温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石的冶金助熔剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及温石棉矿山剥离废石的资源化利用技术领域，具体来讲，涉及一种温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石制备冶金助熔剂的方法，以及通过该方法制备的冶金助熔剂。

背景技术

在超基性岩型温石棉矿山开采过程中，为了揭露和采掘矿石，将温石棉矿体周围的围岩蛇纹岩和矿体中的非矿石蛇纹岩剥离和剔出，形成温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石。

我国是全球第一钢铁生产大国，受益于内需拉动，近几年我国钢铁生产逐年增长。炼钢过程中为保证前期渣早化，需加入一定量的炼钢助熔剂，如萤石、钒土、白云石等。目前冶金助熔剂在炼钢过程中暴露了诸多问题，如萤石高温释放出有害的F元素、钒土熔点较高化渣效果不够理想、铁磷类助熔剂持续化渣效果差等。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供冶金助熔剂的新种类，其以温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石作为原料。本发明的另一目的之一在于提供一种回收利用温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石，并制备免冶金助熔剂的方法。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石制备冶金助熔剂的方法，所述方法包括如下步骤：将温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石原料进行手选、属性破碎和筛分，获得粗制蛇纹岩碎块，其中，所述温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石原料的主要矿物为蛇纹石族矿物，包括利蛇纹石、叶蛇纹石和造岩纤蛇纹石，次要矿物主要包括滑石、磁铁矿、绿泥石、菱镁矿、白云石、水镁石，化学组成按质量百分含量计为：MgO 35～43.9％，SiO

在本发明制备方法的一个示例性实施例中，所述方法还可包括：将所述筛分得到的筛下细粉作为待焙烧物料，在750～1000℃温度下焙烧3min～2.0h，使待焙烧物料中的蛇纹石矿物产生分解和相变，得到的产物以橄榄石为主结晶相并能够用作建筑抹灰材料。

在本发明制备方法的一个示例性实施例中，所述手选、属性破碎和筛分步骤可在带负压的生产车间完成的，并可在相应的手选设备、破碎设备和筛分设备的产尘部位安装除尘装置，以收集粉尘并实现空气达标排放。另外，所述方法还可将所述擦洗和水洗除尘步骤产生的废水，汇集沉淀澄清后回用。此外，所述方法还可包括将所述沉淀澄清产生的沉淀泥，经脱水干燥后连同所述粉尘与所述筛下细粉，一起作为待焙烧料。

在本发明制备方法的一个示例性实施例中，所述手选用于将非蛇纹岩夹石剔除，所述擦洗可以为采用砂石擦洗机通过摩擦和剪切力剥离除去蛇纹岩碎块表面暴露出的石棉纤维，所述水洗除尘可以为采用工业用水逆流冲洗法进行清洗，以将粗制蛇纹岩碎块表面粘结和吸附的石棉纤维清洗至冲洗水中固体悬浮物总量<50mg/L。

本发明的另一方面提供了一种由温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石制得的冶金助熔剂，所述冶金助熔剂采用如上所述的方法制得。例如，所述冶金助熔剂的粒度可以在5～80mm，化学组分按质量百分含量计可以为MgO≥35％，SiO

与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项：

(1)能够实现对温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石的综合利用，可有效缓解国内日趋紧张的供求矛盾，拓展冶金助熔剂种类和供应来源，对于保护生态和环境，助力国内基础设施建设的可持续发展，具有重要的现实意义；

(2)采用温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石制备得到精制蛇纹岩碎块作为冶金助溶剂，可以改变温石棉矿山剥离废石目前以堆存为主的现状，减少土地资源的占用和对周边缓解的潜在危害，对于保护生态、环境和自然，节约用地，变废为宝，具有积极和重要的经济、环境和社会效益；

(3)通过煅烧将蛇纹岩型剥离废石中的石棉纤维相转变为橄榄石和顽火辉石为主的晶相，实现了转相解毒，降低了对环境的不良影响，具有重要的环保、安全和社会效益；

(4)以温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石加工制备冶金助熔剂，拓展了冶金助熔剂的来源和范围，有助于国内钢企提高钢材品质，在原有的传统炼钢熔剂的基础上，选用以蛇纹石作为原料的炼钢熔剂，有效缓解冶金助熔剂日益紧张的矛盾，同时有利地推动温石棉矿山剥离废石的资源化应用，积极响应了国家大力提倡和推广的固废材料资源化政策；

(5)以温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石加工制备冶金助熔剂，除具有传统助熔剂的性能外，还具有添加量少、镁含量高、有害成分少、环境污染小等优点；所制备的建筑抹灰材料安全环保，耐火性能好，二者均具有广阔的应用前景。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石的冶金助熔剂及其制备方法。

总体来讲，发明人经研究发现，温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石中，蛇纹石含量较高，若将温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石粗加工，并作为助熔剂应用于冶金领域，不仅实现了固体废物的资源化利用，对资源保护、节约与高值化利用，还具有重要的生态与可持续发展意义。

在本发明的一个示例性实施例中，温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石制备冶金助熔剂的方法可通过以下步骤实现：

(1)步骤1：制备粗制蛇纹岩碎块

将温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石原料依次进行手选、属性破碎、筛分，获得所需不同粒级的粗制蛇纹岩碎块，副产物为除尘筛筛下的细粉。

其中，温石棉矿山是由超基性岩经蛇纹石化作用形成的温石棉矿山，温石棉的矿物种类为呈脉状产出的纤蛇纹石纤维。

所述蛇纹岩型剥离废石的主要矿物为蛇纹石族矿物，包括利蛇纹石、叶蛇纹石和造岩纤蛇纹石，次要矿物主要包括滑石、磁铁矿、绿泥石、菱镁矿、白云石、水镁石。蛇纹岩型剥离废石的主要化学组成的质量百分含量为：MgO 35～43.9％，SiO

所述手选可以为在原料皮带输送机的皮带两侧将非蛇纹岩夹石剔除。手选的非蛇纹岩夹石集中后，亦可通过另外的破碎、筛分等工序，以便综合利用非蛇纹岩夹石。所述手选并非仅限于工人选择，还可通过机器手配合实时视频显示设备进行自动机器选择。

所述属性破碎是根据蛇纹岩中微纤维脉的发育程度并兼顾冶金助熔剂碎块颗粒的大小要求，采用颚式破碎、圆锥破碎和立轴破碎机三者之一进行破碎。当蛇纹岩中含有微细纤蛇纹石石棉脉时，在破碎过程中蛇纹岩将首先沿石棉脉产生破裂面，并使温石棉纤维暴露出来，蛇纹岩被破碎的程度使蛇纹岩碎块中不再包括有微细纤蛇纹石石棉脉。

所述筛分可以为根据冶金助熔剂产品的颗粒大小要求采用2～5层的多层筛对破碎后的物料进行筛分，并除去不符合粒度要求的筛上和筛下物，不符合粒度要求的筛上物返回属性破碎段再进行破碎。

进一步地，所述属性破碎、筛分的生产过程可以在带负压的生产车间完成的。负压为压力低于外面5～10Pa，对外部空气不污染。负压能够让车间外面的新鲜空气流入，车间内含有石棉纤维的粉尘通过专门的吸尘装置排放到固定地方，不会排放到车间外，从而降低环境污染。当负压大于10Pa时，负压环境下对员工的健康会有影响，同时车间内风流动速度增加，易引起粉尘飞扬，室内空气补充不及，会表现为一种轻度真空状态。若小于5Pa，负压效果不好。

此外，可在手选设备、破碎设备、筛分设备的产尘部位安装除尘罩，通过引风机收尘并经布袋除尘后达到排放标准后将空气排放。

(2)步骤2：制备精制蛇纹岩碎块

将步骤1获得的不同粒级的粗制蛇纹岩碎块进行擦洗与水洗除尘后，获得不同粒级的冶金助熔剂用精制蛇纹岩碎块。

所述擦洗、水洗除尘工段产生的废水，经汇集至沉淀池沉淀澄清后回用。

所述擦洗是采用砂石擦洗机通过摩擦和剪切力剥离除去蛇纹岩碎块表面暴露出的石棉纤维。

所述的水洗是采用工业用水逆流冲洗法进行清洗，所述的除尘是将粗制蛇纹岩碎块表面粘结和吸附的粉尘特别是石棉纤维清洗干净，所述清洗干净是清洗至冲洗水中固体悬浮物总量<50mg/L。

另外，所述方法还可包括：将所述筛分得到的筛下细粉作为待焙烧物料，在750～1000℃温度下焙烧3min～2.0h，使待焙烧物料中的蛇纹石矿物产生分解和相变，得到的产物以橄榄石为主结晶相并能够用作建筑抹灰材料。当焙烧温度低于750℃时，难以达到转相、解毒要求，当温度高于1000℃时，会导致能耗的增加。此外，所述方法也可进一步将所述沉淀澄清产生的沉淀泥，经脱水干燥后连同所述粉尘与所述筛下细粉，一起作为待焙烧料。

在本发明的另一个示例性实施例中，由温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石制得的冶金助熔剂的粒度可以在5～80mm，化学组分按质量百分含量计可以为MgO≥35％，SiO

为了更好地理解本发明的示例性实施例，以下结合具体示例进一步阐明本发明内容，然而，应该理解的是，本发明的内容不局限于下面的示例。

示例1

本示例中，温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石制备冶金助熔剂的方法，通过以下步骤实现：

步骤1：将温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石原料(主要化学组成的质量百分含量为：MgO 39％，SiO

步骤2：将步骤1获得的不同粒级的粗制蛇纹岩碎块进行擦洗与水洗除尘，获得不同粒级的冶金助熔剂用精制蛇纹岩碎块。其中擦洗、水洗除尘所得废水沉淀粉和除尘布袋细粉，在750℃下焙烧110min，使其中蛇纹石转变为橄榄石，用于建筑抹灰材料。所得建筑抹灰材料抗压强度大于4.0MPa，初凝时间大于1.0h，终凝时间小于8.0h，拉伸粘结强度大于0.40MPa。

所得冶金助熔剂用精制蛇纹岩碎块的粒度在30mm±5mm，主要特征化学组分的质量百分含量为MgO 45.8％，SiO

示例2

本示例中，温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石制备冶金助熔剂的方法，通过以下步骤实现：

步骤1：将温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石原料(主要化学组成的质量百分含量为：MgO 35％，SiO

步骤2：将步骤1获得的不同粒级的粗制蛇纹岩碎块进行擦洗与水洗除尘，获得不同粒级的冶金助熔剂用精制蛇纹岩碎块。其中擦洗、水洗除尘所得废水沉淀粉和除尘布袋细粉，在850℃下焙烧70min，使其中蛇纹石转变为橄榄石，用于建筑抹灰材料。所得建筑抹灰材料抗压强度大于4.0MPa，初凝时间大于1.0h，终凝时间小于8.0h，拉伸粘结强度大于0.40MPa。

所得冶金助熔剂用精制蛇纹岩碎块的粒度在5mm±1mm，主要特征化学组分的质量百分含量为MgO 42.9％，SiO

示例3

本示例中，温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石制备冶金助熔剂的方法，通过以下步骤实现：

步骤1：将温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石原料(主要化学组成的质量百分含量为：MgO 42％，SiO

步骤2：将步骤1获得的不同粒级的粗制蛇纹岩碎块进行擦洗与水洗除尘，获得不同粒级的冶金助熔剂用精制蛇纹岩碎块。其中擦洗、水洗除尘所得废水沉淀粉和除尘布袋细粉，在1000℃下焙烧10min，使其中蛇纹石转变为橄榄石，用于建筑抹灰材料。所得建筑抹灰材料抗压强度大于4.0MPa，初凝时间大于1.0h，终凝时间小于8.0h，拉伸粘结强度大于0.40MPa。

所得冶金助熔剂用精制蛇纹岩碎块的粒度在80mm±7mm，主要特征化学组分的质量百分含量为MgO 49.1％，SiO

经多次检测，建筑抹灰材料抗压强度大于4.0MPa，初凝时间大于1.0h，终凝时间小于8.0h，拉伸粘结强度大于0.40MPa。

综上所述，本发明能够实现对温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石的综合利用，不仅能够改变温石棉矿山蛇纹岩型剥离废石目前以堆存为主的现状，拓展冶金用助溶剂种类和供应来源；所制得的精制蛇纹岩碎块冶金助熔剂，除具有传统助熔剂的性能外，还具有添加量少、镁含量高、有害成分少、环境污染小等优点；而且所制备的建筑抹灰材料安全环保，耐火性能好。

尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。