CN106904987A - 一种赤泥协同钙铁硅渣和废石膏制备泡沫陶瓷的方法 - Google Patents

一种赤泥协同钙铁硅渣和废石膏制备泡沫陶瓷的方法 Download PDF

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Abstract

一种赤泥协同钙铁硅渣和废石膏制备泡沫陶瓷的方法，属于赤泥综合利用处理技术领域，涉及钙铁硅热态渣熔融水淬，球磨、分级和喷雾干燥，一次造粒，二次造粒，布料烧结和石灰脱硫等工艺。与现有技术相比，由于本发明采用了钙铁硅冶炼渣熔融水淬成玻璃体、二次造粒工艺，赤泥、钙铁硅渣和废石膏协同处理得到了泡沫陶瓷，解决了单一废料难以大宗利用的困难，实现了多废协同处置，处置过程生成的含硫烟气通过石灰脱硫重新生成所需要的废石膏，实现了废石膏的减量化和大宗消纳。本发明具有工艺简单易行、采用全固废制备和无污染等特点。

Description

一种赤泥协同钙铁硅渣和废石膏制备泡沫陶瓷的方法
技术领域
本发明属于赤泥综合利用处理技术，特别涉及赤泥协同钙铁硅渣及废石膏制备泡沫陶瓷的方法。
背景技术
赤泥是铝土矿提炼氧化铝过程中产生的废弃物，因其为赤红色泥浆而得名。随着铝工业的不断发展，目前全世界每年产出6000万吨赤泥，我国的赤泥排放量每年为450万吨以上。世界上大多数氧化铝厂是将赤泥堆积或者倾入深海。赤泥中含有大量的铁、铝、钠、钙等金属，赤泥的堆存不仅占用大量的土地和农田，耗费较多的堆场建设及维护费用，造成严重的水质污染，且浪费了大量的金属资源。赤泥中所含有价金属组分如Fe2O3、Al2O3、Na2O、TiO2，多为经济价值较低的碱金属，单独就某一种元素进行回收利用不能很好地解决工艺经济性和赤泥堆存量巨大的问题，必须采用多种金属联合回收技术才能真正的实现赤泥的综合利用和减量化。因此，赤泥的综合治理及其金属资源的有效回收成为人们日益关注的焦点。
钙铁硅渣(CaO-FeO-SiO2三元系)是十分重要的冶金炉渣体系，广泛应用于碱性炼钢平炉、酸性炼钢平炉、碱性氧化转炉、铜反射炉、铜鼓风炉、炼锡炉等的冶炼。目前钙铁硅渣主要采取填埋、铺路、制备水泥熟料、制备建材等处置方式，基本都是利用冷态渣再利用方式。
废石膏是工业脱硫副产物，目前废石膏的综合再利用主要集中在以下三个方面：第一是在建筑领域的应用[砖瓦世界，2008，(2)：23-2]，主要是将废石膏作为粉刷石膏、石膏板、石膏砌块等进行直接利用；第二是在水泥领域中的应用[中国建材，1995，(7)：27-2；化学工业与工程技术，2003，(3)：18-20；水泥，2007，8：16-1；复合改磷石膏做水泥调凝剂的研究(学位论文)，2007；Cement and Concrete Research，1989，19(3)：377-384]，主要是利用废石膏制备水泥和水泥缓凝剂。第三是在农业领域的应用[Plant and Soil，1997，192：37-48]，主要是利用废石膏作为土壤改良剂和肥料使用，其中土壤改良剂是利用废石膏对苏打盐碱地钠离子的交换作用，而肥料是利用废石膏与碳酸铵肥料作用增加硫营养成分。重金属废石膏在建筑领域的应用最关键且最困难的问题是重金属废石膏中含有一定量的重金属，直接将其作为建材原料或掺料使用时，没有针对其中重金属进行处置，将造成直接或者潜在的重金属污染，因此，制备建筑材料再利用方式无法满足重金属废石膏处置的要求。今年3月1日实施的《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》和《中华人民共和国国家标准水泥工业大气污染物排放标准》，对水泥窑协同处置固体废物提出了更高的要求，重金属废石膏在制硫酸联产水泥或水泥调凝剂方面将受到严格限制，因此，水泥方面应用方法也将无法满足重金属废石膏的处置要求。而在农业方面的应用，重金属废石膏的重金属将制约其推广应用。综上所述，目前废石膏综合再利用方法无法满足重金属废石膏的处置，重金属废石膏无害化处置方法的研究已经刻不容缓。
发明内容
本发明的目的主要解决赤泥综合利用问题，同时解决钙铁硅冶炼渣和废石膏处置问题，提出采用钙铁硅冶炼渣熔融水淬成玻璃体、二次造粒工艺，将赤泥、钙铁硅渣和废石膏协同制备泡沫陶瓷，采用石灰脱硫处置该工艺产生的尾气，重新生成的废石膏返回泡沫陶瓷的制备，实现石膏的减量化与资源化，该工艺不仅能实现赤泥、钙铁硅渣的大宗消纳与综合利用，而且处理工艺流程短、设备简单、投资少、上马快、不造成二次污染。
本发明所述的一种赤泥协同钙铁硅渣和废石膏制备泡沫陶瓷的方法如下：
将热态钙铁硅渣进行熔融，搅拌并保温0.5～2小时，水淬得到水淬渣；分别将赤泥、废石膏和水淬渣进行球磨、分级和喷雾干燥，分别得到赤泥粉、石膏粉和水淬粉，其中赤泥粉粒度为-200目，石膏粉和水淬粉粒度为-300目；将水淬粉和石膏粉进行一次造粒，得到一次粒，其中石膏粉与水淬粉的质量比为1:10～3:10，一次粒的粒度为+80目；赤泥粉和一次粒进行二次造粒，得到二次粒，其中一次粒与赤泥粉的质量比为2:10～4:10，二次粒的粒度为+12目；将二次粒用布料机进行布料，然后进行烧结，得到泡沫陶瓷和烟气，其中烧结升温速率为150～200℃/小时，烧结温度为1150～1350℃，保温时间为0.5～3小时；将烟气采用石灰进行脱硫，得到废石膏，废石膏返回球磨、分级和喷雾干燥工序。
与现有技术相比，由于本发明采用了钙铁硅冶炼渣熔融水淬成玻璃体、二次造粒工艺，赤泥、钙铁硅渣和废石膏协同处理得到了泡沫陶瓷，解决了单一废料难以大宗利用的困难，实现了多废协同处置，处置过程生成的含硫烟气通过石灰脱硫重新生成所需要的废石膏，实现了废石膏的减量化和大宗消纳。
本发明具有工艺简单易行、采用全固废制备和无污染等特点。
附图说明
图1表示一种赤泥协同钙铁硅渣和废石膏制备泡沫陶瓷工艺流程图；
具体实施方式
实施例1
将热态钙铁硅渣进行熔融，搅拌并保温0.5小时，水淬得到水淬渣；分别将赤泥、废石膏和水淬渣进行球磨、分级和喷雾干燥，分别得到赤泥粉、石膏粉和水淬粉，其中赤泥粉粒度为-200目，石膏粉和水淬粉粒度为-300目；将水淬粉和石膏粉进行一次造粒，得到一次粒，其中石膏粉与水淬粉的质量比为1:10，一次粒的粒度为+80目；赤泥粉和一次粒进行二次造粒，得到二次粒，其中一次粒与赤泥粉的质量比为2:10，二次粒的粒度为+12目；将二次粒用布料机进行布料，然后进行烧结，得到泡沫陶瓷和烟气，其中烧结升温速率为150℃/小时，烧结温度为1150℃，保温时间为0.5小时；将烟气采用石灰进行脱硫，得到废石膏，废石膏返回球磨、分级和喷雾干燥工序。
实施例2
将热态钙铁硅渣进行熔融，搅拌并保温2小时，水淬得到水淬渣；分别将赤泥、废石膏和水淬渣进行球磨、分级和喷雾干燥，分别得到赤泥粉、石膏粉和水淬粉，其中赤泥粉粒度为-200目，石膏粉和水淬粉粒度为-300目；将水淬粉和石膏粉进行一次造粒，得到一次粒，其中石膏粉与水淬粉的质量比为3:10，一次粒的粒度为+80目；赤泥粉和一次粒进行二次造粒，得到二次粒，其中一次粒与赤泥粉的质量比为4:10，二次粒的粒度为+12目；将二次粒用布料机进行布料，然后进行烧结，得到泡沫陶瓷和烟气，其中烧结升温速率为200℃/小时，烧结温度为1350℃，保温时间为3小时；将烟气采用石灰进行脱硫，得到废石膏，废石膏返回球磨、分级和喷雾干燥工序。
实施例3
将热态钙铁硅渣进行熔融，搅拌并保温1小时，水淬得到水淬渣；分别将赤泥、废石膏和水淬渣进行球磨、分级和喷雾干燥，分别得到赤泥粉、石膏粉和水淬粉，其中赤泥粉粒度为-200目，石膏粉和水淬粉粒度为-300目；将水淬粉和石膏粉进行一次造粒，得到一次粒，其中石膏粉与水淬粉的质量比为1.5:10～3:10，一次粒的粒度为+80目；赤泥粉和一次粒进行二次造粒，得到二次粒，其中一次粒与赤泥粉的质量比为2.5:10，二次粒的粒度为+12目；将二次粒用布料机进行布料，然后进行烧结，得到泡沫陶瓷和烟气，其中烧结升温速率为160℃/小时，烧结温度为1200℃，保温时间为1小时；将烟气采用石灰进行脱硫，得到废石膏，废石膏返回球磨、分级和喷雾干燥工序。
实施例4
将热态钙铁硅渣进行熔融，搅拌并保温1.5小时，水淬得到水淬渣；分别将赤泥、废石膏和水淬渣进行球磨、分级和喷雾干燥，分别得到赤泥粉、石膏粉和水淬粉，其中赤泥粉粒度为-200目，石膏粉和水淬粉粒度为-300目；将水淬粉和石膏粉进行一次造粒，得到一次粒，其中石膏粉与水淬粉的质量比为2:10，一次粒的粒度为+80目；赤泥粉和一次粒进行二次造粒，得到二次粒，其中一次粒与赤泥粉的质量比为3:10，二次粒的粒度为+12目；将二次粒用布料机进行布料，然后进行烧结，得到泡沫陶瓷和烟气，其中烧结升温速率为170℃/小时，烧结温度为1250℃，保温时间为1.5小时；将烟气采用石灰进行脱硫，得到废石膏，废石膏返回球磨、分级和喷雾干燥工序。
实施例5
将热态钙铁硅渣进行熔融，搅拌并保温2小时，水淬得到水淬渣；分别将赤泥、废石膏和水淬渣进行球磨、分级和喷雾干燥，分别得到赤泥粉、石膏粉和水淬粉，其中赤泥粉粒度为-200目，石膏粉和水淬粉粒度为-300目；将水淬粉和石膏粉进行一次造粒，得到一次粒，其中石膏粉与水淬粉的质量比为2.5:10，一次粒的粒度为+80目；赤泥粉和一次粒进行二次造粒，得到二次粒，其中一次粒与赤泥粉的质量比为3.5:10，二次粒的粒度为+12目；将二次粒用布料机进行布料，然后进行烧结，得到泡沫陶瓷和烟气，其中烧结升温速率为180℃/小时，烧结温度为1300℃，保温时间为2小时；将烟气采用石灰进行脱硫，得到废石膏，废石膏返回球磨、分级和喷雾干燥工序。
实施例6
将热态钙铁硅渣进行熔融，搅拌并保温1.5小时，水淬得到水淬渣；分别将赤泥、废石膏和水淬渣进行球磨、分级和喷雾干燥，分别得到赤泥粉、石膏粉和水淬粉，其中赤泥粉粒度为-200目，石膏粉和水淬粉粒度为-300目；将水淬粉和石膏粉进行一次造粒，得到一次粒，其中石膏粉与水淬粉的质量比为3:10，一次粒的粒度为+80目；赤泥粉和一次粒进行二次造粒，得到二次粒，其中一次粒与赤泥粉的质量比为4:10，二次粒的粒度为+12目；将二次粒用布料机进行布料，然后进行烧结，得到泡沫陶瓷和烟气，其中烧结升温速率为190℃/小时，烧结温度为1350℃，保温时间为2.5小时；将烟气采用石灰进行脱硫，得到废石膏，废石膏返回球磨、分级和喷雾干燥工序。

Claims (4)

1.一种赤泥协同钙铁硅渣和废石膏制备泡沫陶瓷的方法，其特征在于，步骤如下：
(1)钙铁硅热态渣熔融水淬：将热态钙铁硅渣进行熔融，搅拌并保温0.5～2小时，水淬得到水淬渣；
(2)球磨、分级和喷雾干燥：分别将赤泥、废石膏和步骤(1)得到的水淬渣进行球磨、分级和喷雾干燥，分别得到赤泥粉、石膏粉和水淬粉，其中赤泥粉粒度为-200目，石膏粉和水淬粉粒度为-300目；
(3)一次造粒：将步骤(2)得到的水淬粉和石膏粉进行一次造粒，得到一次粒；
(4)二次造粒：将步骤(1)得到的赤泥粉和步骤(3)得到的一次粒进行二次造粒，得到二次粒；
(5)布料烧结：向步骤(4)中得到的二次粒用布料机进行布料，然后进行烧结，得到泡沫陶瓷和烟气；
(6)石灰脱硫：向步骤(5)得到的烟气采用石灰进行脱硫，得到废石膏，废石膏返回球磨、分级和喷雾干燥工序。
2.根据权利要求1所述的一种赤泥协同钙铁硅渣和废石膏制备泡沫陶瓷的方法，其特征在于步骤(3)中一次造粒过程，石膏粉与水淬粉的质量比为1:10～3:10，一次粒的粒度为+80目。
3.根据权利要求1所述的一种赤泥协同钙铁硅渣和废石膏制备泡沫陶瓷的方法，其特征在于步骤(4)中二次造粒过程，一次粒与赤泥粉的质量比为2:10～4:10，二次粒的粒度为+12目。
4.根据权利要求1所述的一种赤泥协同钙铁硅渣和废石膏制备泡沫陶瓷的方法，其特征在于步骤(5)中烧结过程中，升温速率为150～200℃/小时，烧结温度为1150～1350℃，保温时间为0.5～3小时。
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