CN113061019B - 一种回转窑低温干化改性含铬酸泥制型砖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回转窑低温干化改性含铬酸泥制型砖的方法，使用回转窑干化改性含铬酸泥制型砖，将原有害、无用冶金固体废物转化为建筑、路基材料；通过低温回转窑干化改性含铬酸泥制型砖。本发明解决了冶金酸泥直接配入烧结系统导致烧结产品质量不稳定、烧结过程产生含酸烟尘的问题，将处理后冶金酸泥含铁高产品分别送至烧结、炼铁、炼钢、钢渣分选等工序消纳利用，含铁低产品送至制砖线，不但解决了烧结过程回收处理产生的生产问题，同时最终产的酸泥压制型砖质量稳定、安全可靠，达到环保清洁生产要求。

Description

一种回转窑低温干化改性含铬酸泥制型砖的方法

技术领域

本发明涉及一种回转窑低温干化改性含铬酸泥制型砖的方法，具体涉及一种将不锈钢酸洗废水中和处理过程中产生的酸泥转化为建筑、路基材料型砖的工艺，属于环境保护固体废物处理领域。

背景技术

冶金企业生产过程中酸洗废水中和会产生大量的酸泥，目前国内大多数冶金企业采用将酸泥直接配入烧结系统回用的方式处理，此方式在一定程度上回收了部分金属，实现了酸泥中可用资源的回收利用；但是由于酸泥含水量较大、粘度大，在烧结配料均质化过程中存在很大困难，影响烧结透气性，导致烧结生产波动较大，对主生产线的正常生产秩序和效率发挥影响较大，进而影响烧结产品质量与正常生产，同时在烧结过程中产生大量的含酸烟尘，使生产过程具有很大的安全隐患。

发明内容

为了克服上述不足，本发明旨在提供一种回转窑低温干化改性含铬酸泥制型砖的方法。

针对冶金酸泥直接配入烧结系统导致烧结产品质量不稳定、烧结过程产生含酸烟尘的问题，本发明提出了低温回转窑干化改性含铬酸泥制型砖的方法，将处理后冶金酸泥含铁高产品分别送至烧结、炼铁、炼钢、钢渣分选等工序消纳利用，含铁低产品送至制砖线，不但解决了烧结过程回收处理过程的生产问题，同时最终产的酸泥压制型砖质量稳定、安全可靠，达到环保清洁生产要求。

本发明提供了一种回转窑低温干化改性含铬酸泥制型砖的方法，使用回转窑干化改性含铬酸泥制型砖，将原有害、无用冶金固体废物转化为建筑、路基材料；通过低温回转窑干化改性含铬酸泥制型砖。

上述方法具体包括以下步骤：

（1）配料：

本发明通过多因素正交试验分析确定，选择市场上常使用的硅酸盐材料（含硅酸根物料，常见物料为高硅水泥）作为冶金酸泥改性剂，确定改性剂与冶金酸泥混合质量比为1:10~50，添加用量少，经济性价比高，同时采用强力双轴搅拌机进行混合，使冶金酸泥与改性剂充分混合，将冶金酸泥中有害物质与挥发物质固结；

冶金酸泥与改性剂先后加入强力双轴螺旋输送机进行强力搅拌；

（2）固化改性处理：

混合后物料通过定量皮带机+单轴螺旋输送机从窑尾送入回转窑，随着窑体转动向窑头移动；燃烧器设置在窑头，热风通过窑头助燃风机通入回转窑内，保持回转窑内温度为300~600℃；物料与热风对流进行热交换，首先将物料中水分蒸发，并顺着风向排出回转窑，其次酸泥中有害成分与改性剂在合适窑温（温度调控范围为300~600℃之间，根据来料性质进行调节）下进行化学反应，生成稳定物质；

回转窑前段设置空气预热器将回转窑尾部烟道中排出的烟气中携带的热量，通过散热片传导到进入回转窑前的空气中，将空气预热到约80℃左右，余热利用达到节能的效果；

粘结剂采用淀粉配加1%氯化镁与5%水泥的混合粘结剂，根据物料来料性质，按照质量比为酸泥：改性剂：粘结剂=（10~50）：1：0.2的比例混合均匀。

（3）成品输送：

本项目在窑头出料区域设置两个成品储存仓，回转窑窑头出来的酸泥，按含铁量大小分别存储。

处理后冶金酸泥含铁高（含铁品位≥30%）产品分别送至烧结、炼铁、炼钢、钢渣分选等工序消纳利用，含铁低（含铁品位＜30%）产品送至制砖线冷压制型砖。

（4）除尘：

通过空气预热器热交换后含尘烟气直接进入除尘系统；生产线采用“预富集+两次雾化喷淋”的动力波除尘工艺，首先将大颗粒预先收集沉降，再利用雾化喷淋依次去除气流中微细粒粉尘，同时降低烟气温度，避免白雾产生，既满足了整条生产线的环保生产要求，又能防止窑内有害气体挥发，保证生产线达到清洁生产的要求；

（5）自动化控制

① 采用自动化控制系统对整个工艺流程进行控制，系统包括PLC与工控机操作站。采用西门子 S7-300系列PLC作为主站，分布式I/O单元采用ET200M，其通过PROFIBUS总线连接。PLC系统设主机柜1套、远程柜3套。设1个操作站。PLC通过100M以太网与操作站进行通讯。计算机系统实现生产过程数据采集、模拟量和开关量逻辑控制，生产过程监视和数据处理计算。

系统在功能上由两级组成。第1级（基础自动化级），第2级（过程自动化级），并予留Level 3，4级接口。

② 生产过程的自动控制

基础自动化系统为机电一体化装置和操作站一起组成基础自动化级，并通过接口与过程计算机相连。辅助系统I/O信号通过网络方式与主体PLC通讯，主要信号采用点对点连接方式。现场信号在一级计算机画面上显示，同时HMI画面还有连锁画面、报警画面、趋势画面等。

配置多画面中控型监视系统，所显示画面满足生产监视要求。

整个机组系统控制采用高性能CPU组控制，与主传动系统、操作系统、检测系统等组成完善的控制系统，以实现自动控制。具有完备的过程监控和故障处理以及实时报警能力，为操作人员尽可能的提供全局自动化的控制方案，减少人为错误的发生。

本发明改进后含铬酸泥机新型低温回转窑干化改性机理如下：

固化改性剂中含有孤立的[SiO4]四面体或有限的若干个[SiO4]四面体连接而成（但不构成封闭环状）硅氧骨干的硅酸盐矿物。骨干形式以单个的[SiO4] ^4-孤立四面体最为常见。其所有四个角顶上的氧均为活性氧（有部分电价未饱和的O^2-），由它们再与其他金属阳离子相结合而组成整个晶格，形成岛状硅酸盐矿物。在具孤立四面体的岛状硅酸盐中，由于硅氧四面体本身的等轴性，矿物晶体具有近似等轴状的外形，双折射率小，多色性和吸收性较弱，晶体外形往往具有一向延长的特征，因此可以将高价阳离子物质固化，同时形成的原子堆积密度较大，因而具有硬度大、比重大和折射率高等特点，适应于建筑材料的使用。

本发明的有益效果：

（1）本发明首次将低温回转窑技术应用于冶金固废处置利用，选择市场常见硅酸盐材料作为固化改性剂，将改性剂与污泥充分搅拌，利用低温煅烧将冶金酸泥改性，将其中有害物质固化，使酸泥变为一般固废，低温环境中不但确保酸泥改性完全转换，同时能够保证酸泥有害成分CaSO₄稳定，不分解产生二次污染。本工艺选择市场上常见硅酸盐材料作为冶金酸泥有害物质改性剂，添加用量少、经济性价比高、节约成本，完全能够满足协同处理要求；

（2）本发明将冶金酸泥干化、改性，使酸泥变为一般固废，处理后冶金酸泥含铁高产品分别送至烧结、炼铁、炼钢、钢渣分选等工序消纳利用，含铁低产品送至制砖线冷压制型砖，不但能够减少进入烧结炼铁主生产工序综合粉配料量，保证烧结配料的稳定性，而且减低了酸泥中有害成分对烧结设备以及冶炼工业大生产工序的影响，节约生产线维修成本，大大减少了烧结工序成本消耗，同时可以高效回收利用冶金酸泥中的有价元素，实现所有含铁资源的二次循环利用；将含铁低酸泥制型砖，做到全部有效二次循环利用。

附图说明

图1为本发明改进后新型低温回转窑干化改性含铬酸泥制型砖的工艺流程方框图。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例1：

本实施例提供了一种回转窑低温干化改性含铬酸泥制型砖的方法，依据图1的工艺流程实施，使用回转窑干化改性含铬酸泥制型砖，将原有害、无用冶金固体废物转化为建筑、路基材料；通过低温回转窑干化改性含铬酸泥制型砖。

上述方法具体包括以下步骤：

（1）配料：

本发明通过多因素正交试验分析确定，选择市场上常使用的硅酸盐材料（含硅酸根物料，常见物料为高硅水泥）作为冶金酸泥改性剂，确定改性剂与冶金酸泥混合质量比为1:10~50，添加用量少，经济性价比高，同时采用强力双轴搅拌机进行混合，使冶金酸泥与改性剂充分混合，将冶金酸泥中有害物质与挥发物质固结；

冶金酸泥与改性剂先后加入强力双轴螺旋输送机进行强力搅拌；

（2）固化改性处理：

混合后物料通过定量皮带机+单轴螺旋输送机从窑尾送入回转窑，随着窑体转动向窑头移动；燃烧器设置在窑头，热风通过窑头助燃风机通入回转窑内，保持回转窑内温度为300~600℃；物料与热风对流进行热交换，首先将物料中水分蒸发，并顺着风向排出回转窑，其次酸泥中有害成分与改性剂在合适窑温（温度调控范围为300~600℃之间，根据来料性质进行调节）下进行化学反应，生成稳定物质；

回转窑前段设置空气预热器将回转窑尾部烟道中排出的烟气中携带的热量，通过散热片传导到进入回转窑前的空气中，将空气预热到约80℃左右，余热利用达到节能的效果；

粘结剂采用淀粉配加1%氯化镁与5%水泥的混合粘结剂（即质量比为淀粉：氯化镁：水泥=100:1:5），根据物料来料性质，按照质量比为酸泥：改性剂：粘结剂=（10~50）：1：0.2的比例混合均匀。

（3）成品输送：

本项目在窑头出料区域设置两个成品储存仓，回转窑窑头出来的酸泥，按含铁量大小分别存储。

处理后冶金酸泥含铁高（含铁品位≥30%）产品分别送至烧结、炼铁、炼钢、钢渣分选等工序消纳利用，含铁低（含铁品位＜30%）产品送至制砖线冷压制型砖。

（4）除尘：

通过空气预热器热交换后含尘烟气直接进入除尘系统；生产线采用“预富集+两次雾化喷淋”的动力波除尘工艺，首先将大颗粒预先收集沉降，再利用雾化喷淋依次去除气流中微细粒粉尘，同时降低烟气温度，避免白雾产生，既满足了整条生产线的环保生产要求，又能防止窑内有害气体挥发，保证生产线达到清洁生产的要求；

（5）自动化控制

③ 采用自动化控制系统对整个工艺流程进行控制，系统包括PLC与工控机操作站。采用西门子 S7-300系列PLC作为主站，分布式I/O单元采用ET200M，其通过PROFIBUS总线连接。PLC系统设主机柜1套、远程柜3套。设1个操作站。PLC通过100M以太网与操作站进行通讯。计算机系统实现生产过程数据采集、模拟量和开关量逻辑控制，生产过程监视和数据处理计算。

系统在功能上由两级组成。第1级（基础自动化级），第2级（过程自动化级），并予留Level 3，4级接口。

④ 生产过程的自动控制

基础自动化系统为机电一体化装置和操作站一起组成基础自动化级，并通过接口与过程计算机相连。辅助系统I/O信号通过网络方式与主体PLC通讯，主要信号采用点对点连接方式。现场信号在一级计算机画面上显示，同时HMI画面还有连锁画面、报警画面、趋势画面等。

配置多画面中控型监视系统，所显示画面满足生产监视要求。

整个机组系统控制采用高性能CPU组控制，与主传动系统、操作系统、检测系统等组成完善的控制系统，以实现自动控制。具有完备的过程监控和故障处理以及实时报警能力，为操作人员尽可能的提供全局自动化的控制方案，减少人为错误的发生。

新型回转窑低温干化改性含铬酸泥制型砖工艺已成功应用于太钢冶金酸泥综合循环处置系统，并取得了很大的经济效益。本项目回转窑干化改性生产线建成后目的是能够协同处置消纳太钢冶金尘泥，为综合回收处置冶金尘泥创造安全、便利的基础条件，为实现太钢固废资源化、减量化、无害化处置的有效合理途径提供基础，是实现太钢采用更高效、更优化、更具有特色的综合利用方式、预防污染并持续改善环境，提高能源利用效率，让绿色发展成为公司新的发展方式、新的效益增长点和竞争力的重要举措。

本项目首次将低温回转窑技术应用于冶金固废处置利用，首先添加硅酸盐固化改性剂与污泥充分搅拌，在污泥干化过程中利用低温煅烧将冶金尘泥改性固化，使尘泥变为一般固废，低温能够保证尘泥有害成分CaSO₄稳定，不分解产生二次污染。此工艺不但能够减少进入烧结、炼铁主生产工序综合粉配加量，保证烧结原料配料的稳定，减低冶金污、尘泥中有害成分对烧结设备以及冶炼工业大生产工序的影响，节约维修成本，大大节约烧结工序成本消耗，而且又可以高效回收利用冶金尘泥中的有价元素，实现所有含铁资源的二次循环利用。处理生产线小时处理含水尘泥30t，单日可最大处理冶金尘泥700t，生产线全线采用自动化控制，自动控制入料、窑内压力、风速、燃气与助燃风比例，实时控制窑内环境稳定运行，保证产品质量。

Claims (7)

1.一种回转窑低温干化改性含铬酸泥制型砖的方法，其特征在于：使用回转窑干化改性含铬酸泥制型砖，将原有害、无用冶金固体废物转化为建筑、路基材料；通过低温回转窑干化改性含铬酸泥制型砖；

所述的回转窑低温干化改性含铬酸泥制型砖的方法，具体包括以下步骤：

（1）配料：

通过多因素正交试验分析确定，选择硅酸盐材料作为冶金酸泥改性剂，确定改性剂与冶金酸泥混合质量比为1:10~50，同时采用强力双轴搅拌机进行混合，使冶金酸泥与改性剂充分混合，将冶金酸泥中有害物质与挥发物质固结；

冶金酸泥与改性剂先后加入强力双轴螺旋输送机进行强力搅拌；

（2）固化改性处理：

混合后物料通过定量皮带机+单轴螺旋输送机从窑尾送入回转窑，随着窑体转动向窑头移动；燃烧器设置在窑头，热风通过窑头助燃风机通入回转窑内，保持回转窑内温度为300~600℃；物料与热风对流进行热交换，首先将物料中水分蒸发，并顺着风向排出回转窑，其次酸泥中有害成分与改性剂、粘结剂在300~600℃的窑温下进行化学反应，生成稳定物质；

（3）成品输送：

本项目在窑头出料区域设置两个成品储存仓，回转窑窑头出来的酸泥，按含铁量大小分别存储；

（4）除尘：

通过空气预热器热交换后含尘烟气直接进入除尘系统；生产线采用“预富集+两次雾化喷淋”的动力波除尘工艺，首先将大颗粒预先收集沉降，再利用雾化喷淋依次去除气流中微细粒粉尘，同时降低烟气温度，避免白雾产生，既满足了整条生产线的环保生产要求，又能防止窑内有害气体挥发，保证生产线达到清洁生产的要求。

2.根据权利要求1所述的回转窑低温干化改性含铬酸泥制型砖的方法，其特征在于：所述硅酸盐材料为含硅酸根物料，包括高硅水泥。

3.根据权利要求1所述的回转窑低温干化改性含铬酸泥制型砖的方法，其特征在于：步骤（2）中，回转窑前段设置空气预热器将回转窑尾部烟道中排出的烟气中携带的热量，通过散热片传导到进入回转窑前的空气中，将空气预热到80℃，余热利用达到节能的效果。

4.根据权利要求1所述的回转窑低温干化改性含铬酸泥制型砖的方法，其特征在于：步骤（2）中，粘结剂采用淀粉配加1%氯化镁与5%水泥的混合粘结剂，根据物料来料性质，按照质量比为酸泥：改性剂：粘结剂=（10~50）：1：0.2的比例混合均匀。

5.根据权利要求1所述的回转窑低温干化改性含铬酸泥制型砖的方法，其特征在于：步骤（3）中，处理后冶金酸泥中含铁品位≥30%的高铁产品分别送至烧结、炼铁、炼钢、钢渣分选工序消纳利用，含铁品位＜30%的低铁产品送至制砖线冷压制型砖。

6.根据权利要求1所述的回转窑低温干化改性含铬酸泥制型砖的方法，其特征在于：该方法采用自动化控制系统对整个工艺流程进行控制，系统包括PLC与工控机操作站；采用西门子 S7-300系列PLC作为主站，分布式I/O单元采用ET200M，其通过PROFIBUS总线连接；PLC系统设主机柜1套、远程柜3套，设1个操作站；PLC通过100M以太网与操作站进行通讯；计算机系统实现生产过程数据采集、模拟量和开关量逻辑控制，生产过程监视和数据处理计算；整个机组系统控制采用高性能CPU组控制，与主传动系统、操作系统、检测系统等组成完善的控制系统，以实现自动控制。

7.根据权利要求6所述的回转窑低温干化改性含铬酸泥制型砖的方法，其特征在于：所述自动化控制系统在功能上由两级组成：第1级：基础自动化级；第2级：过程自动化级；并予留Level 3，4级接口；

基础自动化级系统为机电一体化装置和操作站一起组成基础自动化级，并通过接口与过程自动化级计算机相连；辅助系统I/O信号通过网络方式与主体PLC通讯，主要信号采用点对点连接方式；现场信号在一级计算机画面上显示，同时HMI画面还有连锁画面、报警画面、趋势画面。

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