[發明專利]一種用硅渣和鋅回轉窯渣制備硅鐵合金和微晶玻璃的方法

有效

• 申請號: 202110723985.0
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113502425B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 劉曉敏;李彬;徐百明;潘德安
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C03B32/02
• 分類號: C03B32/02;C22C28/00;C22C35/00;C22C1/02;C03C10/00;C03C6/10
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種用硅渣和鋅回轉窯渣制備硅鐵合金和微晶玻璃的方法，屬于多種冶煉渣區域協同資源化利用的技術領域。本發明將鋅回轉窯渣與還原調質劑配料、混料、高溫熔融后形成還原態含鐵料。將含鐵料進一步與硅渣進行混熔、水淬、分選后得到硅鐵合金和剩余廢渣。剩余廢渣再經調質、熔融、成型、退火、熱處理后即可得到微晶玻璃。本發明利用硅渣和鋅回轉窯渣制備了硅鐵合金和微晶玻璃，實現了區域冶煉渣的協同資源化利用目標。通過鋅回轉窯渣的高溫還原及其與富硅硅渣的化合獲得硅鐵合金。因不涉及硅石的高溫分解，該工藝大大降低了能耗，節省了成本，適合工業化推廣使用。

技術領域

本發明屬于多種冶煉渣區域協同資源化利用的技術領域，具體地，涉及一種用硅渣和鋅回轉窯渣制備硅鐵合金和微晶玻璃的方法。

背景技術

硅鐵合金是鋼鐵冶煉和鑄造的重要原料(例如煉鋼脫氧劑、鐵合金生產所需的還原劑、高端鋼材生產所需的合金添加劑等)，可有效提高鋼鐵及鑄件的機械和理化性能。現有硅鐵合金生產工藝不再局限于傳統方案(表1所示)，包括以鋼屑、石英或硅石為原料，以焦炭作為還原劑，在1900℃下用電爐冶煉獲得高溫硅鐵熔體，再通過精煉抬包與氯氣和氮氣進行混合精煉提純獲得高純硅鐵合金。部分研究用太陽能電池切割硅粉直接、廢鋼片、熔化劑在1580-1620℃下進行化合得到硅鐵合金。或者以硅石和冶金硅渣的混合料為爐心料，與鋼屑、鐵球團等鐵料和蘭炭、焦炭等炭質還原劑在高溫下反應后獲得推鐵合金。以上硅鐵合金的生產工藝部分涉及有害氣體產生，部分熔化溫度較高導致工藝成本高等問題，可對原料種類和熔化溫度進行進一步優化。

表1部分硅鐵合金制備方法

廢渣資源化利用是近年來備受關注的熱點之一。作為一類冶煉廢渣，鋅回轉窯渣是鋅冶煉過程產生的鋅浸渣經傳輸皮帶進入回轉窯后，在1100-1300℃高溫下，渣中的鋅鉛銦等被還原成金屬蒸汽揮發并在煙氣中進一步被氧化回收后的剩余渣料。這些渣料中含有豐富的鐵元素，其元素重量含量百分比約為30-42％。硅渣是在工業硅冶煉過程中硅石中的鈣、鋁等雜質元素被壓縮空氣氧化形成的高粘度氧化渣，以及由這些氧化渣包裹的部分單質硅等共同形成的混合渣料。大量的硅渣和鋅回轉窯渣因分別富含鐵和單質硅難以制備高值產品，例如微晶玻璃。探索一類降低兩種冶煉渣中的硅/鐵組份的方法對于實現廢渣的資源化利用目標具有重要意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于減少或消除硅渣中單質硅對微晶玻璃結構和性能產生的負面影響，以及鋅回轉窯渣中高鐵含量導致的溢液現象。此外，克服現有硅鐵合金制備工藝存在的能耗高、環保不足等缺陷，提供了一種利用硅渣和回轉窯渣制備硅鐵合金和微晶玻璃的方法。

1.為了解決上述技術問題，本發明提供一種同時降低硅渣中單質硅含量和鉛渣中鐵組分含量以制備硅鐵合金和微晶玻璃的方法，所述方法為將鋅回轉窯渣與還原調制料預先轉化為還原態含鐵料，含鐵料再與硅渣進行熔煉化合制備硅鐵合金，剩余水淬殘渣用做微晶玻璃的制備原料。具體技術方案如下(表2所示)：

表2本工作硅鐵合金的制備方法

所述硅鐵合金的制備原料包括鋅回轉窯渣混合料和硅渣，其質量百分比分別為(45-60)和(40-55)，所述鋅回轉窯渣混合料和硅渣的質量百分比之和為100％。所述鋅回轉窯渣混合料包括鋅回轉窯渣、還原調質劑，其中還原調質料包括焦炭、鈉長石、硼砂。

所述硅渣的化學組份為：SiO₂、CaO、Al₂O₃、Na₂O、K₂O、MgO和ZnO，其中硅渣中的硅以單質硅、碳化硅和鈣黃長石的形式存在。所述回轉窯渣的化學組份為：SiO₂、CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃、ZnO和MgO。