CN103601388B - 高钛型高炉渣生产建设用碎石或砂的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高钛型高炉渣回收利用领域,具体涉及高钛型高炉渣生产建设用碎石或砂的工艺。本发明要解决是技术问题是高钛型高炉渣的处理、利用难度大。本发明解决上述技术问题的方案是提供一种高钛型高炉渣生产建设用材料的工艺,包括以下步骤:a、将高温熔融的液态高钛型高炉渣冷却;b、冷却后的高钛型高炉渣经破碎、筛分、除铁,得到碎石;或c、碎石再经破碎、筛分、除铁,得到砂。本发明的方法为大规模无害化处理高钛型高炉渣提供了一种新的途径。

Description

高钛型高炉渣生产建设用碎石或砂的工艺
技术领域
本发明属于高钛型高炉渣回收利用领域,具体涉及高钛型高炉渣生产建设用碎石或砂的工艺。
技术背景
钒钛磁铁矿炼铁后产生的高炉渣中含有18~26%的TiO2,因此被称为高钛型高炉渣。和一般的高炉渣相比,高钛型高炉渣因为含钛高,变成了惰性渣,很难和普通的炉渣一样大规模用于水泥生产。如果要分离钛,又由于其中的钛以钛辉石、钙钛矿、富钛透辉石、镁铝尖晶石以及TiC、TiN及其固溶体等各种矿物形成弥散分布,并且矿物颗粒细小,相间连生关系复杂,单体解离困难,所以也很难分离。
现有技术中,高钛型高炉渣的利用的方式有:用作建筑砂、石、墙砖、地砖(环业技术)、吹制矿棉、制钛白粉、制微晶玻璃、制陶瓷砖。除环业公司作建筑材料是成熟工艺外,其它都是不成熟的实验室水平,而且处理量很小。特别是日处理1万吨以上的大规模无害化处理更没有先例。
大部分企业对建设所用碎石、砂的要求标准如下:
一、碎石标准:
1技术要求
1.1颗粒级配
产品的颗粒级配应符合表1的规定。
表1颗粒级配
1.2氯离子、硫化物及硫酸盐、玻璃体含量及杂物
产品的氯离子、硫化物及硫酸盐、玻璃体含量、杂物应符合表2规定。
表2氯离子、硫化物及硫酸盐、玻璃体含量、杂物
1.3结构稳定性
无石灰分解和铁分解。
1.4坚固性
采用硫酸钠溶液法进行试验,产品经5次循环后,其质量损失应符合表3的规定。
表3坚固性指标
1.5强度
1.5.1产品的强度等级,用松散堆积密度或压碎指标表示均可。
1.5.2产品的松散堆积密度、压碎指标应符合表4的规定。
表4松散堆积密度和压碎指标
1.6表观密度
产品的表观密度应不小于2600kg/m3
1.7空隙率
产品的空隙率应小于55%。
1.8铁粒含量
产品的铁粒含量应符合表5规定。
表5铁粒含量
1.9放射性
产品的放射性核素限量应符合GB6566的规定。
二、砂标准
1技术要求
1.1颗粒级配
产品的颗粒级配应符合表1的规定。
表1颗粒级配
1.2渣粉含量
产品的MB值应小于1.4,渣粉含量应符合表2的规定。
表2渣粉含量
1.3有害物质
产品中如含轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯化物、铁粒等,其含量应符合表3的规定。
表3有害物质含量
1.4坚固性
采用硫酸钠溶液法进行试验,产品的质量损失应符合表4的规定。
表4坚固性指标
1.5除了满足5.4.1中的规定外,压碎指标还应满足表5的规定。
表5压碎指标
1.6表观密度、松散堆积密度、空隙率
产品的表观密度、松散堆积密度、空隙率应符合表6的规定。
表6表观密度、松散堆积密度、空隙率
项目 指标
表观密度/(kg/m3 ≥2700
松散堆积密度/(kg/m3 ≥1550
空隙率/% ≤55
发明内容
本发明要解决是技术问题是高钛型高炉渣的处理、利用难度大。
本发明解决上述技术问题的方案是提供一种高钛型高炉渣生产建设用碎石或砂的工艺,包括以下步骤:
a、将高温熔融的液态高钛型高炉渣冷却;
b、冷却后的高钛型高炉渣经破碎、筛分、除铁,得到碎石;
或c、碎石再经破碎、筛分、除铁,得到砂。
其中,上述高钛型高炉渣生产建设用碎石或砂的工艺中,步骤a所述冷却的操作步骤为:将高温熔融的液态高钛型高炉渣先自然冷却40~120分钟,再喷水冷却6~10分钟,此为第一次喷水冷却;然后再次自然冷却15~30分钟,再喷水冷却13~17分钟,此为第二次喷水冷却。所述第一次喷水冷却的用水量为0.10~0.15吨水/吨渣;所述第二次喷水冷却的用水量为0.20~0.30吨水/吨渣。
其中,上述高钛型高炉渣生产建设用碎石或砂的工艺中,步骤a冷却后的高钛型高炉渣的含水率为1%~4%。
其中,上述高钛型高炉渣生产建设用碎石或砂的工艺中,步骤b所述的破碎,是先将冷却后的高钛型高炉渣破碎至粒径为400mm以下,再进一步破碎至40mm以下。所述的进一步破碎是采用PE600×900或PE750×1050的粗颚式破碎机和PEX250×1200的细颚式破碎机配套的两段式工艺。对于部分不合格产品再进圆锥式破碎机进行第三次破碎也可,但一般两段式破碎就基本可以了。
其中,上述高钛型高炉渣生产建设用碎石或砂的工艺中,步骤b所述的筛分是采用高效重型直线筛进行独立筛分;其中,上、下层筛面都为梯形孔;其中,筛上层的平均孔径为25mm左右(此处可根据需求调整)。下层的平均孔径为5~6mm。
其中,上述高钛型高炉渣生产建设用碎石或砂的工艺中,步骤b所述的除铁是指使破碎后的高钛型高炉渣含金属铁量小于2%。
其中,上述高钛型高炉渣生产建设用碎石或砂的工艺中,步骤b所述除铁的方法为:在生产线布置5道磁选机除铁。优选的,在生产线的初始段和中段都采用自卸式和滚筒式联合除铁,末段由磁滚筒除铁。进一步地,自卸式除铁器的磁感应强度≥70mT,永磁滚筒除铁器的磁场强度为2000~2500高斯。
其中,上述高钛型高炉渣生产建设用碎石或砂的工艺中,步骤c所述的除铁是指使破碎后的高钛型高炉渣含金属铁量小于1%。
其中,上述高钛型高炉渣生产建设用碎石或砂的工艺中,步骤c所述除铁的磁场强度为1000~1500高斯。
本发明方法的有益效果在于:本发明提供的方法充分利用了高钛高炉渣的惰性,来生产建设用碎石、砂,并且在生产建设用料的同时把高价值的金属铁分离出来另作它用,一举两得。本发明提供的方法工艺简单,加工成本低,得到的产品市场广阔,供不应求,而且由于原料含湿,对环境无压力。本发明属于固废利用项目和环境友好项目,是国家政策鼓励支持的,有利于钢铁行业的可持续发展。
附图说明
图1本发明提供方法的生产工艺流程图。
此图为四段式破碎工艺图,碎石和砂同时生产出来,实际可以拆分,但碎石生产最少要两段破碎才能基本达到要求。
具体实施方式
高钛型高炉渣生产建设用碎石或砂的工艺,包括以下步骤:
a、将高温熔融的液态高钛型高炉渣冷却:第一次冷却,将高温熔融的液态高钛型高炉渣先自然冷却40~120分钟,再喷水冷却6~10分钟;第二次冷却,自然冷却15~30分钟,再喷水冷却13~17分钟。
b、将冷却后的高钛型高炉渣先破碎至粒径为400mm以下,再进一步破碎至40mm以下;然后筛分,再除铁至高钛型高炉渣含铁量小于2%,得到碎石;
或c、碎石再经破碎,然后除铁至高钛型高炉渣含铁量小于1%,得到砂。
其中,上述高钛型高炉渣生产建设用碎石或砂的工艺中,步骤a所述第一次冷却的用水量为0.10~0.15吨水/吨渣;所述第二次冷却的用水量为0.20~0.30吨水/吨渣。
其中,上述高钛型高炉渣生产建设用碎石或砂的工艺中,步骤a冷却后的高钛型高炉渣的含水率为1%~4%。
其中,上述高钛型高炉渣生产建设用碎石或砂的工艺中,步骤b所述的进一步破碎是采用PE600×900或PE750×1050的粗颚式破碎机和PEX250×1200的细颚式破碎机配套的两段式工艺。对于部分不合格产品再进圆锥式破碎机进行第三次破碎也可,但一般两段式破碎就基本可以了。
其中,上述高钛型高炉渣生产建设用碎石或砂的工艺中,步骤b所述的筛分是采用高效重型直线筛进行独立筛分;其中,上、下层筛面都采用梯形孔,筛上层的平均孔径为25mm左右(此处可根据需求调整大小),下层的平均孔径为5~6mm。
其中,上述高钛型高炉渣生产建设用碎石或砂的工艺中,步骤b所述除铁的方法为:在生产线布置5道磁选机除铁。优选的,在生产线的初始段和中段都采用自卸式和滚筒式联合除铁,末段由磁滚筒除铁。进一步地,其中自卸式除铁器的磁感应强度≥70mT,永磁滚筒除铁器的磁场强度为2000~2500高斯。
其中,上述高钛型高炉渣生产建设用碎石或砂的工艺中,步骤c所述除铁的磁场强度为1000~1500高斯。
步骤a中,喷水量和喷水时间的控制是高钛型高炉渣独有的。自然冷却的时间越久,高钛型高炉渣的强度越好,强制喷水的时间越早则高钛型高炉渣的强度越差。自然冷却时间是根据高炉生产的节奏和碎石强度要求确定的,这个时间能保证高钛型高炉渣碎石的压碎值在15%~18%之间,其中,压碎值是碎石的强度指标,一般越小表示强度越好。如不采用本发明的冷却方法,可以只用自然冷却的方法,但耗时太长,不经济。如果条件允许,可以在加长自然冷却时间的情况下,比本发明少用一些水甚至不用水。
步骤b中,根据高钛型高炉渣硬度和棱角丰富的特点,采用两段开路破碎工艺。高钛型高炉渣是一种硬度不均匀的矿石,最高抗压强度可达200MPa,一般含水率1%~4%,真密度3100kg/m3。有尖锐的棱角,磨蚀性较强,且渣中夹杂未除净的金属铁,易损坏破碎设备。冷却后的高钛型高炉渣大小不一,需先用液压破碎锤破碎成小于400mm再上生产线,此为预处理。为兼固建材质量要求和经济性、规模化要求,采用颚式破碎机破碎,如果用反击式破碎机不够经济。采用PE600×900或PE750×1050的粗颚式破碎机破碎和PEX250×1200细颚式破碎机破碎配套的两段式工艺可以将高钛型高炉渣破碎到建设用碎石要求的粒度。对于两段式破碎后产生的部分大粒度不合格料可以再加一道圆锥式破碎机(此处不宜选用别的破碎机),也可不加。圆锥破碎机根据产能和粒度要求选配。
步骤c中,破碎的工艺有两种,一种是直立冲击式破碎机破碎,一种是湿式球磨机破碎。
直立冲击式破碎机是一种高速旋转的破碎机,其转子旋转速度为1500r/min左右(转子边缘线速度70m/s)。物料从破碎机正上方落进转子中心,在离心力的作用下,被转子高速抛出后,从衬板反弹回来,与后续物料互相撞击破碎后落下。落下的物料经过筛分,合格的筛下料被运走,不合格的大粒度料循环到冲击式破碎机再次破碎,直致合格。其中原料进入破碎机之前要经过磁滚筒除铁,磁滚筒磁场强度1500高斯左右。
湿式球磨机破碎是一种磨矿的工艺,碎石用水冲入球磨机进行破碎,破碎后被水带出球磨机,进入筒筛(方孔孔径8mm),筛上不合格料被运走重复再磨,筛下料进入1000~1500高斯可调式磁滚筒除铁,除铁后的细料进入洗砂机,洗砂机带有1mm网筛,合格料被洗砂机捞出作为产品,细粉被水带走不再使用。
两种生产工艺各有所长,直立冲击式破碎机高效低耗,但入料粒度不宜大于40mm,生产出的砂细度模数为2.5~3.1之间,含粉率为9~15%,含水率1~4%。湿式球磨机能耗较高,但入料粒度限制可以放宽到50mm,生产出的砂较细,细度模数为2.2~2.8之间,含粉率8~10%,含水率10~20%。
以下是七个实施,只是冷却方式有不同,其它相同。
实施例1:
液态高钛高炉渣冷却:第一次冷却,将高温熔融的液态高钛型高炉渣每15个渣罐约350吨编为一趟渣,通过火车到渣场后倾倒在一120m长、10m宽的受渣平台上,自然冷却40分钟后,用约45吨水冷却约8分钟;停20分钟进行第二次冷却,再用约90吨水冷却15分钟就算完成一趟处理,此时渣大部分凝固。第二趟约350吨渣又运到渣场,重复上次的冷却过程。重叠六趟后达到1.2m左右厚度就不再倾倒,而换另一个受渣平台重复上述过程。此方法的渣强度——压碎值指标为17%。
环业公司有7个受渣平台轮翻作业,每个受渣平台重叠六趟渣后用推土机和挖机采掘,采掘前根据渣温再打50分钟的水将渣冷至100℃以下,此时打水对渣的强度无大的影响,打水量不需严格控制,只需符合推土机作业要求就可。
将冷却后的高钛型高炉渣中大于400mm的渣块由液压破碎锥进行预破碎再进生产线,大于400mm的铁块由人工选出堆存。其中小于400mm的渣直接进生产线处理。颚式破碎机1将≤400mm的渣破碎成≤150mm;颚式破碎机2将≤150mm的渣破碎成≤40mm;圆锥式破碎机将其中25mm~40mm的渣破碎成5~25mm的碎石;冲击式破碎机将部分≤40mm的渣破碎成0~5mm的砂。
球磨砂生产时将碎石用水冲入Φ2100×3000的湿式球磨机进行破碎,破碎后被水带出球磨机,进入筒筛(孔径8mm),筛上不合格料被运走,筛下料进入1200±200高斯可调式磁滚筒除铁,除铁后的细料进入洗砂机,洗砂机带有1mm网筛,生产出来的物料有三种:>5mm的渣块、0~5mm的砂、0~1mm的尾矿粉。>5mm的渣块返回作原料再磨,0~5mm的砂作为产品,0~1mm的尾矿粉不再使用。磁场强度为生产经验数据,磨机产量24t/h。生产出砂细度模数为2.2~2.8之间、含粉率8~10%、含水率10~20%、含铁≤1%。
实施例2:
第一次冷却,将高温熔融的液态高钛型高炉渣每15个渣罐约350吨编为一趟渣,通过火车到渣场后倾倒在120m长、10m宽的受渣平台上,自然冷却60分钟后,再用约45吨水冷却约8分钟;停25分钟后进行第二次冷却,再用约90吨水冷却15分钟就算完成一趟处理,此时渣大部分凝固,渣的强度形成,第二趟约350吨渣又运到渣场,重复上次的冷却过程。重叠六趟后达到1.2m左右厚度就不再倾倒,而换另一个受渣平台重复上述过程。此方法形成的渣强度——压碎值指标为16.4%。
随后的采掘、破碎方法同实施例1。
实施例3:
第一次冷却,将高温熔融的液态高钛型高炉渣每15个渣罐约350吨编为一趟渣,通过火车到渣场后先倾倒在120m长、10m宽的受渣平台上,自然冷却120分钟后,再用约45吨水冷却约8分钟;停30分钟后进行第二次冷却,再用约90吨水冷却15分钟就算完成一趟处理,此时渣大部分凝固,渣的强度形成,第二趟约350吨渣又运到渣场,重复上次的冷却过程。重叠六趟后达到1.2m左右厚度就不再倾倒,而换另一个受渣平台重复上述过程。此方法形成的渣强度——压碎值指标为15.2%。
随后的采掘、破碎方法同实施例1。
实施例4:大幅度加长自然冷却时间的实验
第一次冷却,将高温熔融的液态高钛型高炉渣每15个渣罐约350吨编为一趟渣,通过火车到渣场后先倾倒在120m长、10m宽的受渣平台上,自然冷却24小时后,渣大部分凝固结硬。再用约45吨水冷却约8分钟,此时渣降为常温,不需再二次打水。随后采掘、破碎方法同实施例1。
此方法形成的渣强度——压碎值指标为14.3%。
本实施例证明,每趟渣的第一次自然冷却时间为24小时再打水冷却,形成的渣强度(压碎值)指标很好。
实施例5:缩短自然冷却时间实验
第一次冷却,将高温熔融的液态高钛型高炉渣每15个渣罐约350吨编为一趟渣,通过火车到渣场后先倾倒在120m长、10m宽的受渣平台上,自然冷却35分钟后,再用约45吨水冷却约8分钟;停5分钟后进行第二次冷却,再用约90吨水冷却15分钟,此时渣大部分凝固,渣的强度形成。随后采掘、破碎方法同实施例1。
此方法形成的渣强度——压碎值指标为18.2%,不合格。
实施例6:缩短自然冷却时间实验
第一次冷却,将高温熔融的液态高钛型高炉渣每15个渣罐约350吨编为一趟渣,通过火车到渣场后先倾倒在120m长、10m宽的受渣平台上,自然冷却10分钟后,再用约45吨水冷却约8分钟;停5分钟后进行第二次冷却,再用约90吨水冷却15分钟,此时渣大部分凝固。随后采掘、破碎方法同实施例1。
此方法形成的渣强度——压碎值指标为20.1%,不合格。
实施例7:缩短自然冷却时间实验
第一次冷却,将高温熔融的液态高钛型高炉渣每15个渣罐约350吨编为一趟渣,通过火车到渣场后先倾倒在120m长、10m宽的受渣平台上,自然冷却1分钟后,再用约45吨水冷却约8分钟;停1分钟后进行第二次冷却,再用约90吨水冷却15分钟,此时渣大部分凝固。随后采掘、破碎方法同实施例1。
此方法形成的渣强度——压碎值指标为28%,不合格。
上述实施例的实验证明:只有采用本发明提供的方法才能保证高钛型高炉渣碎石的压碎值在15%~18%之间,如只用自然冷却的方法,耗时太长,不经济,而缩短自然冷却时间则不能生产出合格产品。
本发明提供的方法工艺简单,加工成本低,得到的产品市场广阔,供不应求,而且由于原料含湿,对环境无压力。

Claims (2)

1.高钛型高炉渣生产建设用碎石或砂的工艺,包括以下步骤:
a、将高温熔融的液态高钛型高炉渣冷却;所述冷却的操作步骤为:将高温熔融的液态高钛型高炉渣先自然冷却40~120分钟,再喷水冷却6~10分钟,此为第一次喷水冷却;然后又自然冷却15~30分钟,再喷水冷却13~17分钟,此为第二次喷水冷却;所述第一次喷水冷却的用水量为0.10~0.15吨水/吨渣;所述第二次喷水冷却的用水量为0.20~0.30吨水/吨渣;
b、冷却后的高钛型高炉渣经破碎、筛分、除铁,得到碎石;
或c、碎石再经破碎、筛分、除铁,得到砂。
2.根据权利要求1所述的高钛型高炉渣生产建设用碎石或砂的工艺,其特征在于:步骤a冷却后的高钛型高炉渣的含水率为1%~4%。
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