專利名稱：一種處理高爐渣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理鋼鐵廠高爐渣的方法。具體地屬于在高溫爐渣中加入生石灰，利用高溫下生成的2Ca0 · SiO2在爐渣冷卻過程中發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，體積膨脹，實(shí)現(xiàn)高爐渣自然粉化，得到顆粒高爐渣而用于水泥生產(chǎn)的方法。
背景技術(shù)：
高爐渣是鋼鐵冶煉過程中的主要副產(chǎn)品，每冶煉It生鐵大約產(chǎn)生300 350kg的高爐渣，按照我國年生鐵年產(chǎn)量56316萬t計(jì)算，產(chǎn)渣量達(dá)19710萬t。高爐渣出渣溫度約 1450°C，每噸渣含有相當(dāng)于60kg標(biāo)準(zhǔn)煤的熱量。因此，做好高爐渣的處理并有效回收爐渣余熱，是鋼鐵行業(yè)節(jié)能降耗的有效途徑。目前我國常見的處理高爐渣的方法有干渣坑冷卻法和水沖渣法。干渣坑冷卻法將熔融的高爐渣倒入干渣坑空冷，凝固后水冷。此法污染地下水源，降溫時(shí)放出大量水蒸氣， 同時(shí)釋放大量的吐3和SO2氣體，腐蝕建筑、破壞設(shè)備和惡化工作環(huán)境，一般只在事故處理時(shí)使用該法。我國90%的高爐渣都采用水沖渣法處理，得到的水渣用于生產(chǎn)水泥、渣磚、礦渣微粉和隔熱填料。高爐渣水淬方式很多，主要處理工藝有底濾法、因巴法、拉薩法、圖拉法、 明特克法等。盡管沖渣工藝在不斷的發(fā)展，但其技術(shù)的核心還是對(duì)高爐熔渣進(jìn)行噴水水淬， 冷卻、?；伤缓筮M(jìn)行水渣分離，沖渣的水經(jīng)過沉淀過濾后再循環(huán)使用。水沖渣法無法從根本上改變?；乃墓に囂攸c(diǎn)，爐渣物理熱基本全部散失，沖渣過程中302、吐5等污染物的排放不但影響作業(yè)環(huán)境而且對(duì)空氣造成污染。在高爐渣余熱回收方面，國內(nèi)水沖渣余熱回收利用僅限于沖渣水余熱供暖，余熱回收率低，僅為10%左右。目前正在開發(fā)的爐渣熱能回收方法主要有介質(zhì)換熱法和化學(xué)反應(yīng)法，但技術(shù)還不成熟，有的效率低，有的影響高爐渣性能降低附加值，有的設(shè)備投資大等寸。因此，開發(fā)出一種有效的干式高爐渣處理方法，在處理高爐渣且不影響其使用性能和附加值的基礎(chǔ)上，便于實(shí)現(xiàn)對(duì)高爐渣熱能的回收。與現(xiàn)有的水淬渣方法相比更為節(jié)水和環(huán)保。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種高爐渣經(jīng)干式處理，使高爐渣冷卻后自然粉化，得到粒狀高爐渣而用于水泥生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高爐渣綜合利用的處理高爐渣的方法。本發(fā)明解決上述問題采用的技術(shù)方案是一種處理高爐渣的方法，其步驟1)將高爐渣熔體與含氧化鈣重量百分比為50 99%的生石灰同時(shí)裝入帶有熱交換器的貯罐內(nèi)進(jìn)行混合；貯罐內(nèi)的溫度保持在1200 1295°C ；并控制混合后的物料堿度R在2.0 2. 1，氧化鎂重量百分比在< 10% ；控制渣相混合后物料組成落在
3CaO-SiO2-Al2O3-MgO相圖的正硅酸鈣相區(qū)；2)在貯罐內(nèi)進(jìn)行燜罐處理，直至混合物料完全粉化；貯罐內(nèi)的余熱通過其所帶的熱交換器予以回收；3)將粉化并進(jìn)行熱量回收后的物料從貯罐內(nèi)取出。其特征在于含氧化鈣重量百分比為50-99%的生石灰加入量，根據(jù)高爐熔渣與含氧化鈣重量百分比為50-99%的生石灰混合后所得物料要求的堿度值R以每噸高爐渣熔體為基數(shù)加入。本發(fā)明的原理是高爐渣出渣溫度一般在1450°C 1500°C，在高溫爐渣中加入一定量的生石灰，使高溫爐渣冷卻后自然粉化成顆粒狀渣。高爐渣的主要成分為CaO、 SiO2, Al2O3-MgO,堿度為1.0-1. 1，在高溫爐渣中加入生石灰，調(diào)整渣中MgO含量在10%以下，形成堿度在2. 0 2. 1，的高堿度渣，使渣中的CaO與S^2在高溫下通過固相反應(yīng)生成 2Ca0 'SiO20 2Ca0 · SiO2熔點(diǎn)2130°C，高爐渣從高溫向低溫冷卻過程中，2Ca0 .SiO2的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變，從α -2Ca0 · SiO2向α ‘ -2Ca0 · SiO2和β _2Ca0 · SiO2轉(zhuǎn)變，當(dāng)溫度低于 670°C時(shí)轉(zhuǎn)變成Y-2Ca0 · SiO2,同時(shí)體積膨脹10%。2Ca0 · SiO2從β型轉(zhuǎn)變成Y型的過程中呈“開花狀”膨脹，發(fā)生自然粉化，這一過程實(shí)現(xiàn)了高爐渣的自然粉化。故此，冷卻后的高爐渣呈顆粒狀。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明以高溫高爐渣和生石灰為原料，利用高爐渣冷卻過程中2Ca0 · SiO2晶體類型的轉(zhuǎn)變和體積膨脹，實(shí)現(xiàn)高爐渣的自然粉化。與傳統(tǒng)的水沖渣法相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)勢首先高爐渣不再經(jīng)過水淬處理，不僅節(jié)約了大量的沖渣水資源，也避免了廢水的二次污染，節(jié)約了污水處理的資金投入；其次省去了水泥廠干燥水渣的費(fèi)用，也避免了水沖渣過程中的設(shè)備磨損問題，對(duì)于高爐渣出渣不連續(xù)的渣處理問題也能有效解決，有利于提高鋼鐵廠效益；再本發(fā)明對(duì)作業(yè)環(huán)境和空氣質(zhì)量影響小，更為環(huán)保，符合發(fā)展理念；最后隨技術(shù)的發(fā)展，本發(fā)明有望解決高爐渣物理熱的回收問題。與其他的干渣處理方式相比，本發(fā)明無需投入大型的高爐渣粒化設(shè)備，能耗低，工藝簡單且不影響高爐渣的性能和附加值。本發(fā)明節(jié)能、環(huán)保，有利于提高鋼鐵廠資源綜合利用水平，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。


附圖為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1一種處理高爐渣的方法，其步驟1)將化學(xué)成分及重量百分比為=SiO2 35%, CaO 40%, Al2O3 :15%, MgO 9%, S 0.9%, FeO :0. 4%，其余為其他微量元素及雜質(zhì)，且其溫度為1450°C的高爐渣熔體與含氧化鈣重量百分比為53%的生石灰同時(shí)裝入帶有熱交換器的貯罐內(nèi)進(jìn)行混合；貯罐內(nèi)的溫度保持在1200 1210°C ；并控制混合后的物料堿度R在2. 0，氧化鎂重量百分比在9. 8% ； 根據(jù)混合后的物料堿度R在2. 0的要求，經(jīng)計(jì)算，含氧化鈣重量百分比為53%的生石灰按照每噸高爐渣580公斤加入；渣相組成落在CaO-SiO2-Al2O3-MgO相圖的正硅酸鈣相區(qū)；
2)在貯罐內(nèi)進(jìn)行燜罐處理，直至混合物料完全粉化；貯罐內(nèi)的余熱通過其所帶的熱交換器予以回收；3)將粉化并進(jìn)行熱量回收后的物料從貯罐內(nèi)取出。實(shí)施例2一種處理高爐渣的方法，其步驟1)將化學(xué)成分及重量百分比為=SiO2 36%, CaO 39%, Al2O3 :13%,Mg0 10%, S 0.6%, FeO :0. 5%，其余為其他微量元素及雜質(zhì)，且其溫度為1430°C的高爐渣熔體與含氧化鈣重量百分比為90%的生石灰同時(shí)裝入帶有熱交換器的貯罐內(nèi)進(jìn)行混合；貯罐內(nèi)的溫度保持在1250 1260°C;并控制混合后的物料堿度R在2. 05，氧化鎂重量百分比在9. 2%； 根據(jù)混合后的物料堿度R在2. 05的要求，經(jīng)計(jì)算，含氧化鈣重量百分比為90%的生石灰按照每噸高爐渣380公斤加入；渣相組成落在CaO-SiO2-Al2O3-MgO相圖的正硅酸鈣相區(qū)；2)在貯罐內(nèi)進(jìn)行燜罐處理，直至混合物料完全粉化；貯罐內(nèi)的余熱通過其所帶的熱交換器予以回收；3)將粉化并進(jìn)行熱量回收后的物料從貯罐內(nèi)取出。實(shí)施例3一種處理高爐渣的方法，其步驟1)將化學(xué)成分及重量百分比為=SiO2 36%, CaO 41%, Al2O3 :12%, MgO 9%, S 0.9%, FeO :0. 4%，其余為其他微量元素及雜質(zhì)，且其溫度為1485°C的高爐渣熔體與含氧化鈣重量百分比為99%的生石灰同時(shí)裝入帶有熱交換器的貯罐內(nèi)進(jìn)行混合；貯罐內(nèi)的溫度保持在1285 1295°C ；并控制混合后的物料堿度R在2. 1，氧化鎂重量百分比在9. 2% ； 根據(jù)混合后的物料堿度R在2. 1的要求，經(jīng)計(jì)算，含氧化鈣重量百分比為99%的生石灰按照每噸高爐渣350公斤加入；渣相組成落在CaO-SiO2-Al2O3-MgO相圖的正硅酸鈣相區(qū)；2)在貯罐內(nèi)進(jìn)行燜罐處理，直至混合物料完全粉化；貯罐內(nèi)的余熱通過其所帶的熱交換器予以回收；3)將粉化并進(jìn)行熱量回收后的物料從貯罐內(nèi)取出。
經(jīng)粉化后的物料可用于水泥生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種處理高爐渣的方法，其步驟1)將高爐渣熔體與含氧化鈣重量百分比為50 99%的生石灰同時(shí)裝入帶有熱交換器的貯罐內(nèi)進(jìn)行混合；貯罐內(nèi)的溫度保持在1200 1295°C ；并控制混合后的物料堿度R在2.0 2. 1，氧化鎂重量百分比在< 10% ；控制渣相混合后物料組成落在 CaO-SiO2-Al2O3-MgO相圖的正硅酸鈣相區(qū)；2)在貯罐內(nèi)進(jìn)行燜罐處理，直至混合物料完全粉化；貯罐內(nèi)的余熱通過其所帶的熱交換器予以回收；3)將粉化并進(jìn)行熱量回收后的物料從貯罐內(nèi)取出。
2.如權(quán)利要求1所述的一種處理高爐渣的方法，其特征在于含氧化鈣重量百分比為 50-99%的生石灰加入量，根據(jù)高爐熔渣與含氧化鈣重量百分比為50-99%的生石灰混合后所得物料要求的堿度值R以每噸高爐渣熔體為基數(shù)加入。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種處理鋼鐵廠高爐渣的方法。其方法將高爐渣熔體與生石灰裝入帶有熱交換器的貯罐內(nèi)混合；貯罐內(nèi)的溫度保持在1200～1295℃；混合后的物料堿度R在2.0～2.1；在貯罐內(nèi)進(jìn)行燜罐處理，直至混合物料完全粉化；貯罐內(nèi)的余熱通過熱交換器予以回收；將粉化并熱量回收后的物料從貯罐內(nèi)取出。本發(fā)明不經(jīng)過水淬處理，省去了水泥廠干燥水渣的費(fèi)用，也避免了水沖渣過程中的設(shè)備磨損問題，對(duì)作業(yè)環(huán)境和空氣質(zhì)量影響小；無需投入大型的高爐渣粒化設(shè)備，能耗低，工藝簡單且不影響高爐渣的性能和附加值；節(jié)能、環(huán)保，有利于提高資源綜合利用水平，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C04B5/06GK102382912SQ20111035871
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者劉譚璟, 周強(qiáng), 唐恩, 張慶喜, 李菊艷 申請(qǐng)人:中冶南方工程技術(shù)有限公司