CN105731804A - 熔融态高炉渣显热的高效利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种熔融态高炉渣显热的高效利用方法。在高炉炼铁生产现场，取出高温液态高炉渣，与制备微晶玻璃所需的其它辅料一起，直接加入到恒温电炉的石墨坩埚内，利用高温熔融态高炉渣显热对石墨坩埚内的辅料熔融，并控制石墨坩埚温度使全部物料在石墨坩埚内完成成分均匀化；将完成全部熔融及成分均匀化的液态物料浇注到恒温控制的模具中，在模具中完成微晶玻璃的形核和长大，最终获得高炉渣微晶玻璃。本发明充分且高效地利用了熔融态高炉渣显热，避免了目前高炉渣处理工艺中的能源浪费，并使高炉渣微晶玻璃制备工艺中的辅料无需提前熔融，节省了熔融辅料所需要的能源，降低了生产成本，缩短了生产周期。

Description

熔融态高炉渣显热的高效利用方法
技术领域
本发明涉及冶金能源回收及固体废弃物综合利用，具体是一种熔融态高炉渣显热的高效利用方法。
背景技术
炼铁生产过程产生的高炉渣其显热能级很高，在冶金行业属于高品质余热资源。高炉渣从高炉内排出的温度通常在1450℃以上，每吨高炉渣所含的一次显热大致相当于60kg标准煤的热值。目前，我国的高炉渣大部分采用水淬法制取水渣，然后作为水泥原料使用。虽然有些企业利用冲渣水的余热用于供暖，能够解决厂区内部部分采暖或浴室的供热，但是这种利用仅占高炉渣全部显热的10%左右，并且受时间和地域的限制，在夏季或者无取暖设施的南方地区，这部分能源也只能白白浪费掉。同时，冲水渣工艺还需要浪费大量宝贵的水资源。
作为钢铁冶炼的副产品，高炉渣的主要成分是氧化钙、二氧化硅、氧化铝和氧化镁等氧化物，是制作微晶玻璃的良好原材料。针对利用高炉渣制备微晶玻璃的现有技术，主要是熔融法或者烧结法。熔融法要经过配料、熔制、成型、核化和晶化等一系列过程，烧结法需要配料、冷压或热压成型、高温烧结及后续热处理等工序。显然这些工艺技术使用的都是固态高炉渣用于配料，对高温熔融态高炉渣的显热利用无能为力，不仅没有利用高温液态高炉渣的显热资源，而且还额外需要大量的能源来进行熔制、烧结和热处理。
发明专利[申请号：201010274345.8]提出了利用液态高炉渣直接制作微晶玻璃的方法，虽然使用的是液态高炉渣，但是并没有提出液态高炉渣的热量利用及回收，而且加入的辅料SiO2必须是熔融态，配料炉窑需要提前预热至高炉出渣温度，这也都需要消耗大量的能源。
发明内容
本发明针对熔融态高炉渣具有高热值的特点，提供一种工艺简单且高效利用熔融态高炉渣显热的方法，以提高高炉渣的利用价值，同时降低高炉渣微晶玻璃的生产成本和制造周期。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种熔融态高炉渣显热的高效利用方法，其特别之处在于：
在高炉炼铁生产现场，取出高温液态高炉渣，与制备微晶玻璃所需的其它辅料一起，直接加入到恒温电炉的石墨坩埚内，利用高温熔融态高炉渣显热对石墨坩埚内的辅料熔融，并控制石墨坩埚温度使全部物料在石墨坩埚内完成成分均匀化；
将完成全部熔融及成分均匀化的液态物料浇注到恒温控制的模具中，根据预设的高炉渣微晶玻璃的化学成分的不同，选用一段或两端恒温的热处理方式，在模具中完成微晶玻璃的形核和长大，最终获得高炉渣微晶玻璃。
采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其优点是：
充分且高效地利用了熔融态高炉渣显热，避免了目前高炉渣处理工艺中的能源浪费，并使高炉渣微晶玻璃制备工艺中的辅料无需提前熔融，节省了熔融辅料所需要的能源，降低了生产成本，缩短了生产周期。
本发明进一步的技术方案是：
高炉渣用量占制备微晶玻璃总原料的45-70%，高炉渣显热的利用效率在90%以上。
石墨坩埚的恒温由计算机程序自动控制，根据输入功率和恒温时间计算得出石墨坩埚所消耗的热量Q1；以等质量同成分固态物料在石墨坩埚内恒温相同时间所消耗的热量为基准Q2，得出在石墨坩埚过程中高温熔融态高炉渣所贡献的热量Q3=Q2-Q1。
根据高炉渣的比热容、温度和质量，计算得出所用液态高炉渣的显热Q4，并由此得出液态高炉渣显热的利用效率η=Q3/Q4×100%。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述，但实施例不对本发明构成任何限制。
本实施例给出的这种熔融态高炉渣显热的高效利用方法，步骤如下：
在高炉炼铁生产现场，取出占制备微晶玻璃总原料61.6%的高温液态高炉渣616g，液态高炉渣的温度为1490℃；其他各种辅料用量分别为：SiO2190g，Al2O322g，MgO52g，K2O26g，TiO244g，ZnO30g；将这些辅料混匀，与液态高炉渣一起直接加入到恒温电炉的石墨坩埚内，利用高温熔融态高炉渣显热对石墨坩埚内的辅料熔融，并控制石墨坩埚温度在1520℃恒温1小时，使全部物料在石墨坩埚内完成成分均匀化经计算，液态高炉渣显热的利用效率约为92%；
将完成全部熔融及成分均匀化的液态物料浇注到恒温控制在800℃的模具内，根据预设的高炉渣微晶玻璃的目标成分（wt.%）为：CaO25%，SiO240%，Al2O312%，MgO10%，K2O3%，ZnO3%，TiO25%，模具恒温1小时完成母玻璃制备和形核，然后将模具升温至980℃，再恒温1小时进行晶体长大，随后停止模具加热，高炉渣微晶玻璃自然冷却至室温，最终获得高炉渣微晶玻璃成品。
通过上述具体的实施过程可知，本发明高效地利用了熔融态高炉渣的显热，有效地提高冶金副能源利用效率及副产品的综合利用价值。
以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (4)

1.一种熔融态高炉渣显热的高效利用方法，其特征在于：
在高炉炼铁生产现场，取出高温液态高炉渣，与制备微晶玻璃所需的其它辅料一起，直接加入到恒温电炉的石墨坩埚内，利用高温熔融态高炉渣显热对石墨坩埚内的辅料熔融，并控制石墨坩埚温度使全部物料在石墨坩埚内完成成分均匀化；
将完成全部熔融及成分均匀化的液态物料浇注到恒温控制的模具中，根据预设的高炉渣微晶玻璃的化学成分的不同，选用一段或两端恒温的热处理方式，在模具中完成微晶玻璃的形核和长大，最终获得高炉渣微晶玻璃。
2.根据权利要求1所述的熔融态高炉渣显热的高效利用方法，其特征在于：高炉渣用量占制备微晶玻璃总原料的45-70%，高炉渣显热的利用效率在90%以上。
3.根据权利要求1所述的熔融态高炉渣显热的高效利用方法，其特征在于：石墨坩埚的恒温由计算机程序自动控制，根据输入功率和恒温时间计算得出石墨坩埚所消耗的热量Q1；以等质量同成分固态物料在石墨坩埚内恒温相同时间所消耗的热量为基准Q2，得出在石墨坩埚过程中高温熔融态高炉渣所贡献的热量Q3=Q2-Q1。
4.根据权利要求1所述的熔融态高炉渣显热的高效利用方法，其特征在于：根据高炉渣的比热容、温度和质量，计算得出所用液态高炉渣的显热Q4，并由此得出液态高炉渣显热的利用效率η=Q3/Q4×100%。
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