CN102815878B - 一种γ-C2S高炉渣的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以γ-C2S为主的高炉渣的处理方法。一种γ-C2S高炉渣的处理方法，其特征在于它包括如下步骤：（1）生料细磨及配料：生石灰与铁矿石分别粉磨，得到生石灰粉和铁矿石粉；生石灰粉和铁矿石粉与γ-C2S高炉渣进行配料，得到生料；其中，按γ-C2S高炉渣中γ-C2S：生石灰中CaO的摩尔比=1:1配入生石灰和γ-C2S高炉渣，铁矿粉的配入量为每吨生料中含量2.5-6wt%氧化铁；（2）生料混匀：将配好的生料充分混匀；（3）生料烧制：混匀后的生料进入水泥窑烧制成熟料；（4）熟料冷却：出窑后的熟料进行冷却；（5）熟料细磨：将冷却后的熟料进行细磨，制成水泥。本发明实现了高炉渣的资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种以γ-C2S为主的高炉渣的处理方法。
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。
为能有效处理高炉渣并回收渣中余热余能，专利201110358713.1开发出一种有效的干式高炉渣处理方法，该方法在高温炉渣中加入CaO，利用高温下生成的α-C2S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，得到粉末状（或称粒状）的高炉渣。其原理在于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CaO，调整渣中MgO重量含量在10%以下，形成碱度约2.0的高碱度渣，使渣中的CaO与SiO2在高温下通过固相反应生成C2S，从高温向低温冷却过程中C2S的晶体结构发生转变，从α-C2S向α-C2S和β-C2S转变，当温度低于670℃时转变成γ-C2S，同时体积膨胀10%。C2S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，得到成分以γ-C2S为主的粉末状（或称颗粒状）高炉渣。
如何实现对这一粉末状高炉渣的资源化利用是解决高炉渣能否有效处理的关键，因此本发明提出了一种γ-C2S高炉渣的处理方法，将大量处理后的高炉渣用作水泥生产的生料，省去了购买和磨制大料生料的费用，变水泥生产“两磨一烧”为“一磨一烧”，低成本制造水泥的同时，实现了高炉渣的资源化利用。
发明内容
本发明所要解决的问题是：针对专利申请号为201110358713.1提出的一种处理高炉渣的方法所得到的高炉渣，提供一种γ-C2S高炉渣的处理方法，实现高炉渣的资源化利用。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种γ-C2S高炉渣的处理方法，其特征在于它包括如下步骤：
（1）生料细磨及配料：生石灰与铁矿石分别粉磨，得到生石灰粉和铁矿石粉；生石灰粉和铁矿石粉与γ-C2S高炉渣进行配料，得到生料；
其中，按γ-C2S高炉渣中γ-C2S：生石灰中CaO的摩尔比=1:1配入生石灰和γ-C2S高炉渣，铁矿粉的配入量为每吨生料中含量2.5-6wt%氧化铁；
（2）生料混匀：将配好的生料充分混匀；
（3）生料烧制：混匀后的生料进入水泥窑烧制成熟料；
（4）熟料冷却：出窑后的熟料进行快速冷却；
（5）熟料细磨：将冷却后的熟料进行细磨，制成水泥。
水泥贮存：将磨制后的水泥贮存至水泥库。
所述γ-C2S高炉渣为专利申请号为201110358713.1提出的一种处理高炉渣的方法所得到的高炉渣（最后一步所得到的粒状的高炉渣）。
所述生石灰粉的粒径≤200μm。
所述铁矿石粉的粒径≤200μm。
所述快速冷却是指熟料出来出来之后快速风冷，设计不同的风量来控制它的冷却速度，快速风冷一方面可以快速使熟料冷却，一方面可以回收这部分余热资源。
本发明的原理是：经处理后的高炉渣主要成分为γ-C2S，少量Al2O3和MgO，粒度细小均匀，在γ-C2S高炉渣中按比例配入细磨后的生石灰粉和铁矿石粉，混合均匀，用作水泥生产用生料。生料进入水泥窑后，从低温向高温升温加热过程中C2S的晶体结构发生转变，从γ-C2S向β-C2S和α-C2S转变，转变温度分别为700℃和860℃左右，当温度高于1425℃时转变成α-C2S。C2S晶体结构转变过程中，β-C2S和α-C2S将与生料中配入的CaO发生反应生成C3S(C2S+CaO→C3S),随着温度的升高和时间延长，C2S、CaO不断溶解、扩散，C3S晶核不断形成，并逐渐发育、长大，形成几十微米大小、发育良好的阿利特晶体。晶体不断重排、收缩、密实化，物料逐渐由疏松状态转变为色泽灰黑、结构致密的熟料。
本发明的有益效果是：对经专利申请号为201110358713.1提出的高炉渣处理方法处理得到的以γ-C2S为主的高炉渣进行处理，实现了高炉渣的资源化利用。具有如下优点：实现了对低成本处理后高炉渣的资源化利用。与以往高炉水冲渣的利用方式不同，高炉水冲渣用作水泥生产，需投入大量的高炉渣粒化设备，浪费水资源，高炉渣余热全部白白浪费，环境污染严重；本方法处理的以γ-C2S为主的高炉渣，不需投入大型的粒化设备，高炉渣自然粉化，易于实现对高炉渣余热的回收，处理后的以γ-C2S为主的高炉渣用作水泥生产生料，完全替代了水泥生产用粘土质原料，替代了大部分石灰质原料，不仅保护了自然资源，而且使钢铁厂固废得到了最大限度的利用。以γ-C2S为主的高炉渣用作水泥生产用生料，省去水泥厂磨制和混匀大量生料的设备和能源，变水泥生产“两磨一烧”为“一磨一烧”，低成本制造水泥的同时，实现了高炉渣的资源化利用。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过附图1对本发明的生产步骤做进一步的说明，但不构成对本发明的限制。
下述γ-C2S高炉渣均为专利申请号为201110358713.1提出的一种处理高炉渣的方法所得到的高炉渣（最后一步所得到的粒状的高炉渣）。
实施例1
本实施例选用γ-C2S高炉渣作原料，高炉渣中γ-C2S含量为75wt%，配料为石灰石和铁矿粉，石灰石CaO含量为53wt%，铁矿粉品位为60。具体实施步骤如下：
（1）生料细磨及配料：生石灰与铁矿石分别粉磨，得到生石灰粉和铁矿石粉；所述生石灰粉的粒径≤200μm，所述铁矿石粉的粒径≤200μm；
铁矿粉的配入量为每吨生料中含量4wt%氧化铁。计算得到吨γ-C2S高炉渣石灰石的配入量为460Kg（即γ-C2S高炉渣为1吨、石灰石为460Kg），铁矿粉配入量为101Kg。计算方法：2CaO·SiO2+CaO=3CaO·Si02
172 56
750 X=244kg 折合成石灰石460kg
设y为氧化铁量，则：
Y/(1000+460+Y)=0.04 所以y=60kg 折合成铁矿粉101kg；
（2）生料混匀：将配好的生料充分混匀；
（3）生料烧制：混匀后的生料进入水泥窑烧制成熟料（生料进入水泥窑加热到1400℃烧制成熟料，为现有成熟工艺，以下相同）；
（4）熟料冷却：出窑后的熟料进行快速冷却；
（5）熟料细磨：将冷却后的熟料进行细磨，制成水泥；
（6）水泥贮存：将磨制后的水泥贮存至水泥库。
实施例2
本实施例选用γ-C2S高炉渣作原料，高炉渣中γ-C2S含量为78wt%，配料为石灰石和铁矿粉，石灰石CaO含量为56wt%，铁矿粉品位为65。具体实施步骤如下：
（1）生料细磨及配料：生石灰与铁矿石分别粉磨，得到生石灰粉和铁矿石粉；所述生石灰粉的粒径≤200μm，所述铁矿石粉的粒径≤200μm；
铁矿粉的配入量为每吨生料中含量3wt%氧化铁。计算得到吨渣石灰石的配入量为453Kg（即γ-C2S高炉渣为1吨、石灰石453Kg），铁矿粉配入量为69Kg。
计算方法：2CaO·SiO2+CaO=3CaO·Si02
172 56
780 X=253kg 折合成石灰石453kg
设y为氧化铁量，则：
Y/(1000+453+Y)=0.03 所以y=45kg 折合成铁矿粉69kg。
（2）生料混匀：将配好的生料充分混匀；
（3）生料烧制：混匀后的生料进入水泥窑烧制成熟料；
（4）熟料冷却：出窑后的熟料进行快速冷却；
（5）熟料细磨：将冷却后的熟料进行细磨，制成水泥；
（6）水泥贮存：将磨制后的水泥贮存至水泥库。
实施例3
本实施例选用γ-C2S高炉渣作原料，高炉渣中γ-C2S含量为76wt%，配料为石灰石和铁矿粉，石灰石CaO含量为58wt%，铁矿粉品位为60。具体实施步骤如下：
（1）生料细磨及配料：生石灰与铁矿石分别粉磨，得到生石灰粉和铁矿石粉；所述生石灰粉的粒径≤200μm，所述铁矿石粉的粒径≤200μm；
铁矿粉的配入量为每吨生料中含量2.5wt%氧化铁。计算得到吨渣石灰石的配入量为425Kg，铁矿粉配入量为61Kg。
计算方法：2CaO·SiO2+CaO=3CaO·Si02
172 56
760 X=247kg 折合成石灰石425kg
设y为氧化铁量，则：
Y/(1000+425+Y)=0.025 所以y=37kg 折合成铁矿粉61kg。
（2）生料混匀：将配好的生料充分混匀；
（3）生料烧制：混匀后的生料进入水泥窑烧制成熟料；
（4）熟料冷却：出窑后的熟料进行快速冷却；
（5）熟料细磨：将冷却后的熟料进行细磨，制成水泥；
（6）水泥贮存：将磨制后的水泥贮存至水泥库。
实施例4
本实施例选用γ-C2S高炉渣作原料，高炉渣中γ-C2S含量为77wt%，配料为石灰石和铁矿粉，石灰石CaO含量为56wt%，铁矿粉品位为65。具体实施步骤如下：
（1）生料细磨及配料：生石灰与铁矿石分别粉磨，得到生石灰粉和铁矿石粉；所述生石灰粉的粒径≤200μm，所述铁矿石粉的粒径≤200μm；
铁矿粉的配入量为每吨生料中含量6wt%氧化铁。计算得到吨渣石灰石的配入量为446Kg，铁矿粉配入量为138Kg。
计算方法：2CaO·SiO2+CaO=3CaO·Si02
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770 X=250kg 折合成石灰石446kg
设y为氧化铁量，则：
Y/(1000+446+Y)=0.06 所以y=90kg 折合成铁矿粉138kg。
（2）生料混匀：将配好的生料充分混匀；
（3）生料烧制：混匀后的生料进入水泥窑烧制成熟料；
（4）熟料冷却：出窑后的熟料进行快速冷却；
（5）熟料细磨：将冷却后的熟料进行细磨，制成水泥；
（6）水泥贮存：将磨制后的水泥贮存至水泥库。
Claims (3)
1.一种γ-C2S高炉渣的处理方法，其特征在于它包括如下步骤：
（1）生料细磨及配料：生石灰与铁矿石分别粉磨，得到生石灰粉和铁矿石粉；生石灰粉和铁矿石粉与γ-C2S高炉渣进行配料，得到生料；
其中，按γ-C2S高炉渣中γ-C2S：生石灰中CaO的摩尔比=1:1配入生石灰和γ-C2S高炉渣，铁矿粉的配入量为每吨生料中含量2.5-6wt%氧化铁；
（2）生料混匀：将配好的生料充分混匀；
（3）生料烧制：混匀后的生料进入水泥窑烧制成熟料；
（4）熟料冷却：出窑后的熟料进行冷却；
（5）熟料细磨：将冷却后的熟料进行细磨，制成水泥。
2.根据权利要求1所述的一种γ-C2S高炉渣的处理方法，其特征在于：所述生石灰粉的粒径≤200μm。
3.根据权利要求1所述的一种γ-C2S高炉渣的处理方法，其特征在于：所述铁矿石粉的粒径≤200μm。
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