CN102161050A - 生物法处理废弃滑板进行循环再利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废弃炼钢用滑动水口滑板耐火材料的回收利用方法，尤其涉及一种生物法处理废弃滑板进行循环再利用的方法和该方法得到的废弃滑板粉末。生物法处理废弃滑板进行循环再利用的方法，该方法包括以下的步骤：①对废滑板粉体除锰铁处理，②硅酸杆菌对废弃滑板粉末进行脱硅，③曲霉菌对废弃滑板粉末进行脱铁，④水洗至中性烘干。本项目采用生物技术脱硅脱铁锰可以有效节能减排，同时消除了难降解的铝碳质滑板对环境的污染，有利于环保。

Description

生物法处理废弃滑板进行循环再利用的方法
技术领域
本发明涉及一种废弃炼钢用滑动水口滑板耐火材料的回收利用方法，尤其涉及一种生物法处理废弃滑板进行循环再利用的方法和该方法得到的废弃滑板粉末。
背景技术
我国钢产量目前已经达到每年5亿吨左右，其中生产过程中钢包及连铸中间包上大量使用滑板。滑板多次使用后，由于孔径扩大和滑动面损伤被废弃，作为固体垃圾处理。这种处理方式不仅浪费了资源，而且由于铝碳质滑板难以自然消解而严重污染环境。因此，开展滑板循环再利用技术的研究，不仅可以降低成本，而且在工业固体废弃物的资源综合方面也有着深远的意义，是目前研究的热点课题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的一个目的是提供一种生物法处理废弃滑板进行循环再利用的方法，该发明主要解决了废弃滑板粉末中硅铁锰含量太高的弊端，为下一步滑板循环再利用开拓了原料来源，在保证质量的情况下，降低了成本。本发明的另外一个目的是提供上述的方法得到的废弃滑板粉末。
为了实现上述的第一目的，本发明采用了以下的技术方案：
生物法处理废弃滑板进行循环再利用的方法，该方法包括以下的步骤：①对废滑板粉体除锰铁处理，②硅酸杆菌对废弃滑板粉末进行脱硅，③曲霉菌对废弃滑板粉末进行脱铁，④水洗至中性烘干。
作为优选，上述的步骤①中对来自废弃滑板粉末原料进行分选富集处理，废弃滑板粉末原料的粉体目数为150-300目，并采用永磁辊式强磁选矿机与脉动高梯度磁选机联用，回收锰铁。
作为优选，上述的步骤②在带搅拌装置的生物滤池中，加入已经强磁处理过的废滑板粉和硅酸杆菌溶液，固液比为1∶2～10，加入或不加入相应的生物培养液，在15～22℃的无消毒条件下进行了5～7昼夜，其中浸出时间为2～5昼夜。
上述的生物培养液主要提供细菌生长繁殖，可以加入也可以不加入，可以根据细菌种类和环境要求选用常规生物培养液，作为优选，所述的生物培养液包括葡萄糖、Na2HPO4、MgSO4和琼脂。
作为优选，所述的硅酸杆菌选用胶质芽胞杆菌（Bacillus mucitaginosus）。硅酸杆菌应为硅酸盐类细菌，特指从硅铝土矿中提取的细菌物种，种类较多，胶质芽胞杆菌（Bacillus mucitaginosus）为主要菌类。作为再优选，所述的硅酸杆菌溶液的浓度为（cfu）1.00×108～1.00×109。
作为优选，上述的步骤③在带搅拌装置的生物滤池中，加入已经脱硅处理过的废滑板粉和曲霉菌溶液，在15～22℃的无消毒条件下，冷浸10-13昼夜，后用自来水冲洗矿样至中性，烘干。
作为优选，所述的曲霉菌选用黑曲霉素菌（aspergillus niger）。作为再优选，所述的曲霉菌的浓度约为（cfu）1×108～5×108。
为了实现上述的第二目的，本发明采用了以下的技术方案：
上述任一方法生产得到的废弃滑板粉末，废弃滑板粉末的化学成分Al2O3为80％～93.4％，SiO2含量为9.51％～14％，Fe2O3含量为1%以下。
上述的方法制备得到的废弃滑板粉末用于制备滑板，工作面为：废弃滑板粉末为30~40%，刚玉为36～60%，氧化铝微粉2.4-3.6%，磷质石墨为1.6～2.4%，添加剂为1.7～2.6%；非工作：面废弃滑板粉末为30～40%，特级矾土为35～55%，刚玉为6～9%，石墨为0.8～1.2%，结合剂为3.5～4%，添加剂为1.0～1.5%。添加剂一般为铝，结合剂一般为热固性酚醛树脂。生产方法时按配比称取各原料，混合均匀，经混炼得到泥料，然后加压成型，在200±10℃下干燥40 h。该产品显气孔率4－10%，常温耐压强度100-140MPa，高温抗折强度14-16 MPa，其抗氧化性、抗冲刷性和抗热震性等性能指标均达到优或良。
本发明由于采用上述的技术方案，采用动态工艺下利用硅酸杆菌和曲霉菌对废弃滑板进行有效脱硅脱铁，通过永磁辊式强磁与脉动高梯度强磁联用对废滑板粉体除铁处理，确立了将其作为原料使用的循环再利用技术。产品性能指标达到了原滑板的水平，抗冲刷性强，高温体积稳定性好。作为滑动水口诸部件中使用条件最苛刻的一种，滑板直接控制钢水的流量，本产品由于有效地脱硅脱铁锰，大大延长了其使用寿命和操作的稳定性，提高了效益，本项目采用生物技术脱硅脱铁锰可以有效节能减排，同时消除了难降解的铝碳质滑板对环境的污染，有利于环保。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
（1）解决的了废弃滑板粉末中硅铁锰含量太高的弊端，为下一步滑板循环再利用开拓了原料来源，在保证质量的情况下，降低了成本。
（2）本发明利用了硅酸杆菌和曲霉菌的生物作用，基本解决了物理和化学传统处理方法的不足，节约了大量能耗，减少了排入环境的废弃滑板量，经济可观、环境效益显著。
（3）本发明采用废弃滑板粉末作为循环再利用的主要原料，与同行业中直接大量使用板状刚玉和特级矾土矿相比，减少了对矿产资源的损耗。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
对废弃滑板粉末原料进行球磨粉碎，采用永磁辊式强磁选矿机与脉动高梯度磁选机联用，回收锰铁。在带搅拌装置的生物滤池中，加入1 t已经强磁处理过的废滑板粉和10 m3硅酸杆菌溶液。在22℃的无消毒条件下进行了5 昼夜，其固液比为1∶5，浸出时间为5昼夜，加入相应的生物培养液。最终废弃滑板粉末化学成分Al2O3提高到93.4％，SiO2含量降低到9.51％，铝硅比达到8.0。然后在带搅拌装置的生物滤池中，加入已经脱硅处理过的废滑板粉和800 dm3浓曲霉菌溶液。在22℃的无消毒条件下，加水10 m3，冷浸10 昼夜，后用自来水冲洗矿样至中性，烘干。浸溶前后化学分析结果表明，Fe2O3降低率最高为30.7%，最低为14.5%。
滑板的配方是工作面废弃滑板为40%，刚玉为56%，氧化铝微粉2.4%，磷质石墨为1.6%，添加剂为1.7%；非工作面废弃滑板为60%，特级矾土为55%，刚玉为9%，石墨为1.2%，结合剂为3.5%，添加剂为1.5%。生产方法时按配比称取各原料，混合均匀，经混炼得到泥料，然后加压成型，在200±10℃下干燥40 h。该产品显气孔率10 %，常温耐压强度 120MPa，高温抗折强度 14 MPa，其抗氧化性、抗冲刷性和抗热震性等性能指标均达到优或良。
实施例2
对废弃滑板粉末原料进行球磨粉碎，采用永磁辊式强磁选矿机与脉动高梯度磁选机联用，回收锰铁。在带搅拌装置的生物滤池中，加入1 t已经强磁处理过的废滑板粉和10 m3硅酸杆菌溶液。在22℃的无消毒条件下进行了5 昼夜，其固液比为1∶5，浸出时间为5昼夜。实施例2与实施例1不同之处在于没有添加生物培养液。最终废弃滑板粉末化学成分Al2O3提高到80.0％，SiO2含量降低到14％，铝硅比达到7.09。
曲霉菌对废弃滑板粉末进行脱铁与循环再利用的配方及生产，与实施例1相同，最终产品显气孔率10%，常温耐压强度120MPa，高温抗折强度15MPa，其抗氧化性、抗冲刷性和抗热震性等性能指标均达到优或良。
实施例3
永磁辊式强磁与脉动高梯度强磁联用对废滑板粉体除铁处理，硅酸杆菌对废弃滑板粉末进行脱硅与循环再利用的配方及生产，与实施例1相同。与实施例1不同之处在于曲霉菌对废弃滑板粉末进行脱铁时，加水20 m3，冷浸13 昼夜，后用自来水冲洗矿样至中性，烘干。浸溶前后化学分析结果表明，Fe2O3降低率最高为44.8%，最低为16. 0%。
该产品显气孔率10%，常温耐压强度130MPa，高温抗折强度15 MPa，其抗氧化性、抗冲刷性和抗热震性等性能指标均达到优或良。
实施例4
前三步，与实施例1相同，不同之处在于配方是工作面废弃滑板为35%，刚玉为59%，氧化铝微粉3.6%，磷质石墨为2.4%，添加剂为2.6%；非工作面废弃滑板为35%，特级矾土为54%，刚玉为9%，石墨为1.2%，结合剂为4%，添加剂为1.5%。生产方法时按配比称取各原料，混合均匀，经混炼得到泥料，然后加压成型，在200±10℃下干燥40 h。该产品显气孔率10%，常温耐压强度140MPa，高温抗折强度16 MPa，其抗氧化性、抗冲刷性和抗热震性等性能指标均达到优或良。

Claims (10)

1.生物法处理废弃滑板进行循环再利用的方法，其特征在于该方法包括以下的步骤：①对废滑板粉体除锰铁处理，②硅酸杆菌对废弃滑板粉末进行脱硅，③曲霉菌对废弃滑板粉末进行脱铁，④水洗至中性烘干。
2.根据权利要求1所述的生物法处理废弃滑板进行循环再利用的方法，其特征在于步骤①中对来自废弃滑板粉末原料进行分选富集处理，废弃滑板粉末原料的粉体目数为150-300目，采用永磁辊式强磁选矿机与脉动高梯度磁选机联用，回收锰铁。
3.根据权利要求1所述的生物法处理废弃滑板进行循环再利用的方法，其特征在于步骤②在带搅拌装置的生物滤池中，加入已经强磁处理过的废滑板粉和硅酸杆菌溶液，固液比为1∶2～10，加入或不加入相应的生物培养液，在15～22℃的无消毒条件下进行了5～7昼夜，其中浸出时间为2～5昼夜。
4.根据权利要求3所述的生物法处理废弃滑板进行循环再利用的方法，其特征在于：生物培养液包括葡萄糖、Na2HPO4、MgSO4和琼脂。
5.根据权利要求3所述的生物法处理废弃滑板进行循环再利用的方法，其特征在于：硅酸杆菌选用胶质芽胞杆菌（ Bacillus mucitaginosus）。
6.根据权利要求3或5所述的生物法处理废弃滑板进行循环再利用的方法，其特征在于：硅酸杆菌溶液的浓度为（cfu）1.00×108～1.00×109。
7.根据权利要求1所述的生物法处理废弃滑板进行循环再利用的方法，其特征在于步骤③在带搅拌装置的生物滤池中，加入已经脱硅处理过的废滑板粉和曲霉菌溶液，在15～22℃的无消毒条件下，冷浸10-13昼夜，后用自来水冲洗矿样至中性，烘干。
8.根据权利要求7所述的生物法处理废弃滑板进行循环再利用的方法，其特征在于：曲霉菌选用黑曲霉素菌（aspergillus niger）。
9.根据权利要求7或8所述的生物法处理废弃滑板进行循环再利用的方法，其特征在于：曲霉菌的浓度约为（cfu）1×108～5×108。
10.根据权利要求1、2、3、4、5、7、8所述的方法生产得到的废弃滑板粉末，其特征在于：废弃滑板粉末的化学成分Al2O3为80％～93.4％，SiO2含量为9.51％～14％，Fe2O3含量为1%以下。
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