CN102382912A - 一种处理高炉渣的方法 - Google Patents

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李菊艳
唐恩
周强
刘谭璟
张庆喜
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Abstract

本发明涉及一种处理钢铁厂高炉渣的方法。其方法：将高炉渣熔体与生石灰装入带有热交换器的贮罐内混合；贮罐内的温度保持在1200～1295℃；混合后的物料碱度R在2.0～2.1；在贮罐内进行焖罐处理，直至混合物料完全粉化；贮罐内的余热通过热交换器予以回收；将粉化并热量回收后的物料从贮罐内取出。本发明不经过水淬处理，省去了水泥厂干燥水渣的费用，也避免了水冲渣过程中的设备磨损问题，对作业环境和空气质量影响小；无需投入大型的高炉渣粒化设备，能耗低，工艺简单且不影响高炉渣的性能和附加值；节能、环保，有利于提高资源综合利用水平，具有良好的经济和社会效益。

Description

一种处理高炉渣的方法
技术领域
本发明涉及一种处理钢铁厂高炉渣的方法。具体地属于在高温炉渣中加入生石灰，利用高温下生成的2CaO·SiO2在炉渣冷却过程中发生晶型转变，体积膨胀，实现高炉渣自然粉化，得到颗粒高炉渣而用于水泥生产的方法。
背景技术
高炉渣是钢铁冶炼过程中的主要副产品，每冶炼1t生铁大约产生300～350kg的高炉渣，按照我国年生铁年产量56316万t计算，产渣量达19710万t。高炉渣出渣温度约1450℃，每吨渣含有相当于60kg标准煤的热量。因此，做好高炉渣的处理并有效回收炉渣余热，是钢铁行业节能降耗的有效途径。
目前我国常见的处理高炉渣的方法有干渣坑冷却法和水冲渣法。干渣坑冷却法将熔融的高炉渣倒入干渣坑空冷，凝固后水冷。此法污染地下水源，降温时放出大量水蒸气，同时释放大量的H2S和SO2气体，腐蚀建筑、破坏设备和恶化工作环境，一般只在事故处理时使用该法。我国90％的高炉渣都采用水冲渣法处理，得到的水渣用于生产水泥、渣砖、矿渣微粉和隔热填料。高炉渣水淬方式很多，主要处理工艺有：底滤法、因巴法、拉萨法、图拉法、明特克法等。尽管冲渣工艺在不断的发展，但其技术的核心还是对高炉熔渣进行喷水水淬，冷却、粒化成水渣，然后进行水渣分离，冲渣的水经过沉淀过滤后再循环使用。水冲渣法无法从根本上改变粒化渣耗水的工艺特点，炉渣物理热基本全部散失，冲渣过程中SO2、H2S等污染物的排放不但影响作业环境而且对空气造成污染。
在高炉渣余热回收方面，国内水冲渣余热回收利用仅限于冲渣水余热供暖，余热回收率低，仅为10％左右。目前正在开发的炉渣热能回收方法主要有介质换热法和化学反应法，但技术还不成熟，有的效率低，有的影响高炉渣性能降低附加值，有的设备投资大等等。
因此，开发出一种有效的干式高炉渣处理方法，在处理高炉渣且不影响其使用性能和附加值的基础上，便于实现对高炉渣热能的回收。与现有的水淬渣方法相比更为节水和环保。
发明内容
本发明所要解决的问题是：针对现有技术存在的不足，提出一种高炉渣经干式处理，使高炉渣冷却后自然粉化，得到粒状高炉渣而用于水泥生产，实现高炉渣综合利用的处理高炉渣的方法。
本发明解决上述问题采用的技术方案是：
一种处理高炉渣的方法，其步骤：
1)将高炉渣熔体与含氧化钙重量百分比为50～99％的生石灰同时装入带有热交换器的贮罐内进行混合；贮罐内的温度保持在1200～1295℃；并控制混合后的物料碱度R在2.0～2.1，氧化镁重量百分比在≤10％；控制渣相混合后物料组成落在CaO-SiO2-Al2O3-MgO相图的正硅酸钙相区；
2)在贮罐内进行焖罐处理，直至混合物料完全粉化；贮罐内的余热通过其所带的热交换器予以回收；
3)将粉化并进行热量回收后的物料从贮罐内取出。
其特征在于：含氧化钙重量百分比为50-99％的生石灰加入量，根据高炉熔渣与含氧化钙重量百分比为50-99％的生石灰混合后所得物料要求的碱度值R以每吨高炉渣熔体为基数加入。
本发明的原理是：高炉渣出渣温度一般在1450℃～1500℃，在高温炉渣中加入一定量的生石灰，使高温炉渣冷却后自然粉化成颗粒状渣。高炉渣的主要成分为CaO、SiO2、Al2O3-MgO，碱度为1.0-1.1，在高温炉渣中加入生石灰，调整渣中MgO含量在10％以下，形成碱度在2.0～2.1，的高碱度渣，使渣中的CaO与SiO2在高温下通过固相反应生成2CaO·SiO2。2CaO·SiO2熔点2130℃，高炉渣从高温向低温冷却过程中，2CaO·SiO2的晶体结构发生转变，从α-2CaO·SiO2向α′-2CaO·SiO2和β-2CaO·SiO2转变，当温度低于670℃时转变成γ-2CaO·SiO2，同时体积膨胀10％。2CaO·SiO2从β型转变成γ型的过程中呈“开花状”膨胀，发生自然粉化，这一过程实现了高炉渣的自然粉化。故此，冷却后的高炉渣呈颗粒状。
本发明的有益效果是：本发明以高温高炉渣和生石灰为原料，利用高炉渣冷却过程中2CaO·SiO2晶体类型的转变和体积膨胀，实现高炉渣的自然粉化。与传统的水冲渣法相比，本发明具有如下优势：首先高炉渣不再经过水淬处理，不仅节约了大量的冲渣水资源，也避免了废水的二次污染，节约了污水处理的资金投入；其次省去了水泥厂干燥水渣的费用，也避免了水冲渣过程中的设备磨损问题，对于高炉渣出渣不连续的渣处理问题也能有效解决，有利于提高钢铁厂效益；再本发明对作业环境和空气质量影响小，更为环保，符合发展理念；最后随技术的发展，本发明有望解决高炉渣物理热的回收问题。与其他的干渣处理方式相比，本发明无需投入大型的高炉渣粒化设备，能耗低，工艺简单且不影响高炉渣的性能和附加值。本发明节能、环保，有利于提高钢铁厂资源综合利用水平，具有良好的经济和社会效益。
附图说明
附图为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
一种处理高炉渣的方法，其步骤：
1)将化学成分及重量百分比为：SiO2：35％，CaO：40％，Al2O3：15％，MgO：9％，S：0.9％，FeO：0.4％，其余为其他微量元素及杂质，且其温度为1450℃的高炉渣熔体与含氧化钙重量百分比为53％的生石灰同时装入带有热交换器的贮罐内进行混合；贮罐内的温度保持在1200～1210℃；并控制混合后的物料碱度R在2.0，氧化镁重量百分比在9.8％；根据混合后的物料碱度R在2.0的要求，经计算，含氧化钙重量百分比为53％的生石灰按照每吨高炉渣580公斤加入；渣相组成落在CaO-SiO2-Al2O3-MgO相图的正硅酸钙相区；
2)在贮罐内进行焖罐处理，直至混合物料完全粉化；贮罐内的余热通过其所带的热交换器予以回收；
3)将粉化并进行热量回收后的物料从贮罐内取出。
实施例2
一种处理高炉渣的方法，其步骤：
1)将化学成分及重量百分比为：SiO2：36％，CaO：39％，Al2O3：13％，MgO：10％，S：0.6％，FeO：0.5％，其余为其他微量元素及杂质，且其温度为1430℃的高炉渣熔体与含氧化钙重量百分比为90％的生石灰同时装入带有热交换器的贮罐内进行混合；贮罐内的温度保持在1250～1260℃；并控制混合后的物料碱度R在2.05，氧化镁重量百分比在9.2％；根据混合后的物料碱度R在2.05的要求，经计算，含氧化钙重量百分比为90％的生石灰按照每吨高炉渣380公斤加入；渣相组成落在CaO-SiO2-Al2O3-MgO相图的正硅酸钙相区；
2)在贮罐内进行焖罐处理，直至混合物料完全粉化；贮罐内的余热通过其所带的热交换器予以回收；
3)将粉化并进行热量回收后的物料从贮罐内取出。
实施例3
一种处理高炉渣的方法，其步骤：
1)将化学成分及重量百分比为：SiO2：36％，CaO：41％，Al2O3：12％，MgO：9％，S：0.9％，FeO：0.4％，其余为其他微量元素及杂质，且其温度为1485℃的高炉渣熔体与含氧化钙重量百分比为99％的生石灰同时装入带有热交换器的贮罐内进行混合；贮罐内的温度保持在1285～1295℃；并控制混合后的物料碱度R在2.1，氧化镁重量百分比在9.2％；根据混合后的物料碱度R在2.1的要求，经计算，含氧化钙重量百分比为99％的生石灰按照每吨高炉渣350公斤加入；渣相组成落在CaO-SiO2-Al2O3-MgO相图的正硅酸钙相区；
2)在贮罐内进行焖罐处理，直至混合物料完全粉化；贮罐内的余热通过其所带的热交换器予以回收；
3)将粉化并进行热量回收后的物料从贮罐内取出。
经粉化后的物料可用于水泥生产。

Claims (2)

1.一种处理高炉渣的方法，其步骤：
1)将高炉渣熔体与含氧化钙重量百分比为50～99％的生石灰同时装入带有热交换器的贮罐内进行混合；贮罐内的温度保持在1200～1295℃；并控制混合后的物料碱度R在2.0～2.1，氧化镁重量百分比在≤10％；控制渣相混合后物料组成落在CaO-SiO2-Al2O3-MgO相图的正硅酸钙相区；
2)在贮罐内进行焖罐处理，直至混合物料完全粉化；贮罐内的余热通过其所带的热交换器予以回收；
3)将粉化并进行热量回收后的物料从贮罐内取出。
2.如权利要求1所述的一种处理高炉渣的方法，其特征在于：含氧化钙重量百分比为50-99％的生石灰加入量，根据高炉熔渣与含氧化钙重量百分比为50-99％的生石灰混合后所得物料要求的碱度值R以每吨高炉渣熔体为基数加入。
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