[發明專利]一種改性的物性重構鋼渣微粉制備裝置及應用方法

在審

• 申請號: 202011600500.0
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112575130A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 袁章福;王容岳;于湘濤;劉克;施春紅;廖亮
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C21B3/06
• 分類號: C21B3/06;C21B3/08;B02C4/08;B02C4/30;B02C23/08;B03C1/02;C01B25/02
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發明涉及一種改性的物性重構鋼渣微粉制備裝置及應用方法，制備裝置包括填料室、離心外場碳化爐、余熱回收系統、回收磷粉系統和粉磨?磁選多力場耦合調控裝置；離心外場碳化爐包括進料斗、出料口和擋料板，進料斗與所述填料室連接，出料口與所述余熱回收系統連接；余熱回收系統分別與所述回收磷粉系統和粉磨?磁選多力場耦合調控裝置連接。本發明的制備裝置利用離心外場增大反應界面，加速鋼渣物相重構和元素遷移動力學，采用多力場耦合調控實現多組份高效分離，改性的物性重構鋼渣微粉用于噴吹進入高爐，不僅作為二次能源得以利用，變廢為寶，而且為杜絕廢渣占地，治理環境污染創造了條件，對廢渣循環利用及節約能源具有重要意義。

技術領域

本發明屬于冶金渣資源綜合循環利用領域，具體涉及一種改性的物性重構鋼渣微粉制備裝置及應用方法。

背景技術

現有技術中,隨著鋼鐵產量不斷攀升，相應排出的鋼渣量也持續增加。2019年中國大陸粗鋼產量為9.963億噸，占全球粗鋼產量的53.3％，居全球首位。每噸轉爐鋼約產出15％的鋼渣，每年鋼渣量約為1.2億噸，據不完全統計截止到2019年底累積堆存量超18億噸，而目前中國鋼渣的有效利用率僅為30％左右，既浪費資源、大量占用耕地又造成環境污染。

鋼鐵冶煉內循環和制備建材是當前鋼渣轉化利用的兩個主要途徑：冶金內循環利用過程鋼渣中有害磷元素容易在高爐富集，增加煉鋼過程脫磷壓力，且渣中富磷相(P2O5)在高溫煅燒過程易與堿性金屬氧化物結合制備磷酸鹽相，嚴重影響鋼渣基材料力學性能。

轉爐煉鋼過程之中產生大量的高溫熔融鋼渣，溫度高達約1600℃，渣比熱容約為1.2J/(kg·℃)，每噸渣含有的顯熱大約相當于50-70kg標準煤完全燃燒后所產生的熱量。如果能將這部分熔渣的顯熱進行回收，節能總量將達到600萬噸標準煤。由于成本問題鋼渣顯熱利用率很低，造成了熱能的巨大浪費，充分利用鋼渣的顯熱，對實現資源和能源的高效利用、降低鋼鐵企業的節能降耗具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種改性后的物性重構鋼渣微粉制備裝置及應用方法，以解決現有技術中存在的上述問題。

本發明提供一種改性的物性重構鋼渣微粉制備裝置,包括填料室、離心外場碳化爐、余熱回收系統、回收磷粉系統和粉磨-磁選多力場耦合調控裝置；其中所述離心外場碳化爐包括進料斗、出料口和擋料板，所述進料斗與所述填料室連接，所述出料口與所述余熱回收系統連接；所述余熱回收系統分別與所述回收磷粉系統和粉磨-磁選多力場耦合調控裝置連接，所述粉磨-磁選多力場耦合調控裝置包括進料斗、剪切力場系統、接料滑道和電磁圓盤磁選機。

進一步地，所述進料斗與所述剪切力場系統連接。

進一步地，所述剪切力場系統包括出料連接板和破碎齒。

進一步地，所述電磁圓盤磁選機設有磁性物質接料盤、非磁性物質接料盤及皮帶輪。

進一步地，采用制備裝置制備改性的物性重構鋼渣微粉的方法，包括如下步驟：

(1)將鋼渣、還原劑、添加劑和粘結劑混合制成混合料，通過填料室向離心外場碳化爐中加入混合料，采用離心外場強化碳熱還原方式，使鋼渣中高價態弱磁性鐵Fe2O3向低價態鐵FeO和Fe3O4及鐵單質Fe轉化、以及高價態磷P2O5向單質磷P轉化，得到高溫的初步改性的物性重構鋼渣；

(2)將所述高溫的初步改性的物性重構鋼渣裝入余熱回收系統進行余熱回收利用，去除其中的單質磷，同時得到冷卻后的改性的物性重構鋼渣；

(3)采用立磨加超細球磨兩段技術對所述步驟(2)中得到的冷卻后的改性的物性重構鋼渣進行剪切、粉磨，得到包括Fe3O4、Fe和FeO的改性的物性重構鋼渣微粉；

(4)采用高梯度磁選技術將所述步驟(3)中獲得的改性的物性重構鋼渣微粉進行高效分離，得到去除Fe和Fe3O4的改性的物性重構鋼渣微粉。