廢料的再利用方法或多或少都存在著技術上或費用上的缺點。大部分金屬冶煉廢料都被作為工業垃圾填埋，極易造成土地資源浪費、環境污染、土壤鹽堿化等環境問題，尋找合適的處理方式顯得尤為重要。

煉鐵或煉鋼時，需在高溫條件下將鐵礦石或生鐵中所含的過量的碳和其它雜質轉為氣體或爐渣而除去。除碳外，冶煉原料中的氧和硫的含量對鋼鐵的質量有很大影響。硫的含量越大，鋼水、鐵水的流動性、鑄造性都會降低，產品的強度也會降低。鋼水中過量的溶解氧會對后續的合金化造成影響（造成合金元素氧合），而且會在鋼水冷卻與凝固過程發生氧化反應，造成氣孔和夾雜。

國內外采用的脫硫生產技術主要包括鐵水預處理脫硫，低硫鐵水煉鋼防止回硫，爐外精煉脫硫等。故有的典型脫硫劑有石灰石系（CaCO₃系）、生石灰系（CaO系）、碳化鈣系（CaC₂）、鎂（Mg）系及碳酸鈉系（Na₂CO₃）脫硫劑，生石灰（CaO）或碳化鈣（CaC₂）亦或是碳酸鈉（NaCO₃）與鐵水、鋼水中的硫進行反應，生成硫化鈣（CaS）或硫化鈉（NaS），分離后形成熔渣。現有脫硫效率約在5%到10%，然而脫硫劑的投入量非常大，對作業時間及制作成本來說都是巨大的負擔。

脫氧的方法主要是沉淀脫氧和擴散脫氧。普遍采用含鋁、鈣、鎂、錳等物質的合金或氧化物對鐵水、鋼水進行脫硫脫氧。典型脫氧劑有錳鐵、硅鐵、鋁鐵等金屬脫氧劑及碳粉、碳化硅等非金屬脫氧劑，鋁因為價格較低且脫氧能力較好，是使用最為廣泛的脫氧劑。但鋁系脫氧劑中鋁的成分過高時易導致鋼水成分改變，降低產品品質。一般與鋁系脫氧劑中添加石灰石、白云石等氣體含量高的添加劑。

2014年，我國原鎂產量87.39萬噸，每冶煉1噸原鎂產出5.5-10噸不等的鎂渣。2014年，我國原鋁產量達2349萬噸，一般每生產1噸原鋁要產生30-50千克鋁渣鋁灰。據估計，每年我國將產生上百萬噸的鎂、鋁冶煉渣。大部分金屬冶煉廢料都被作為工業垃圾填埋，極易造成土地資源浪費、環境污染、土壤鹽堿化等環境問題，企業還要為此支付大量的排渣費用。金屬鎂渣可以用作墻體材料、礦化劑，生產建筑水泥等。鋁渣可以用作水處理劑、瓷磚等。但是，這些應用屬于低端應用，并沒有做到資源化，且受到區域性限制。因此，如何有效地將金屬冶煉廢棄物資源化利用一直是研究的熱點。

鎂、鋁冶煉廢棄物中含有鎂、鋁、生石灰等成分，經過提煉后可作為脫硫脫氧劑的制備原料，不僅可以資源化金屬冶煉廢棄物，還可降低脫硫脫氧劑的生產成本。

發明內容

針對上述問題，本發明將鎂冶煉得到的鎂精煉渣、鋁冶煉的鋁浮渣和鎂還原渣制備成脫硫脫氧劑，資源化再利用。

本發明是通過以下方案是實現的：

（i）將內含金屬鎂和氯化鎂的鎂精煉渣粉碎后與水或鹽酸溶液混合，分離出金屬鎂與氯化鎂，并將提煉得到的金屬鎂制成粉末。

（ii）將鋁冶煉工序中回收的鋁浮渣和鎂冶煉還原渣回收后制成粉末；

（iii）將上述工序（i）中分離出的3-50重量份的金屬鎂粉末和工序(ii)中分離出的3-50重量份的鋁浮渣粉末和100重量份的鎂冶煉還原渣粉末混合即可作為冶鐵、冶鋼中使用的脫硫脫氧劑。

上述工序（i）、（ii）可任意隨機進行，也可依次進行。

所述的鎂精煉渣內含金屬鎂（Mg）和氯化鎂（MgCl₂）；

所述的鎂還原渣的主要成分為硅酸二鈣C2S（2CaO·SiO₂）；

所述的鋁浮渣粉末的主要成分是鋁（Al）和三氧化二鋁（Al₂O₃）。

技術原理

鎂冶煉廢渣中含有金屬鎂（Mg）、硅酸二鈣C2S（CaO·2SiO₂），可作為脫硫劑的替代品。鋁浮渣的主要成分是金屬鋁（Al），在反應爐內起到促進反應的作用，由于鋁成分具有降低脫硫脫氧劑熔點的效果，因此鋁浮渣在制造冶鋼、冶鐵工序中可以起到維持爐(furnace)內溫度的作用。

下面化學反應式是金屬冶煉廢渣其脫硫作用的反應式。

CaO+FeS→CaS+FeO

Mg+FeS→MgS+Fe