一種冶金渣燒結(jié)磚及制備方法與流程

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導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>無機化學(xué)及其化合物制造及其合成,應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明屬于環(huán)境保護和資源利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種冶金渣燒結(jié)磚及制備方法。

背景技術(shù)：

在冶金工業(yè)的生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量的固體廢棄物，即冶金渣。如，在鋼鐵產(chǎn)業(yè)中，我國年產(chǎn)粗鋼8億多噸，鋼渣產(chǎn)量占粗鋼產(chǎn)量的12％-20％；在制鋁行業(yè)，每生產(chǎn)1t氧化鋁，可產(chǎn)生0.8-1.5t赤泥，我國每年約有數(shù)百萬噸的赤泥生成。大量的冶金渣不僅占用了大量寶貴的土地資源，還嚴(yán)重地污染了環(huán)境，這給人們的生產(chǎn)和生活造成多方面直接或間接的影響。目前，我國鋼渣利用率不足30％，赤泥的利用率僅為4％，尋求鋼渣和赤泥等冶金渣大規(guī)模和資源化利用的有效途徑成為冶金企業(yè)乃至全社會共同面臨的重大課題。

目前，鋼鐵廠處理鋼渣的主要方法是將鋼渣破碎、球磨、磁選回收其中的鐵質(zhì)資源。而磁選后的鋼渣尾渣則大量堆存，沒有得到有效地開發(fā)和利用。公開號為CN104556753A的中國專利提供了一種鋼渣水泥的制備方法，就是將一定量的鋼渣作為添加劑摻雜在水泥生料中。由于濕法球磨后的鋼渣中含有大量的水，其中的游離氧化鈣已轉(zhuǎn)化為氫氧化鈣，降低了其用作水泥原料的活性。另外，將一定含水量的選鐵尾渣烘干和細(xì)磨需要消耗大量的能量，這也限制了其在水泥方面上的應(yīng)用。為了保證這種水泥生料滿足一定的活性要求，鋼渣的添加量只能控制在20％內(nèi)，不能實現(xiàn)鋼渣的大規(guī)模和資源化利用。赤泥，由于其強堿性，利用難度大。近年來，赤泥綜合利用工作在我國得到高度重視，并已開展了一定的跨學(xué)科的綜合利用和開發(fā)技術(shù)研究，如提取有價金屬、環(huán)境材料領(lǐng)域及其它復(fù)合材料領(lǐng)域。雖然這些研究有利于提高赤泥的附加值，但是其利用率有限，不能實現(xiàn)赤泥的規(guī)?；?。

將冶金渣應(yīng)用在陶瓷行業(yè)，不僅可以解決冶金渣的利用問題，還可以解決陶瓷行業(yè)傳統(tǒng)優(yōu)質(zhì)原料的短缺，作為一種可替代性和低成本的原料，降低生產(chǎn)成本，應(yīng)對市場的競爭加劇。公開號為CN104876617A的中國專利提供了一種利用粉煤灰制備陶瓷磚的方法，該陶瓷磚具有很好的吸水性和硬度。但是，與陶瓷磚主要成分同為Al₂O₃、SiO₂的粉煤灰在整個原料體系中僅僅作為一種集料，并不參與陶瓷原料(如粘土)間的反應(yīng)，大大限制了這些固體廢棄物的利用率。專利公開號為CN101386528A的中國專利提供了一種利用冶金鋼渣生產(chǎn)陶瓷的方法。但是，將高硬度的鋼渣破碎到滿足陶瓷原料的粒度需要消耗大量的能量。同時，陶瓷產(chǎn)品對于其原料的含鐵量有著其為苛刻的標(biāo)準(zhǔn)，這也對鋼渣或赤泥深度選鐵工藝提出了更高的要求。此外，該工藝要經(jīng)過濕磨、噴霧造粒等復(fù)雜工藝，對原料成分和物理性質(zhì)要求較高，也限制了冶金渣在陶瓷領(lǐng)域中的應(yīng)用，并不能規(guī)?；慕鉀Q冶金渣的利用問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例要解決的技術(shù)問題是提供一種冶金渣燒結(jié)磚及制備方法，實現(xiàn)冶金渣的大規(guī)模利用，節(jié)約礦產(chǎn)資源，同時，低成本、低能耗、高效率地生產(chǎn)出合格的燒結(jié)磚，實現(xiàn)資源的綜合利用，保護環(huán)境。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種冶金渣燒結(jié)磚的制備方法，所述方法包括如下步驟：

將符合預(yù)設(shè)條件的冶金渣、粘土和/或頁巖、添加劑按預(yù)設(shè)配比進行混合，將混合后的混合物陳腐后進行成型為磚坯，將磚坯干燥后，入窯燒制，得到燒結(jié)磚。

上述方案中，所述預(yù)設(shè)配比，按各原料干重的重量份數(shù)，為：

冶金渣，5-60份；

粘土和/或頁巖，40-95份；

添加劑，0-5份。

上述方案中，所述符合預(yù)設(shè)條件的冶金渣，進一步為：

粒度為1mm篩的篩余小于1％、CaO的質(zhì)量占冶金渣總質(zhì)量的百分比為15％-50％、且Fe₂O₃的質(zhì)量占冶金渣總質(zhì)量的百分比為10％-40％的選鐵尾渣、和/或鋼渣、和/或赤泥。

上述方案中，所述添加劑進一步為助熔劑。

上述方案中，所述入窯燒制，燒結(jié)溫度為950-1100℃。

上述方案中，所述成型為磚坯，通過壓制成型或擠出成型。

上述方案中，優(yōu)選的，所述冶金渣的干重重量份數(shù)為5-30份。

上述方案中，優(yōu)選的，所述冶金渣的干重重量份數(shù)為30-60份。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種冶金渣燒結(jié)磚，所述冶金渣燒結(jié)磚通過上述冶金渣燒結(jié)磚制備方法進行制備。

從上述實施例的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所提供的冶金渣燒結(jié)磚制備方法，將符合預(yù)設(shè)條件的冶金渣、粘土和/或頁巖、添加劑按預(yù)設(shè)配比進行混合，將混合后的混合物陳腐后進行成型為磚坯，將磚坯干燥后，入窯燒制，得到燒結(jié)磚。通過控制冶金渣的預(yù)設(shè)條件，可直接將常規(guī)細(xì)碎的粘土、添加劑與其攪拌混合，無需再次破碎，從而大大降低制備能耗，實現(xiàn)冶金-選鐵-制磚工藝的鏈接，同時，含鈣含鐵的冶金渣具有部分塑性料的性質(zhì)，可以直接使用粒度小于1毫米的原料，并且所制備的燒結(jié)磚具有較好的排氣效果和生坯強度；由于冶金渣含有氧化鐵以及鈉、鉀等雜質(zhì)組分，因此本身具有降低熔點的功能，冶金渣中的鐵、鈣、鎂等氧化物能夠與含硅原料形成低共熔化合物，可降低燒結(jié)反應(yīng)的溫度；通過控制冶金渣中氧化鐵含量、燒制溫度和燒結(jié)氣氛等因素，獲得不同顏色的燒結(jié)磚，因此，燒結(jié)磚中無需加入昂貴的著色劑，降低了原料成本。從而實現(xiàn)了冶金渣的大規(guī)模利用，節(jié)約礦產(chǎn)資源，同時，低成本、低能耗、高效率地生產(chǎn)出合格的燒結(jié)磚，實現(xiàn)資源的綜合利用，保護了環(huán)境。

具體實施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本發(fā)明進行詳細(xì)描述。

燒結(jié)磚，作為陶瓷磚的一種，對其原料的成分有著較為寬松的要求。而冶金渣中的鐵、鈣、鎂等氧化物能與粘土、頁巖等原料反應(yīng)形成硅酸鹽晶體礦物，不僅可以提高冶金渣在燒結(jié)磚原料中的添加量，利于冶金渣的大規(guī)模使用，而且可以提高燒結(jié)磚的性能。另外，冶金渣中一定的鐵含量還可以有效地降低燒結(jié)磚的溫度，并在不同摻量、不同燒結(jié)溫度作用下，可以使燒結(jié)磚呈現(xiàn)不同的顏色，從而無需添加昂貴的著色劑，降低燒結(jié)磚的生產(chǎn)成本。因此，本發(fā)明實施例的利用冶金渣制備燒結(jié)磚，是冶金渣大規(guī)模、資源化和環(huán)保利用的有效途徑，也可有效的降低燒結(jié)磚的有能耗及燒成溫度，節(jié)約原材料，從而有效的降低的生產(chǎn)成本；而所制備的冶金渣燒結(jié)磚，具有低成本、高性能、多色系的優(yōu)點。

本發(fā)明通過將符合預(yù)設(shè)條件的冶金渣、粘土和/或頁巖、添加劑按預(yù)設(shè)配比進行混合，將混合后的混合物陳腐后進行成型為磚坯，將磚坯干燥后，入窯燒制，得到燒結(jié)磚。

傳統(tǒng)的廢棄建筑垃圾、建筑陶瓷、河沙、粉煤灰等集料，以氧化硅等成分為主，幾乎不與粘土反應(yīng)。而含鈣含鐵的冶金渣，如本實施例的選鐵尾渣，在燒結(jié)磚中不僅粗顆粒起到集料作用，而且細(xì)顆粒還起到原料作用，和陶瓷一起反應(yīng)，增強了燒結(jié)磚性能。發(fā)生反應(yīng)的原因是冶金渣中含有鐵、鈣、鎂等氧化物，能夠與粘土原料中的硅、鋁等氧化物反應(yīng)，生成硅酸鹽晶體礦物。因此，冶金渣在燒結(jié)磚中添加量顯著增加，可達到以百分含量計的原料干重總量的60％。

要使冶金渣達到預(yù)設(shè)條件，則需要控制冶金生產(chǎn)過程中的破碎、球磨和磁選工藝。如此，可獲得粒度為1mm篩的篩余小于1％、CaO的質(zhì)量占冶金渣總質(zhì)量的百分比為15％-50％、且Fe₂O₃的質(zhì)量占冶金渣總質(zhì)量的百分比為10％-40％的冶金渣，從而直接將常規(guī)細(xì)碎的粘土、添加劑與其攪拌混合，無需再次破碎，從而大大降低制備能耗，實現(xiàn)冶金-選鐵-制磚工藝的鏈接。傳統(tǒng)的含硅廢棄物為瘠性料，粒度不能小于1毫米，只能作為集料；然而含鈣含鐵的冶金渣具有部分塑性料的性質(zhì)，可以直接使用粒度小于1毫米的原料，并且具有較好的排氣效果和生坯強度。

燒結(jié)磚坯體送入窯內(nèi)燒制的燒制溫度為950-1100℃，燒結(jié)溫度較低，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能。由于冶金渣含有氧化鐵以及鈉、鉀等雜質(zhì)組分，因此本身具有降低熔點的功能；同時，冶金渣中的鐵、鈣、鎂等氧化物能夠與含硅原料形成低共熔化合物，降低了燒結(jié)反應(yīng)的溫度。

當(dāng)冶金渣摻量控制為以百分含量計的原料干重總量的30％以下時，燒結(jié)磚的顏色一般是紅色(或黃色)過渡到棕色或褐色，或者呈現(xiàn)相應(yīng)顏色的斑點；當(dāng)冶金渣摻量控制為以百分含量計的原料干重總量的30％-60％時，燒結(jié)磚的顏色一般是棕色過渡到褐色或黑色。通過控制冶金渣的摻量從而控制氧化鐵含量、燒制溫度和燒結(jié)氣氛等因素，可以獲得不同顏色的燒結(jié)磚，因此，燒結(jié)磚中無需加入昂貴的著色劑，可以降低原料成本。

為了進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進一步說明。

第一實施例