[发明专利]一种利用含铁冶炼渣制备高质原料的方法

说明书

本发明公开了一种利用含铁冶炼渣制备高质原料的方法，所述方法包括：将含铁冶炼渣经过预处理后形成块状或颗粒状的物料，并将预处理物料送入窑炉内，在空气气氛下煅烧；煅烧过程根据产品需要，选取一定的最高煅烧温度区间，煅烧后的物料冷却后即为具有不同特点的高质含铁原料。采用低温节能煅烧的方法，提升了含铁冶炼渣的品质，能够作为高品质陶瓷色料或原料，提高其掺入量，推动冶炼渣在陶瓷行业中的广泛应用。本发明适用于冶金材料领域。

技术领域

本发明属于冶金材料领域，具体涉及一种利用含铁冶炼渣制备高质原料的方法。

背景技术

铜渣、锌渣、铅渣、钢渣和镍渣等作为冶金工业固体废弃物，其含铁量较高，且铁价态均以二价铁为主的形式。目前，它们的综合利用率较低，且年排放量居高不下，其处理方式通常是堆存或填埋，这对于自然生态环境都具有一定的破坏性，其有害物质渗入土地还会严重污染土壤及水资源，因此亟需寻求较好的方式处理及大量消纳这类型冶金渣。经过科研工作者们长期的研究及应用，当前这类型冶金渣综合回收利用已取得较大的进步，特别是在建筑领域应用比较广泛，如用作混凝土掺料、水泥混合材料、制备陶瓷类制品以及还有其他建材方面的应用(如隔热产品)等；但同时由于这类型物质具备一定的局限性，如活性低、理化性质较差等，在制备水泥等领域时掺量低，利用困难。而在陶瓷材料领域，由于这些物质成分与陶瓷原料成分相接近，一定程度上可替代陶瓷原料，再加上陶瓷材料领域具备更大的市场空间，可更大程度上消纳这类型大宗固废，因此其最好方式是运用于制备陶瓷类制品。

在利用这些含铁冶金渣制备陶瓷材料过程中，由于其铁含量较高，在不同的温度及气氛下，其铁组分价态容易发生不同的变化，导致在陶瓷制备过程中，存在温度不同颜色变化难以控制的问题；另外由于这类型冶金渣中铁元素主要以二价铁形式存在，在陶瓷烧结过程中，其会吸收大量的氧气氧化放热，因此应保证窑炉内氧气充足，否则若这类型冶金渣掺量过大，其会导致成品率较低的现象，很难大批量工业化应用。

专利CN107500727A公开了一种利用火法冶炼铜渣制备陶瓷材料的方法，此方法中陶瓷材料烧结气氛为氧化性气氛，以保证Fe²⁺充分氧化，陶瓷烧结结果氧化条件要求较为苛刻；专利CN110453064A公开了一种熔融铜渣改质提铁及其尾渣制备陶瓷的方法，不太适用于高铁组分的铜渣制备于陶瓷材料，对于原料成分具备一定的限制性；以上专利均涉及到利用铜渣制备性能优异的陶瓷材料，证实了冶金固废取代部分传统陶瓷原料的可行性，但以上专利均采取直接掺入的方法直接利用此类固废原料制备陶瓷材料，运用途径比较局限，且存在产品成品率低且质量不稳定的问题，而本发明通过对原料进行预处理后再在特定的温度下煅烧，通过低温煅烧的方法即可获得高质原料及色料，可较大程度提高陶瓷中掺量，另外再通过调节不同温度可获得不同颜色的陶瓷坯体，且成色效果较为稳定，利用获得的高质原料可充当原料、色料及磁性材料使用，扩充了运用途径，制得更高附加值的陶瓷产品。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种利用含铁冶炼渣制备高质原料的方法，该方法采用低温节能煅烧的方法，提升了含铁冶炼渣的品质，能够作为高品质陶瓷色料或原料，提高其掺入量，推动冶炼渣在陶瓷行业中的广泛应用。

发明人经过多次试验发现，含二价铁的冶炼渣在升温过程中存在先氧化后还原的过程，这一过程中存在颜色和矿相的变化，正是这些变化导致了冶炼渣在作为陶瓷原料原始矿相时，烧结过程中的质量不可控，掺量低。