CN110746118A - 一种基于矿渣棉调质的粉煤灰综合利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶金固废综合利用和矿渣棉生产领域，具体公开了一种基于矿渣棉调质的粉煤灰综合利用方法，其步骤为磁选提铁、矿物渣加热熔化、热熔渣调制及成纤制棉，成型的纤维在冷风作用下与水溶胶结合形成棉基，这些棉基纤维再经过集棉、布棉、成型等工艺即可得到矿渣棉，从而使得粉煤灰中铁元素得到富集利用，而尾矿中富含SiO2、Al2O3等黏土质特性的低铁粉煤灰又作为调质剂加以利用，解决了常规成棉率不高和存在鸣爆等安全风险的问题，也从根本上消除了粉煤灰作为冶金固废对环境的影响，达到了资源综合化利用，实现了经济和社会的双重效益。

Description

一种基于矿渣棉调质的粉煤灰综合利用方法
技术领域
本发明属于冶金固废综合利用和矿渣棉生产领域，具体是一种基于矿渣棉调质的粉煤灰综合利用方法。
背景技术
粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰。酒钢的粉煤灰主要是燃煤电厂排出的固体废物。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。
粉煤灰在酒钢也实现了部分的资源化利用，如作为混凝土的掺合料或制成粉煤灰砖等，但随着不锈钢和铝业板块的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，粉煤灰仍然是当前排量较大的工业废渣之一。粉煤灰资源化利用的最新尝试是进行提铁处理，并获得发明专利（专利申请公布号CN 105689112 A，发明名称《一种粉煤灰磁选铁精矿方法》）。该方法使粉煤灰中的铁资源得到充分的回收利用，但是磁选之后的尾矿为低铁粉煤灰，如果不加以有效利用，对环境的影响仍然存在。
粉煤灰的化学组成与粘土质相似，主要氧化物组成为SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO等，因此，可以利用其自身的酸性来作为矿渣棉生产过程中的调质剂。矿渣棉是利用高炉矿渣等工业废料为主要原料，经熔化、采用高速离心法或喷吹法等工艺制成的棉丝状无机纤维，可用于建筑物的填充绝热、吸声、隔声、制氧机和冷库保冷及各种热力设备填充隔热等。由于高炉矿渣等工业废料达不到制取矿渣棉的酸度系数要求，因此，在高炉矿渣等工业废料在熔化过程中加入适量的粉煤灰等作为调质剂，使该热熔渣的酸度系数达到标准要求。
在矿渣棉制作工艺中，其熔化或保温环节是使用电弧炉或冲天炉进行供热的。如果热熔渣中含有铁氧化物，由于炭质电极（或冲天炉中作为热源的焦炭）的存在，部分铁氧化物会还原成金属铁，这些高温呈液态的金属铁随热熔渣一起排出炉外参与拉纤过程，一方面将会产生部分渣球而影响成棉率，另一方面在遇到水溶胶时可能会发生连续的鸣爆现象而增加不安全风险。基于此种情况的存在，影响了粉煤灰提铁技术的应用，也制约了粉煤灰等冶金固废的综合利用。
发明内容
本发明解决的技术问题在于，针对粉煤灰等冶金固废综合利用率低的问题，提供了一种基于矿渣棉调质的粉煤灰综合利用方法。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种基于矿渣棉调质的粉煤灰综合利用方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：磁选提铁
从燃煤电厂和蒸汽锅炉排出的干式粉煤灰，通过磁选提铁使得粉煤灰中铁品位由7〜15%富集到45〜50%作为铁精矿使用，大部分从尾矿抛出低铁粉煤灰可作为矿渣棉调质剂加以利用；
步骤二：矿物渣加热熔化
以高炉矿渣工业废料为主要原料，在电弧炉中进行矿物渣加热熔化处理，高炉矿渣工业废料在热熔状态下使用效果更佳,确保工业矿渣的显热得到充分利用；
步骤三：热熔渣调制
当电弧炉内的高炉矿渣工业废料在熔化或加热过程中，同步加入经磁选工艺排出的低铁粉煤灰进行热熔渣调制，使得最终形成温度为到1550-1630℃的热熔渣，其酸度系数为1.2-1.6；
步骤四：成纤制棉
将电弧炉内的热熔渣由渣口排出经导流槽引至离心成纤机，在离心作用下，高温热熔渣在离心成纤机中被击碎并拉制成纤维；成型的纤维在冷风作用下与水溶胶结合形成棉质；棉基纤维再经过集棉、布棉、成型等工艺即可完成成纤制棉，得到成品矿渣棉。
优选的，所述步骤一中作为尾矿的低铁粉煤灰，其主要成分SiO2和Al2O3的总含量达到80%以上。
优选的所述步骤二和步骤三可分别在两个电弧炉中完成，所述两个电弧炉分别为加热熔化炉和调制保温炉，也可合并在一个电弧炉内完成。
优选的，所述低铁粉煤灰的加入量，根据订单中产品用途需求加入，正常加入的质量范围比是3-9%。
采用本发明所提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下的有益效果：
本发明的一种基于矿渣棉调质的粉煤灰综合利用方法，具体步骤为磁选提铁、矿物渣加热熔化、热熔渣调制及成纤制棉。在磁选提铁步骤中，从燃煤电厂或蒸汽锅炉排出的干式粉煤灰，通过磁选工艺将铁元素富集到含铁45〜50%可作为铁精矿使用，将尾矿抛出的低铁粉煤灰，以适当比例加入到以高炉矿渣等工业废料为主要原料的处在熔化（或加热）过程中的电弧炉中，最终形成酸度系数1.2以上、温度达到1550-1630℃的热熔渣，最后将电弧炉内的热熔渣由渣口排出经导流槽引至离心成纤机，在离心作用下，高温热熔渣在离心成纤机中被击碎并拉制成纤维，成型的纤维在冷风作用下与水溶胶结合形成棉基，这些棉基纤维再经过集棉、布棉、成型等工艺即可得到矿渣棉，从而使得粉煤灰中铁元素得到富集利用，而尾矿中富含SiO2、Al2O3等黏土质特性的低铁粉煤灰又作为调质剂加以利用，解决了常规成棉率不高和存在鸣爆等安全风险的问题，也从根本上消除了粉煤灰作为冶金固废对环境的影响，达到了资源综合化利用，实现了经济和社会的双重效益。
附图说明
图1为本发明实现粉煤灰基于矿渣棉调质的资源综合化利用的实施例1流程图。
图2为本发明实现粉煤灰基于矿渣棉调质的资源综合化利用的实施例2流程图。
图中，1-磁选提铁；2-矿物渣加热熔化；3-热熔渣调制；4-成纤制棉。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是，本发明可以以不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是对本发明的公开内容更加全面。
实施例1
参照图1，一种基于矿渣棉调质的粉煤灰综合利用方法，具体步骤为：
步骤一：磁选提铁
从燃煤电厂或蒸汽锅炉排出的干式粉煤灰，通过磁选提铁1可使粉煤灰中铁品位由7〜15%富集到45〜50%作为铁精矿使用；大部分从尾矿抛出低铁粉煤灰可作为矿渣棉调质剂加以利用。
表1 低铁粉煤灰主要成分
指标 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O
含量（%） 59.75 22.12 2.3 6.4 2.2 1.6 1.3
步骤二：矿物渣加热熔化
以高炉矿渣等工业废料为主要原料，在电弧炉中进行矿物渣加热熔化2处理。高炉矿渣等工业废料在热熔状态下使用效果更佳,确保工业矿渣的显热得到充分利用。
表2 高炉渣主要成分
指标 SiO2 Al2O3 FeO CaO MgO Na2O K2O
含量（%） 36.0 10.62 0.42 38.22 6.88 0.35 1.22
步骤三：热熔渣调制
当电弧炉内的高炉矿渣等工业废料在熔化或加热过程中，同步加入适当比例的经磁选工艺排出的低铁粉煤灰进行热熔渣调制3，最终形成温度达到1550-1630℃的热熔渣，其酸度系数在1.2以上。低铁粉煤灰正常的配入量为3~9%。
步骤四：成纤制棉
将电弧炉内的热熔渣由渣口排出经导流槽引至离心成纤机。在离心作用下，高温热熔渣在离心成纤机中被击碎并拉制成纤维；成型的纤维在冷风作用下与水溶胶结合形成棉质；棉基纤维再经过集棉、布棉、成型等工艺即可完成成纤制棉4，得到成品矿渣棉。
实施例2
参照图2，一种基于矿渣棉调质的粉煤灰综合利用方法，具体步骤为：
步骤一：磁选提铁
从燃煤电厂或蒸汽锅炉排出的干式粉煤灰，通过磁选提铁1可使粉煤灰中铁品位由7〜15%富集到45〜50%作为铁精矿使用；大部分从尾矿抛出低铁粉煤灰可作为矿渣棉调质剂加以利用。
步骤二：矿物渣加热和调制
以高炉矿渣等工业废料为主要原料，在电弧炉中进行加热熔化2，同步加入适当比例的经磁选工艺排出的低铁粉煤灰进行调制处理3，最终形成温度达到1550-1630℃的热熔渣，其酸度系数在1.2以上。在此环节，提倡将热态高炉矿渣等工业废料直接使用效果更佳，确保其显热得到充分利用。
步骤三：成纤制棉
将电弧炉内的热熔渣由渣口排出经导流槽引至离心成纤机。在离心作用下，高温热熔渣在离心成纤机中被击碎并拉制成纤维；成型的纤维在冷风作用下与水溶胶结合形成棉质；棉基纤维再经过集棉、布棉、成型等工艺即可完成成纤制棉3，得到成品矿渣棉。
采用本发明所提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下的有益效果：
本发明的一种基于矿渣棉调质的粉煤灰综合利用方法，结合工艺图1来说明，具体步骤为磁选提铁1、矿物渣熔化（或加热）2、热熔渣调制3及成纤制棉4。在磁选提铁步骤中，从燃煤电厂或蒸汽锅炉排出的干式粉煤灰，通过磁选工艺将铁元素富集到含铁45〜50%可作为铁精矿使用，将尾矿抛出的低铁粉煤灰，以适当比例加入到以高炉矿渣等工业废料为主要原料的处在熔化（或加热）过程中的电弧炉中，最终形成酸度系数1.2以上、温度达到1550-1630℃的热熔渣，最后将电弧炉内的热熔渣由渣口排出经导流槽引至离心成纤机，在离心作用下，高温热熔渣在离心成纤机中被击碎并拉制成纤维，成型的纤维在冷风作用下与水溶胶结合形成棉基，这些棉基纤维再经过集棉、布棉、成型等工艺即可得到矿渣棉，从而使得粉煤灰中铁元素得到富集利用，而尾矿中富含SiO2、Al2O3等黏土质特性的低铁粉煤灰又作为调质剂加以利用，从根本上消除了粉煤灰作为冶金固废对环境的影响，实现粉煤灰资源的综合化利用。
本发明的一种基于矿渣棉调质的粉煤灰综合利用方法，通过回收粉煤灰中的金属铁，减少了热熔渣中的总的金属量，降低了成纤制棉过程中由于有液态金属铁的存在而出现鸣爆等不安全风险，当然也降低了制棉过程中产生过多的渣球而对矿渣棉质量的影响。
本发明的一种基于矿渣棉调质的粉煤灰综合利用方法，实现了上述的经济和社会的双重效益。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来说，对这些实施例进行多种变化、修改和替换范围，都应由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种基于矿渣棉调质的粉煤灰综合利用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一：磁选提铁
从燃煤电厂和蒸汽锅炉排出的干式粉煤灰，通过磁选提铁使得粉煤灰中铁品位由7〜15%富集到45〜50%作为铁精矿使用，大部分从尾矿抛出低铁粉煤灰可作为矿渣棉调质剂加以利用；
步骤二：矿物渣加热熔化
以高炉矿渣工业废料为主要原料，在电弧炉中进行矿物渣加热熔化处理，高炉矿渣工业废料在热熔状态下使用效果更佳,确保工业矿渣的显热得到充分利用；
步骤三：热熔渣调制
当电弧炉内的高炉矿渣工业废料在熔化或加热过程中，同步加入经磁选工艺排出的低铁粉煤灰进行热熔渣调制，使得最终形成温度为到1550-1630℃的热熔渣，其酸度系数为1.2-1.6；
步骤四：成纤制棉
将电弧炉内的热熔渣由渣口排出经导流槽引至离心成纤机，在离心作用下，高温热熔渣在离心成纤机中被击碎并拉制成纤维；成型的纤维在冷风作用下与水溶胶结合形成棉质；棉基纤维再经过集棉、布棉、成型等工艺即可完成成纤制棉，得到成品矿渣棉。
2.根据权利要求1所述的一种基于矿渣棉调质的粉煤灰综合利用方法，其特征在于，所述步骤一中作为尾矿的低铁粉煤灰，其主要成分SiO2和Al2O3的总含量达到80%以上。
3.根据权利要求1所述的一种基于矿渣棉调质的粉煤灰综合利用方法，其特征在于，所述步骤二和步骤三可分别在两个电弧炉中完成，所述两个电弧炉分别为加热熔化炉和调制保温炉，也可合并在一个电弧炉内完成。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于矿渣棉调质的粉煤灰综合利用方法，其特征在于，所述低铁粉煤灰的加入量，根据订单中产品用途需求加入，正常加入的质量范围比是3-9%。
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