CN101892332B

CN101892332B - 一种熔渣节能保温剂

Info

Publication number: CN101892332B
Application number: CN2010102257638A
Authority: CN
Inventors: 苍大强; 李宇; 杨志杰; 刘晓明; 张玲玲
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2010-07-05
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2030-07-05
Also published as: CN101892332A

Abstract

一种熔渣节能保温剂，属于冶金行业节能减排和综合利用技术领域。其主要成分的化学组成百分比为：25～70的SiO₂，1～25的Al₂O₃，1～40的CaO，0～20的MgO，0～10的F^-，0～10的R₂O(R为一价金属离子)，0～10的Fe₂O₃，5～60的固定碳，堆比重为0.25～0.75g/cm³。本发明具有良好的保温性能，能减少高温熔渣的热损失；并含有一定的固定碳，可以利用其化学反应产生的热量来进一步弥补熔渣的热损失；同时，属于硅铝质材料，其最终可以部分或全部熔解在熔渣内，改善熔渣的化学组成，降低熔渣熔点。本发明生产工艺简单、成本低、适于各类需要利用熔渣显热、提高熔渣流动性或者改善熔渣性能的工艺中。

Description

一种熔渣节能保温剂

技术领域

本发明属于冶金行业节能减排和综合利用技术领域，尤其是在熔渣利用过程中使用的节能保温剂。

背景技术

众所周知冶金行业是一个大进大出行业，产生的固体废弃物量巨大，而在固体废弃物中高温熔渣所占比例最高，因此如何高效的利用高温熔渣已成为冶金行业中研究的热点。在冶金行业中的高温熔渣主要有各类炉渣、钢渣、铁合金渣、有色金属冶炼渣、熔融还原炉渣和磷渣等。目前，对这些高温熔渣的主要采用冷却后用作建筑材料等方式进行利用，但其所蕴含的热能尚没有回收利用。以钢渣为例，我国钢渣有效利用率仅为10％左右，国内外多数钢厂的钢渣处理系统均采用干渣法、盘泼水冷法、热闷法、高压水淬法等系统工艺，大部分以干渣形态运往弃渣场，堆积成山，进行集中处理利用，途径主要有：①返回冶金再利用；②钢渣水泥；③作为碎石使用及地基回填料；④作为农肥和酸性土壤改良剂。同时，仅排出量最大的高炉渣和钢渣在其熔融态时所蕴含的热能就为，高炉渣的温度为1500℃，热焓为1700MJ/t，钢渣温度为1600℃，热焓为1670MJ/t，并且其温度越高热焓越大，如图1所示。

因此在熔渣二次资源化的同时能够将其热能一并加以回收利用更为重要，这就要求必须对所排出的熔渣进行保温，特别是在其刚刚被排出时的高温阶段进行保温，能够大大减缓其温降速率，这不仅能使熔渣的热能得到保存，同时更能够减缓熔渣的粘度增大速度，使其尽可能的长时间保持很好的流动性，为熔渣的后序处理利用特别是其热量的回收提供保证。

本发明是针对熔渣所开发的一种保温剂，经对大量资料的查阅，到目前为止还没有任何一种熔渣的保温剂、覆盖剂或改质剂的相关内容研究，因此本发明提出时主要借鉴了针对钢水保温所研发的钢包覆盖剂。文献“粉煤灰在钢水颗粒保温剂中的应用研究”(金弘熙，杨曼辉，顾文飞和丁劲光.宝钢技术.1999，5：50～53)，“钢包覆盖剂的研制与应用”(年冠华.冶金能源.2001，(20)4：22～26)，“新型钢包覆盖剂的研制”(徐永斌，徐兵.炼钢.2006，(22)5：31～33，36)，“钢包覆盖剂的的应用与研究”(于华财.炼钢.2001，(17)4，11～14)，专利(申请号：200510030710.X、98113405.X、200610095064.X、200410084336.7和96121235.7)报道了多种钢包覆盖剂，其特点基本都要求满足：形成理想的熔融结构、具有较好保温性能、具有较好的铺展性、能够避免钢水中增碳、氧化等。

发明内容

本发明的目的之一：实现熔渣利用的节能。对熔渣显热利用的过程中，需要首先对避免熔渣的热量损失。温度越高的熔渣，热量品质越高，但越容易损失在环境中。而熔渣从排渣到后续处理之间需要有运输等过程，因此，需要在这一期间对熔渣进行保温，保存这部分量大质高的热能。

本发明的目的之二：解决熔渣流动性差的问题。熔渣流动性差是大量熔渣在排渣过程中难于处理的关键所在。特别是在各类钢渣排渣过程中，由于钢渣流动性差，导致其处理率低，影响了水淬、空淬、滚筒、粒化轮、转杯等粒化排渣方法的应用和推广。本发明主要从降低熔渣热量损失、对熔渣补热两个方面保证熔渣具有足够高的温度，并同时通过节能保温剂的熔解来改变熔渣成分，保证熔渣具有足够高的流动性。

本发明的目的之三：改善熔渣的物化性能。熔渣节能保温剂和熔渣都属于硅铝质材料，熔渣节能保温剂最终可以部分或全部熔解在熔渣中，改变熔渣的化学组成，从而能够进一步改善熔渣流动性的同时，改善后续利用作为骨料、水泥、渣棉、陶瓷或者微晶玻璃等的安定性、易磨性、胶凝活性、保温、颜色、力学或者环境滤出等性能。

本发明是一种熔渣节能保温剂，其特征在于其主要成分的化学重量百分比组成为：25～70的SiO₂，1～25的Al₂O₃，1～40的CaO，0～20的MgO，0～10的F^-，0～10的R₂O(R为一价金属离子)，0～10的Fe₂O₃，5～60的固定碳，堆比重为0.25～0.75g/cm³。

所述的节能保温剂应用于以下熔渣：各类熔融态的高炉渣，转炉钢渣、包括拉碳钢渣和护炉终渣，电炉钢渣，不锈钢渣，有色金属冶炼渣，铁合金渣，熔融还原炉渣，磷渣以及电厂液态渣。

所述的节能保温剂亦称为熔渣覆盖剂、熔渣改质剂或熔渣保温改质剂，由以下物料中的一种或多种混合构成：渣棉、陶粒、硅藻土、膨润土、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、碳化稻壳、膨胀石墨，煤粉、炭黑、焦炭粉、石墨，各类粉煤灰、烟道灰、高炉渣、转炉钢渣、电炉钢渣、不锈钢钢渣、各类精炼渣、铁合金渣、有色冶炼渣和磷渣、以及尾矿、尾砂、煤矸石、火山灰、硅灰、废玻璃、石英砂、砂岩、长石、白云石、铝土矿、各类冶金尾泥、除尘灰、硼泥、赤泥、污水或河道淤泥，粘结剂，碳酸锂，水玻璃、萤石，纯碱，硼砂，冰晶石、氟硅酸钠等。

本发明与铁水保温剂、钢包覆盖剂的不同在于：熔渣节能保温剂应用于熔渣的保温，主要用于改善熔渣的流动性，保证后续熔渣处理工艺顺利进行，因此不需要考虑熔渣的增碳、氧化等问题；更大的不同在于熔渣节能保温剂和熔渣都属于硅铝质材料，熔渣节能保温剂最终可以部分或全部熔解在熔渣中，改变熔渣的化学组成，从而能够进一步改善熔渣流动性的同时，改善后续利用作为骨料、水泥、渣棉、陶瓷或者微晶玻璃等的安定性、易磨性、胶凝活性、保温、颜色、力学或者环境滤出等性能。

本发明提供了几种熔渣保温剂的原料配方，该原料配方具有保温效果好、原料成本低、易熔、改善熔渣质量等优点，同时该操作工艺简单、不需配备其他附属设备，投资成本低，易于实施推广。

附图说明

图1为钢渣的焓值随温度变化曲线

具体实施方式

实施例一：将碳化稻壳作为节能保温剂，其组成为39.8％的SiO₂，3.9％的Al₂O₃，2.5％的CaO，2.2％的MgO，9.2％的Fe₂O₃，1.6％的R₂O(R为一价金属离子)，40.0％的固定碳，0.7％的其它组分。将该节能保温剂应用于熔融高炉渣，熔融高炉渣表面结壳现象减少，流动性提高。

实施例二：将焦炭粉，碳化稻壳和萤石制备为节能保温剂，其组成为21.69％的SiO₂，4.0％的Al₂O₃，5.7％的CaO，1.2％的MgO，2.6％的F-，5.2％的Fe₂O₃，0.8％的R₂O(R为一价金属离子)，58.3％的固定碳，0.2％的其它组分。将该节能保温剂应用于熔融高炉渣，熔渣表面结壳现象减少，流动性提高。

实施例三：将珍珠岩，焦炭粉，粉煤灰和萤石制备为节能保温剂，其组成为36.3％的SiO₂，18.0％的Al₂O₃，7.2％的CaO，0.7％的MgO，3.6％的F^-，4.5％的Fe₂O₃，1.7％的R₂O(R为一价金属离子)，11.6％的固定碳，1.7％的其它组分。将该节能保温剂加入高温熔融钢渣表面，结果表明，加入保温剂的熔渣排渣时温度为1604℃，倒渣时熔渣温度为1550℃，熔渣具有很好的流动性。

相同条件下，未加入保温剂的熔渣排渣时温度为1623℃，倒渣时熔渣温度为1480℃，熔渣流动性差。

实施例四：将膨胀蛭石，焦炭粉和粉煤灰制备为节能保温剂，其组成为36.9％的SiO₂，20.8％的Al₂O₃，2.1％的CaO，2.9％的MgO，6.4％的Fe₂O₃，1.4％的R₂O(R为一价金属离子)，12.8％的固定碳，1.1％的其它组分。将该节能保温及加入高温熔融钢渣表面，结果表明，熔渣内部温度为1600℃，保温剂表面温度为314℃，保温效果良好。

实施例五：将珍珠岩，煤粉，尾矿粉和高炉渣制备为节能保温剂，其组成为40.5％的SiO₂，9.5％的Al₂O₃，14.7％的CaO，4.9％的MgO，5.2％的Fe₂O₃，1.7％的R₂O(R为一价金属离子)，21.3％的固定碳，0.9％的其它组分。将该节能保温剂加入高温熔融钢渣表面，结果表明，熔渣内部温度为1600℃，保温剂表面温度为343℃，保温效果良好。

实施例六：将珍珠岩，尾矿粉和萤石制备为节能保温剂，其组成为61.1％的SiO₂，6.6％的Al₂O₃，8.7％的CaO，2.9％的MgO，3.9％的F^-，12.0％的Fe₂O₃，3.1％的R₂O(R为一价金属离子)，1.2％的其它组分。将该节能保温剂加入高温熔融钢渣表面。将该节能保温剂加入高温熔融钢渣表面，结果表明，熔渣内部温度为1600℃，保温剂表面温度为403℃，保温效果良好。

Claims

1.一种熔渣节能保温剂，其特征在于其主要成分的化学重量百分比组成为：25～70的SiO₂，1～25的Al₂O₃，1～40的CaO，0.7～4.9的MgO，0～10的F^-，0.8～3.1的R₂O、R为一价金属离子，4.5～10的Fe₂O₃，5～60的固定碳，堆比重为0.25～0.75g/cm³。