堿性精煉渣用于生產(chǎn)礦渣棉的調(diào)渣方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及冶金廢渣再利用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種堿性精煉渣用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)礦渣棉的調(diào)渣方法。其特征在于：針對(duì)煉鋼或鐵合金精煉過(guò)程產(chǎn)生的堿性精煉渣采用含鋁的鋁灰渣、鋰輝石和硼酐依次作為調(diào)渣劑進(jìn)行調(diào)渣，降低精煉渣的堿性和氧化性，提高礦渣的成纖維性能。
【專利說(shuō)明】堿性精煉渣用于生產(chǎn)礦渣棉的調(diào)渣方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金廢渣再利用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種堿性精煉渣用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)礦渣棉的調(diào)渣方法。
【背景技術(shù)】
[0002]礦渣棉是利用冶金廢渣為主要原料，經(jīng)調(diào)整成分后將高溫熔渣采用高壓氣體噴吹或者離心甩絲法等方法制成絲綿狀無(wú)機(jī)纖維，這種無(wú)機(jī)纖維是一種很好的隔熱、保溫及耐火材料，并可以進(jìn)一步加工成耐火隔熱板、隔熱墻等綠色環(huán)保的建筑及熱力設(shè)備用材料；目前礦渣棉可以采用固態(tài)渣重熔后制棉，也可以在溫度、成分合適的情況下直接從冶煉爐內(nèi)放出后直接用于制棉，但后者對(duì)渣溫度、成分及生產(chǎn)的協(xié)調(diào)一致性要求非常高，特別是冶煉爐出渣后，往往需要進(jìn)行專門用于滿足制棉要求的調(diào)質(zhì)處理后，才能制棉。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，利用冶金渣制棉基本上都是針對(duì)煉鐵和鐵合金的冶煉渣，這種冶煉渣的共性是酸度高、渣中的氧化鋁含量高，即以CaO-SiO2-Al2O3三元系為基礎(chǔ)的酸性冶煉渣；如申請(qǐng)?zhí)?00910143417.2公開了一種高溫液態(tài)鐵合金廢渣為原料制造礦渣棉的方法；如申請(qǐng)?zhí)?01010211387.7公開了利用煉鐵爐渣生產(chǎn)礦渣棉的設(shè)備和方法；但是，由于鐵合金和煉鐵過(guò)程冶煉周期長(zhǎng)，出渣的周期也長(zhǎng)，很難實(shí)現(xiàn)與后續(xù)直接制棉相匹配協(xié)調(diào)，而煉鋼和鐵合金的精煉，周期短、出渣快且渣溫高，是有利于直接制棉并實(shí)現(xiàn)與制棉工序相協(xié)調(diào)的，但是，目前，現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有檢索到針對(duì)堿性精煉渣進(jìn)行制棉的技術(shù)方法，這是因?yàn)槟咳绲蔫F合金精煉和鋼的精煉都是廣生喊性強(qiáng)的且往往帶有氧化性的精煉禮:，聞喊性和聞氧化性的熔渣噴吹時(shí)不易成絲，且 冷卻后易粉化，缺少玻璃渣成絲和低溫下保持纖維狀的特征，因此，高堿性精煉渣需要進(jìn)行專門的調(diào)渣處理方法，才能克服目前堿性精煉渣直接制棉的瓶頸問(wèn)題。
[0004]綜上所述，欲利用煉鋼精煉及鐵合金精煉產(chǎn)生的堿性精煉渣制棉，需要發(fā)明針對(duì)該類渣特性的調(diào)渣處理方法，這對(duì)實(shí)現(xiàn)冶金廢渣的高附加值再利用具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是:發(fā)明一種堿性精煉渣用于生產(chǎn)礦渣棉的調(diào)渣方法，解決高堿性的冶金渣難于直接制棉的關(guān)鍵問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)利用煉鋼精煉及鐵合金精煉產(chǎn)生的堿性精煉渣的直接制棉，獲得性能優(yōu)良礦渣棉無(wú)機(jī)纖維，從而實(shí)現(xiàn)堿性冶金廢渣的高附加值利用。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是:
本發(fā)明提出一種堿性精煉渣用于生產(chǎn)礦渣棉的調(diào)渣方法，其特征在于針對(duì)煉鋼或鐵合金精煉過(guò)程產(chǎn)生的堿性精煉渣采用含鋁的鋁灰渣、鋰輝石和硼酐依次作為調(diào)渣劑進(jìn)行調(diào)渣，降低精煉渣的堿性和氧化性，提高礦渣的成纖維性能；具體的調(diào)渣步驟如下:
A)調(diào)渣的第一步采用含鋁的鋁灰渣調(diào)渣，即在高溫出爐的堿性精煉渣中加入堿性精煉渣重量分?jǐn)?shù)為10%-30%的鋁灰渣調(diào)渣，所選用的鋁灰渣為Al2O3和單質(zhì)Al的混合物，其組成要根據(jù)要調(diào)質(zhì)的堿性精煉渣的氧化性來(lái)確定；若堿性精煉渣中氧化鐵和氧化錳含量之和大于1%，所用鋁灰渣中含Al單質(zhì)的含量為6-10%，余量為Al2O3 ;若堿性精煉渣中氧化鐵和氧化錳含量之和小于或等于1%，則所用鋁灰渣中Al單質(zhì)的含量為1-5%，余量為Al2O3 ；
B)調(diào)渣的第二步采用鋰輝石調(diào)渣，即在第一步采用鋁灰渣調(diào)渣后，向堿性精煉渣中加入堿性精煉渣重量分?jǐn)?shù)為20%-50%的鋰輝石，使調(diào)渣后渣中Li2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-2% ;所用鋰輝石的成分指標(biāo)要求為=Li2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4-7%，Si02>75%，余量雜質(zhì)越低越好；
C)調(diào)渣的第三步采用硼酐進(jìn)一步調(diào)高渣的酸度，即在第二步采用鋰輝石調(diào)渣后，向熔渣中加入硼酐，硼酐的加入量為使調(diào)渣后的渣中B2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-2% ；
需要特別指出的是，在調(diào)渣過(guò)程中調(diào)渣劑有效成分含量的選擇和加入量，還需要考慮到渣的酸度，這是決定渣是否具備好的成纖維成棉性能的重要指標(biāo)，因此，調(diào)渣劑鋁灰渣、鋰輝石和硼酐的加入量以控制渣中的六元酸度系數(shù)Mk6=L 10-1.19，其中Mk6^(Si02+Al203+B203)/『(Ca0+Mg0+Li20)(質(zhì)量比);調(diào)質(zhì)后的渣在1450_1500°C下通過(guò)常規(guī)的嗔吹方法制棉。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)如下:
(I)、對(duì)于堿性精煉洛，通過(guò)鋁灰渣調(diào)整了渣中氧化招，控制了渣的氧化性，使其由“短渣”變成“長(zhǎng)渣”，并降低了堿性渣的熔點(diǎn)和粘度，提高了堿性渣的成纖維性能。
[0008](2)、對(duì)于堿性精煉渣，通過(guò)鋰輝石調(diào)渣，一方面，鋰輝石中的Li2O能非常好的調(diào)整渣的成玻璃性能，有利于成棉，且鋰輝石中的大部分SiO2，又成為提高渣酸度，降低渣堿性的重要組分，鋰輝石的這種兩方面作用，都有利于堿性精煉渣的變性，提高成棉性能。
[0009](3)、本發(fā)明還采 用硼酐調(diào)渣，硼酐是目前對(duì)硅酸鹽渣系而言改變堿性渣為酸性玻璃渣的最強(qiáng)組元，硼酐不僅顯著降低了渣熔化溫度和粘度，而且提高了渣的成玻璃性能，即非常有效的提高堿性精煉渣的成纖維成棉性能。
[0010](4)與現(xiàn)有技術(shù)中采用氧化鋁和硅石調(diào)渣相比，突出優(yōu)勢(shì)有三個(gè):1)是引入鋁控制了渣的氧化性，消除了氧化鐵和氧化錳造成的短渣因素；2)是通過(guò)鋰輝石引入氧化鋰，改善渣的玻璃性能；3)是引入硼酐高效調(diào)整渣的酸度，改善渣的成纖維成棉性能。
[0011](5)、本發(fā)明充分利用堿性精煉渣出渣溫度高，熱焓高的有利因素，所加組元吸熱少，成渣快，溫度降低到1450-150(TC時(shí)具有非常好的成棉性能，有利于節(jié)約能源。
[0012](6)、采用本發(fā)明的調(diào)渣方法，可以利用堿性精煉渣制備優(yōu)質(zhì)的礦渣棉，所得礦渣棉的指標(biāo)為:阻燃級(jí)別A級(jí)不可燃；導(dǎo)熱系數(shù)〈0.040、渣球含量〈8%、荷重收縮溫度高于6500C，吸濕率〈3%，所有技術(shù)指標(biāo)均符合相關(guān)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施實(shí)例1:煉鋼精煉渣
針對(duì)150噸鋼包爐精煉渣實(shí)施調(diào)渣處理，造高堿度渣脫硫以后，渣中堿度為4.5，渣中MnO和FeO含量之和小于1%，每一爐次的總渣量約3噸，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容，采取的調(diào)渣方案及調(diào)渣步驟如下:
第一步采用含鋁的鋁灰渣調(diào)渣，即在1580°C下高溫出爐的堿性精煉渣中加入堿性精煉渣重量分?jǐn)?shù)為20%的鋁灰渣調(diào)渣，即600Kg，所選用的鋁灰渣組成為Al單質(zhì)的含量為2%，余量為Al2O3,調(diào)渣后渣溫為1540°C。
[0014]第二步采用鋰輝石調(diào)渣，即在第一步采用鋁灰渣調(diào)渣后，向堿性精煉渣中加入堿性精煉渣重量分?jǐn)?shù)為20%的鋰輝石，即600Kg，所用鋰輝石的成分指標(biāo)為=Li2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%，SiO2 78%，使調(diào)渣后渣中Li2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.1%。
[0015]第三步采用硼酐進(jìn)一步調(diào)高渣的酸度，即在第二步采用鋰輝石調(diào)渣后，向熔渣中加入硼酐，硼酐的加入量為39Kg，使調(diào)渣后的渣中B2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%。
[0016]第四步熔渣測(cè)溫取樣分析，采用一次性雙鉬銠熱電偶測(cè)溫為1460°C，根據(jù)成分分析結(jié)果得到調(diào)渣后渣的六元酸度為:Mk6=ff (Si02+Al203+B203)/ w (Ca0+Mg0+Li20)=L 15，通過(guò)常規(guī)的噴吹方法制棉，噴吹用高壓氮?dú)獾膲毫?.0 MPa,吹出的礦渣棉纖維直徑5-8微米，所有技術(shù)指標(biāo)符合相關(guān)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 。
[0017]實(shí)施實(shí)例2:鎳精煉渣
針對(duì)5t噸電弧爐進(jìn)行鎳精煉的精煉洛實(shí)施調(diào)洛處理,鎳精煉為氧化精煉，旨在脫磷，精煉結(jié)束后，取渣樣分析，渣中堿度為5.5，渣中MnO和FeO含量之和10%，每一爐次的總渣量約I噸，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容，采取的調(diào)渣方案及調(diào)渣步驟如下:
第一步采用含鋁的鋁灰渣調(diào)渣，即在1600°C下高溫出爐的堿性精煉渣中加入堿性精煉渣重量分?jǐn)?shù)為30%的鋁灰渣調(diào)渣，即300Kg，所選用的鋁灰渣組成為Al單質(zhì)的含量為10%，余量為Al2O3，調(diào)渣后渣溫為1580°C。
[0018]第二步采用鋰輝石調(diào)渣，即在第一步采用鋁灰渣調(diào)渣后，向堿性精煉渣中加入堿性精煉渣重量分?jǐn)?shù)為40%的鋰輝石，即400Kg，所用鋰輝石的成分指標(biāo)為=Li2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%，SiO2 78%，使調(diào)渣后渣中Li2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.9%。
[0019]第三步采用硼酐進(jìn)一步調(diào)高渣的酸度，即在第二步采用鋰輝石調(diào)渣后，向熔渣中加入硼酐，硼酐的加入量為25Kg，使調(diào)渣后的渣中B2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%。
[0020]第四步熔渣測(cè)溫取樣分析，采用一次性雙鉬銠熱電偶測(cè)溫為1480°C，根據(jù)成分分析結(jié)果得到調(diào)渣后渣的六元酸度為:Mk6=ff (Si02+Al203+B203)/ w (Ca0+Mg0+Li20)=L 12，通過(guò)常規(guī)的噴吹方法制棉，噴吹用高壓氮?dú)獾膲毫?.8MPa，吹出的礦渣棉纖維直徑5-8微米，所有技術(shù)指標(biāo)符合相關(guān)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.堿性精煉渣用于生產(chǎn)礦渣棉的調(diào)渣方法，其特征在于:針對(duì)煉鋼或鐵合金精煉過(guò)程產(chǎn)生的堿性精煉渣采用含鋁的鋁灰渣、鋰輝石和硼酐依次作為調(diào)渣劑進(jìn)行調(diào)渣，降低精煉渣的堿性和氧化性，提高礦渣的成纖維性能。
2.如權(quán)利要求1所述的堿性精煉渣用于生產(chǎn)礦渣棉的調(diào)渣方法，其特征在于具體的調(diào)渣步驟如下: A)調(diào)渣的第一步采用含鋁的鋁灰渣調(diào)渣，即在高溫出爐的堿性精煉渣中加入堿性精煉渣重量分?jǐn)?shù)為10%-30%的鋁灰渣調(diào)渣，所選用的鋁灰渣為Al2O3和單質(zhì)Al的混合物，其組成要根據(jù)要調(diào)質(zhì)的堿性精煉渣的氧化性來(lái)確定； B)調(diào)渣的第二步采用鋰輝石調(diào)渣，即在第一步采用鋁灰渣調(diào)渣后，向堿性精煉渣中加入堿性精煉渣重量分?jǐn)?shù)為20%-50%的鋰輝石，使調(diào)渣后渣中Li2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-2% ； C)調(diào)渣的第三步采用硼酐進(jìn)一步調(diào)高渣的酸度，即在第二步采用鋰輝石調(diào)渣后，向熔渣中加入硼酐，硼酐的加入量為使調(diào)渣后的渣中B2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-2% ； D)調(diào)質(zhì)后的渣通過(guò)常規(guī)的噴吹方法制棉。
3.如權(quán)利要求2所述的堿性精煉渣用于生產(chǎn)礦渣棉的調(diào)渣方法，其特征在于:需要特別指出的是，在調(diào)渣過(guò)程中調(diào)渣劑有效成分含量的選擇和加入量，還需要考慮到渣的酸度，這是決定渣是否具備好的成纖維成棉性能的重要指標(biāo)；調(diào)渣劑鋁灰渣、鋰輝石和硼酐的加入量以控制渣中的六元酸度系數(shù)Mk6=L 10-1.19，其中Mk6=W (Si02+Al203+B203)/ w(Ca0+Mg0+Li20)。
4.如權(quán)利要求2所述的堿性精煉渣用于生產(chǎn)礦渣棉的調(diào)渣方法，其特征在于:所述的其組成要根據(jù)要調(diào)質(zhì)的堿性精煉渣的氧化性來(lái)確定指:若堿性精煉渣中氧化鐵和氧化錳含量之和大于1%，所用鋁灰渣中含Al單質(zhì)的含量為6-10%，余量為Al2O3 ;若堿性精煉渣中氧化鐵和氧化錳含量之和小于或等于1%，則所用鋁灰渣中Al單質(zhì)的含量為1-5%，余量為Al2O3U
5.如權(quán)利要求2所述的堿性精煉渣用于生產(chǎn)礦渣棉的調(diào)渣方法，其特征在于:所用鋰輝石的成分指標(biāo)要求為=Li2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4-7%，Si02>75%，余量雜質(zhì)越低越好。
6.如權(quán)利要求2所述的堿性精煉渣用于生產(chǎn)礦渣棉的調(diào)渣方法，其特征在于:所述的調(diào)質(zhì)后的渣通過(guò)常規(guī)的噴吹方法制棉是在1450-1500°C下通過(guò)常規(guī)的噴吹方法制棉。
【文檔編號(hào)】C03B37/00GK103641299SQ201310646113
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】王宏明, 李桂榮 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)