CN107304126A - 一种钢渣陶粒 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是要提供一种钢渣陶粒的生产方法，所述钢渣陶粒原料为：转炉钢渣水洗球磨泥、高炉瓦斯灰、粉煤灰、粘土，具体步骤如下：1)按质量称取原料；2)将原料在研磨机中混磨成粉末，然后在搅拌机里搅拌混匀得混合物料；3)将混合物料放入成球盘，加水转动成球盘使物料成球形；4)将所得球形生料进入干燥系统，再进行烘干；5)然后在回转窑中进行生烧；6)最后高温焙烧，经冷却后即得钢渣陶粒。利用该方法生产的钢渣陶粒具有保温、抗震、抗冻、耐火等性能，解决了目前钢渣等冶金废料堆积而污染环境的问题，提高了钢渣利用的附加值，同时，该生产方法工艺简单，节能环保，成本低廉。

Description

一种钢渣陶粒
技术领域
本发明属于冶金渣处理及资源化利用技术领域，具体是指一种钢渣陶粒的生产方法。
背景技术
一般来说，钢渣含有7～10％左右的铁质资源。为了更好地提取钢渣中的含铁资源，同时提高含铁资源的品位，我国很多企业采取湿法水洗球磨的工艺处理含铁资源相对较高的钢渣。钢渣水洗球磨泥就是采取湿法水洗球磨工艺提取金属铁、再经过磁选后余渣的沉淀物。钢渣水洗球磨尾泥细度小、易渗水，饱和含水率约为30％。由于钢渣具有一定的胶凝性，因此钢渣水洗球磨尾泥难以脱水，干燥后又容易板结，从而导致难以运输和堆放，严重污染了生产现场。
钢渣水洗球磨泥与未水洗钢渣尾渣相比，其P2O5和铁含量有所降低，但是CaO、SiO2、Al2O3、SO3和碱度有所增加，总体化学成分相差无几。因此，钢渣水洗球磨泥是比钢渣尾渣更适合做陶粒的原料。钢渣水洗球磨泥是转炉钢渣经湿法球磨、磁选处理后的副产品，其水硬胶凝活性较低，早期强度较好，后期强度偏低，如果不进行合理利用，大量的污泥将对环境造成污染，同时占用大量的土地，对钢铁企业的清洁生产和环境保护将非常不利。
高炉瓦斯灰是炼铁过程中由高炉煤气携带出的炉尘，它由高炉炉料粉末和在高温区激烈反应而产生的微粒组成，是钢铁企业主要固体排放物之一。瓦斯灰的化学成分比较复杂，除铁之外还有许多未燃烧完全的炭，以及铅、锌、铋、铜、铟、镉、砷及轻质碱金属氧化物。瓦斯灰粒径小，密度小，干燥后极易飘散于大气中，在空气中易于形成成分复杂、人体危害性较大的飘尘，对人体造成危害。瓦斯灰中含有铁、炭和少量有色金属，属宝贵的二次资源，若不能有效治理和利用，不仅造成资源的浪费，且对环境造成极大的污染。对瓦斯灰进行综合利用，不仅具有良好的经济效益，同时具有很高的环境效益和社会效益。
目前我国废旧耐火材料的再处理应用还是采用比较粗放的方式，比如当做垃圾进行掩埋、降级利用等。一方面低级的处理方式会占用大量土地造成资源的极大浪费，另一方面也造成了严重的环境污染。将废旧粘土质耐火材料经过分拣、破碎后所得的一种粉体材料，该种粉体材料用作陶粒的粘土，利用废旧粘土质耐火材料有利于耐火材料的资源化利用。
如果能将转炉钢渣水洗球磨泥、高炉瓦斯灰、废旧粘土质耐火材料等加以综合利用，制作成陶粒，可实现废物二次资源无污染高效利用，并获得很好的经济效益和环境效益。
发明内容
本发明的目的是要提供一种以转炉钢渣水洗球磨泥为主原料的陶粒生产方法，利用该方法生产的钢渣陶粒，具有保温、抗震、抗冻、耐火等性能，解决了目前钢渣堆积而污染环境的问题，提高钢渣利用的附加值，同时，该生产方法工艺简单，节能环保，成本低廉。
为实现上述目的，本发明利用转炉钢渣水洗球磨泥生产陶粒的生产方法，包括以下步骤：
1)按质量计称取原料：转炉钢渣水洗球磨泥15～55份、高炉瓦斯灰5～15份、粉煤灰25～45份、粘土15～25份；
2)将原料在研磨机中混磨成100～250目粉末，然后在搅拌机里搅拌15～18min，混匀得混合物料；
3)将混合物料放入成球盘，加水质量量为8～10份，转动成球盘使物料成球形，料球直径为5～15mm；
4)将所得球形生料送入干燥系统，提升球团温度至60～70℃后，再进行烘干，烘干炉温度125～250℃，烘干时间90～110min；
5)然后在回转窑中进行600～700℃生烧40～90min
6)最后在1250～1450℃高温焙烧20～45min，经冷却后即得钢渣陶粒。
优选地，所述转炉钢渣水洗球磨泥其金属铁含量≤1％，活性指数≥65％，碱度系数≥1.8，比表面积为300～450m2/kg。
进一步地，所述瓦斯灰是高炉煤气携带出的原料粉尘及高温区激烈反应而产生的微粒经湿式或干式除尘而得到的产物。所述瓦斯灰主要化学成分为TFe：28.2～32.3％、C：18.5～24.4％、Zn：6.2～10.1％、CaO：4.0～5.5％、SiO2：3.5～5.4％、Al2O3：3.7～5.5％。
更进一步地，所述的粘土为废旧粘土质耐火材料经过分拣、破碎后所得的一种粉体材料，其Al2O3的质量分数为30～46％，塑性指数是7～15。
再优选地，步骤2)中，所述搅拌速度为200～250r/min。
还优选地，步骤3)中，所述成球盘转速30～45r/min，倾斜角度为45～55°。
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有以下显著效果：
(1)本发明将大掺量地利用了转炉钢渣水洗球磨泥、高炉瓦斯灰、粉煤灰、粘土作为合成陶粒的原料，使得转炉钢渣水洗球磨泥等工业废料得以回收利用，而且有效降低了保温陶粒的生产成本，同时使转炉钢渣水洗球磨泥等工业废料得到资源化利用；
(2)本发明采用的主要原料转炉钢渣水洗球磨泥中含有铁的氧化物，在高温焙烧时起助熔剂的作用，可以降低焙烧温度，从而节省了能源；
(3)本发明制备转炉钢渣水洗球磨泥陶粒有效地防止了转炉钢渣水洗球磨泥的无序外排造成的环境污染和生态破坏，有利于生态文明建设。
具体实施例
下面结合具体实施例对本发明的利用转炉钢渣水洗球磨泥生产陶粒的生产方法作进一步进行详细地阐述。
实施例一
一种利用转炉钢渣水洗球磨泥生产陶粒的生产方法，包括以下步骤：
1)按质量计称取原料：转炉钢渣水洗球磨泥45份、高炉瓦斯灰5份、粉煤灰30份、粘土20份；其中，转炉钢渣水洗球磨泥是将转炉钢渣进行球磨水洗再经过磁选后的余渣的沉淀物，其金属铁含量为0.31％，活性指数为65％，碱度系数为1.9，比表面积为450m2/kg，沸煮法检测安定性合格；高炉瓦斯灰是高炉煤气携带出的原料粉尘及高温区激烈反应而产生的微粒经湿式或干式除尘而得到的产物，其主要化学成分为TFe：28.2％、C：24.4％、Zn：9.3％、CaO：4.0％、SiO2：5.4％、Al2O3：3.7％；粘土为废旧粘土质耐火材料经过分拣、破碎后所得的一种粉体材料，其Al2O3的质量分数为39％，塑性指数是10；粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，其主要成分为Al2O3：27％、SiO2：42％、Fe2O3：16％、CaO：7％；
2)将原料在研磨机中混磨成150目粉末，然后在搅拌机里搅拌15min，搅拌速度为200r/min，混匀得混合物料；
3)将混合物料放入成球盘，转动成球盘，喷雾加水，加水质量为10份，使物料成球形，成球盘转速45r/min，倾斜角度48°，料球直径为5mm；
4)将所得球形生料进入干燥系统，提升球团温度至65℃后，再进行烘干，烘干炉温度200℃，烘干时间100min；
5)然后进入回转窑进行650℃生烧45min；
6)最后在1250～1450℃高温焙烧25min，经冷却后即得钢渣陶粒。
在获取所述转炉钢渣水洗球磨泥制备的保温陶粒之后，对保温陶粒的堆积密度、抗压强度和1h吸水率等性能指标进行测量，其堆积密度为421kg/m3，抗压强度为3.6MPa，1h吸水率为3.21％，各项性能指标优良。同时，由于本实施例使用了45份的转炉钢渣水洗球磨泥，使得转炉钢渣水洗球磨泥的使用率得以提高，从而能够有效降低陶粒生产成本。
实施例二
一种利用转炉钢渣水洗球磨泥生产陶粒的生产方法，包括以下步骤：
1)按质量计称取原料：转炉钢渣水洗球磨泥40份、高炉瓦斯灰5份、粉煤灰34份、粘土21份；其中，转炉钢渣水洗球磨泥是将转炉钢渣进行球磨水洗再经过磁选后的余渣的沉淀物，其金属铁含量为0.45％，活性指数为68％，碱度系数为2.3，比表面积为400m2/kg，沸煮法检测安定性合格；高炉瓦斯灰是高炉煤气携带出的原料粉尘及高温区激烈反应而产生的微粒经湿式或干式除尘而得到的产物，其主要化学成分为TFe：28.2％、C：18.9％、Zn：10.1％、CaO：5.5％、SiO2：3.7％、Al2O3：5.3％；粘土为废旧粘土质耐火材料经过分拣、破碎后所得的一种粉体材料，其Al2O3的质量分数为46％，塑性指数是13；粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，其主要成分为Al2O3：31％、SiO2：47％、Fe2O3：11％、CaO：7％。
2)将原料在研磨机中混磨成200目粉末，然后在搅拌机里搅拌15min，搅拌速度为200r/min，混匀得混合物料；
3)将混合物料放入成球盘，转动成球盘，喷雾加水，加水质量为10份，使物料成球形，成球盘转速35r/min，倾斜角度48°，料球直径为8mm；
4)将所得球形生料进入干燥系统，提升球团温度至65℃后，再进行烘干，烘干炉温度200℃，烘干时间100min；
5)然后进入回转窑进行650℃生烧90min；
6)最后在1250℃高温焙烧25min，经冷却后即得钢渣陶粒。
在获取转炉钢渣水洗球磨泥制备的保温陶粒之后，对保温陶粒的堆积密度、抗压强度和1h吸水率等性能指标进行测量，其堆积密度为464kg/m3，抗压强度为4.3MPa，1h吸水率为1.54％，各项性能指标优良。同时，由于本实施例使用了40份的转炉钢渣水洗球磨泥，使得转炉钢渣水洗球磨泥的使用率得以提高，从而能够有效降低陶粒生产成本。
实施例三
一种利用转炉钢渣水洗球磨泥生产陶粒的生产方法，包括以下步骤：
1)按质量计称取原料：转炉钢渣水洗球磨泥30份、高炉瓦斯灰15份、粉煤灰34份、粘土21份；其中，转炉钢渣水洗球磨泥是将转炉钢渣进行球磨水洗再经过磁选后的余渣的沉淀物，其金属铁含量为0.5％，活性指数为72％，碱度系数为2.1，比表面积为350m2/kg，沸煮法检测安定性合格；高炉瓦斯灰是高炉煤气携带出的原料粉尘及高温区激烈反应而产生的微粒经湿式或干式除尘而得到的产物，其主要化学成分为TFe：30.3％、C：21.2％、Zn：8.2％、CaO：4.7％、SiO2：3.9％、Al2O3：4.3％；粘土为废旧粘土质耐火材料经过分拣、破碎后所得的一种粉体材料，其Al2O3的质量分数为36％，塑性指数是8；粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，其主要成分为Al2O3：28％、SiO2：39％、Fe2O3：15％、CaO：6％。
2)将原料在研磨机中混磨成200目粉末，然后在搅拌机里搅拌16min，搅拌速度为200r/min，混匀得混合物料；
3)将混合物料放入成球盘，转动成球盘，喷雾加水，加水质量为10份，使物料成球形，成球盘转速45r/min，倾斜角度48°，料球直径为5mm；
4)将所得球形生料进入干燥系统，提升球团温度至65℃后，再进行烘干，烘干炉温度200℃，烘干时间100min；
5)然后进入回转窑进行650℃生烧60min；
6)最后在1320℃高温焙烧25min，经冷却后即得钢渣陶粒。
在获取所述转炉钢渣水洗球磨泥制备的保温陶粒之后，对保温陶粒的堆积密度、抗压强度和1h吸水率等性能指标进行测量，测量其堆积密度为439kg/m3，抗压强度为3.9MPa，1h吸水率为1.53％，各项性能指标优良。同时，由于本实施例使用了30份的转炉钢渣水洗球磨泥，使得转炉钢渣水洗球磨泥的使用率得以提高，从而能够有效降低陶粒生产成本。
实施例四
一种利用转炉钢渣水洗球磨泥生产陶粒的生产方法，包括以下步骤：
1)按质量计称取原料：转炉钢渣尾渣35份、高炉瓦斯灰8份、粉煤灰36份、粘土21份；其中，转炉钢渣水洗球磨泥是将转炉钢渣进行球磨水洗再经过磁选后的余渣的沉淀物，其金属铁含量为0.3％，活性指数为71％，碱度系数为2.1，比表面积为400m2/kg，沸煮法检测安定性合格；高炉瓦斯灰是高炉煤气携带出的原料粉尘及高温区激烈反应而产生的微粒经湿式或干式除尘而得到的产物，其主要化学成分为TFe：32.3％、C：22.1％、Zn：7.4％、CaO：5.3％、SiO2：4.8％、Al2O3：4.9％；粘土为废旧粘土质耐火材料经过分拣、破碎后所得的一种粉体材料，其Al2O3的质量分数为33％，塑性指数是9；粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，其主要成分为Al2O3：29％、SiO2：51％、Fe2O3：4％、CaO：10％。
2)将原料在研磨机中混磨成200目粉末，然后在搅拌机里搅拌18min，搅拌速度为200r/min，混匀得混合物料；
3)将混合物料放入成球盘，转动成球盘，喷雾加水，加水质量为10份，使物料成球形，成球盘转速45r/min，倾斜角度52°，料球直径为8mm；
4)将所得球形生料进入干燥系统，提升球团温度至65℃后，再进行烘干，烘干炉温度150℃，烘干时间105min；
5)然后进入回转窑进行670℃生烧60min；
6)最后在1350℃高温焙烧21min，经冷却后即得钢渣陶粒。
在获取所述转炉钢渣水洗球磨泥制备的保温陶粒之后，对保温陶粒的堆积密度、抗压强度和1h吸水率等性能指标进行测量，其堆积密度为514kg/m3，抗压强度为4.9MPa，1h吸水率为2.48％，各项性能指标优良。本实施例中，由于使用了35份的转炉钢渣水洗球磨泥，使得转炉钢渣水洗球磨泥的使用率得以提高，从而能够有效降低陶粒生产成本。
实施例五
一种利用转炉钢渣水洗球磨泥生产陶粒的生产方法，包括以下步骤：
1)按质量计称取原料：转炉钢渣尾渣40份、高炉瓦斯灰8份、粉煤灰31份、粘土21份；其中，钢渣水洗尘泥是将转炉钢渣进行球磨水洗再经过磁选后的余渣的沉淀物，其金属铁含量为0.2％，活性指数为67％，碱度系数为1.9，比表面积为400m2/kg，沸煮法检测安定性合格；高炉瓦斯灰是高炉煤气携带出的原料粉尘及高温区激烈反应而产生的微粒经湿式或干式除尘而得到的产物，其主要化学成分为TFe：29.7％、C：18.5％、Zn：6.2％、CaO：4.6％、SiO2：3.5％、Al2O3：5.5％；粘土为废旧粘土质耐火材料经过分拣、破碎后所得的一种粉体材料，其Al2O3的质量分数为30％，塑性指数是7；粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，其主要成分为Al2O3：38％、SiO2：38％、Fe2O3：13％、CaO：3％。
2)将原料在研磨机中混磨成250目粉末，然后在搅拌机里搅拌15min，搅拌速度为200r/min，混匀得混合物料；
3)将混合物料放入成球盘，转动成球盘，喷雾加水，加水质量为10份，使物料成球形，成球盘转速30r/min，倾斜角度45°，料球直径为10mm；
4)将所得球形生料进入干燥系统，提升球团温度至65℃后，再进行烘干，烘干炉温度150℃，烘干时间100min；
5)然后进入回转窑进行650℃生烧65min；
6)最后在1390℃高温焙烧22min，经冷却后即得钢渣陶粒。
在获取所述转炉钢渣水洗球磨泥制备的保温陶粒之后，对保温陶粒的堆积密度、抗压强度和1h吸水率等性能指标进行测量，其堆积密度为591kg/m3，抗压强度为6.2MPa，1h吸水率为4.01％，各项性能指标优良。同时，本实施例由于使用了40份的转炉钢渣水洗球磨泥，使得转炉钢渣水洗球磨泥的使用率得以提高，从而能够有效降低陶粒生产成本。

Claims (7)

1.一种钢渣陶粒的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按质量计称取原料，其中，转炉钢渣水洗球磨泥15～55份、高炉瓦斯灰5～15份、粉煤灰25～45份、粘土15～25份；
2)将原料在研磨机中混磨成100～250目粉末，然后在搅拌机里搅拌15～18min，混匀得混合物料；
3)将混合物料放入成球盘，加水质量为8～10份，转动成球盘使物料成球形，料球直径为5～15mm；
4)将所得球形生料进入干燥系统，提升球团温度至60～70℃后，再进行烘干，烘干炉温度125～250℃，烘干时间90～110min；
5)然后在回转窑中进行600～700℃生烧40～90min；
6)最后在1250～1450℃高温焙烧20～45min，经冷却后即得钢渣陶粒。
2.根据权利要求1所述一种钢渣陶粒的生产方法，其特征在于：所述的转炉钢渣水洗球磨泥其金属铁含量≤1％，活性指数≥65％，碱度系数≥1.8，比表面积为300～450m2/kg。
3.根据权利要求1所述的一种钢渣陶粒的生产方法，其特征在于：所述的高炉瓦斯灰是高炉煤气携带出的原料粉尘及高温区激烈反应而产生的微粒经湿式或干式除尘而得到的产物，其主要化学成分为TFe：28.2～32.3％、C：18.5～24.4％、Zn：6.2～10.1％、CaO：4.0～5.5％、SiO2：3.5～5.4％、Al2O3：3.7～5.5％。
4.根据权利要求1所述的一种钢渣陶粒的生产方法，其特征在于：所述的粘土为废旧粘土质耐火材料经过分拣、破碎后所得的一种粉体材料，其Al2O3的质量分数为30～46％，塑性指数是7～15。
5.根据权利要求1所述的一种钢渣陶粒的生产方法，其特征在于：所述的粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，其主要成分为Al2O3：23～38％、SiO2：38～54％、Fe2O3：4～16％、CaO：3～10％。
6.根据权利要求1所述一种钢渣陶粒的生产方法，其特征在于：步骤2)中，所述搅拌速度为200～250r/min。
7.根据权利要求1所述一种钢渣陶粒的生产方法，其特征在于：步骤3)中，所述成球盘转速为30～45r/min，倾斜角度为45～55°。
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