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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