專利名稱：一種熔渣節(jié)能保溫劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金行業(yè)節(jié)能減排和綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是在熔渣利用過程中使 用的節(jié)能保溫劑。
背景技術(shù)：
眾所周知冶金行業(yè)是一個(gè)大進(jìn)大出行業(yè)，產(chǎn)生的固體廢棄物量巨大，而在固體廢 棄物中高溫熔渣所占比例最高，因此如何高效的利用高溫熔渣已成為冶金行業(yè)中研究的熱 點(diǎn)。在冶金行業(yè)中的高溫熔渣主要有各類爐渣、鋼渣、鐵合金渣、有色金屬冶煉渣、熔融還原 爐渣和磷渣等。目前，對(duì)這些高溫熔渣的主要采用冷卻后用作建筑材料等方式進(jìn)行利用，但 其所蘊(yùn)含的熱能尚沒有回收利用。以鋼渣為例，我國(guó)鋼渣有效利用率僅為10%左右，國(guó)內(nèi)外 多數(shù)鋼廠的鋼渣處理系統(tǒng)均采用干渣法、盤潑水冷法、熱悶法、高壓水淬法等系統(tǒng)工藝，大 部分以干渣形態(tài)運(yùn)往棄渣場(chǎng)，堆積成山，進(jìn)行集中處理利用，途徑主要有①返回冶金再利 用；②鋼渣水泥；③作為碎石使用及地基回填料；④作為農(nóng)肥和酸性土壤改良劑。同時(shí)，僅 排出量最大的高爐渣和鋼渣在其熔融態(tài)時(shí)所蘊(yùn)含的熱能就為，高爐渣的溫度為1500°c，熱 焓為1700MJ/t，鋼渣溫度為1600°C，熱焓為1670MJ/t，并且其溫度越高熱焓越大，如圖1所
7J\ o因此在熔渣二次資源化的同時(shí)能夠?qū)⑵錈崮芤徊⒓右曰厥绽酶鼮橹匾@就要 求必須對(duì)所排出的熔渣進(jìn)行保溫，特別是在其剛剛被排出時(shí)的高溫階段進(jìn)行保溫，能夠大 大減緩其溫降速率，這不僅能使熔渣的熱能得到保存，同時(shí)更能夠減緩熔渣的粘度增大速 度，使其盡可能的長(zhǎng)時(shí)間保持很好的流動(dòng)性，為熔渣的后序處理利用特別是其熱量的回收 提供保證。本發(fā)明是針對(duì)熔渣所開發(fā)的一種保溫劑，經(jīng)對(duì)大量資料的查閱，到目前為止還 沒有任何一種熔渣的保溫劑、覆蓋劑或改質(zhì)劑的相關(guān)內(nèi)容研究，因此本發(fā)明提出時(shí)主要 借鑒了針對(duì)鋼水保溫所研發(fā)的鋼包覆蓋劑。文獻(xiàn)“粉煤灰在鋼水顆粒保溫劑中的應(yīng)用研 究”(金弘熙，楊曼輝，顧文飛和丁勁光.寶鋼技術(shù).1999，5 :50 53)，“鋼包覆蓋劑的研 制與應(yīng)用”(年冠華.冶金能源.2001，(20)4:22 26)，“新型鋼包覆蓋劑的研制”(徐永 斌，徐兵.煉鋼.2006，(22)5:31 33，36)，“鋼包覆蓋劑的的應(yīng)用與研究”(于華財(cái).煉 鋼 2001，(17)4，11 14)，專利(申請(qǐng)?zhí)?00510030710. X,98113405. X,200610095064. X、 200410084336. 7和96121235. 7)報(bào)道了多種鋼包覆蓋劑，其特點(diǎn)基本都要求滿足形成理 想的熔融結(jié)構(gòu)、具有較好保溫性能、具有較好的鋪展性、能夠避免鋼水中增碳、氧化等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一實(shí)現(xiàn)熔渣利用的節(jié)能。對(duì)熔渣顯熱利用的過程中，需要首先對(duì) 避免熔渣的熱量損失。溫度越高的熔渣，熱量品質(zhì)越高，但越容易損失在環(huán)境中。而熔渣從 排渣到后續(xù)處理之間需要有運(yùn)輸?shù)冗^程，因此，需要在這一期間對(duì)熔渣進(jìn)行保溫，保存這部 分量大質(zhì)高的熱能。
本發(fā)明的目的之二 解決熔渣流動(dòng)性差的問題。熔渣流動(dòng)性差是大量熔渣在排渣 過程中難于處理的關(guān)鍵所在。特別是在各類鋼渣排渣過程中，由于鋼渣流動(dòng)性差，導(dǎo)致其處 理率低，影響了水淬、空淬、滾筒、粒化輪、轉(zhuǎn)杯等?；旁椒ǖ膽?yīng)用和推廣。本發(fā)明主要 從降低熔渣熱量損失、對(duì)熔渣補(bǔ)熱兩個(gè)方面保證熔渣具有足夠高的溫度，并同時(shí)通過節(jié)能 保溫劑的熔解來(lái)改變?nèi)墼煞?，保證熔渣具有足夠高的流動(dòng)性。本發(fā)明的目的之三改善熔渣的物化性能。熔渣節(jié)能保溫劑和熔渣都屬于硅鋁質(zhì) 材料，熔渣節(jié)能保溫劑最終可以部分或全部熔解在熔渣中，改變?nèi)墼幕瘜W(xué)組成，從而能夠 進(jìn)一步改善熔渣流動(dòng)性的同時(shí)，改善后續(xù)利用作為骨料、水泥、渣棉、陶瓷或者微晶玻璃等 的安定性、易磨性、膠凝活性、保溫、顏色、力學(xué)或者環(huán)境濾出等性能。本發(fā)明是一種熔渣節(jié)能保溫劑，其特征在于其主要成分的化學(xué)重量百分比組成 為25 70 的 Si02，1 25 的 A1203，1 40 的 CaO，0 20 的 MgO，0 10 的 F、0 10 的 R20 (R為一價(jià)金屬離子)，0 10的Fe203，5 60的固定碳，堆比重為0. 25 0. 75g/cm3。所述的節(jié)能保溫劑應(yīng)用于以下熔渣各類熔融態(tài)的高爐渣，轉(zhuǎn)爐鋼渣、包括拉碳鋼 渣和護(hù)爐終渣，電爐鋼渣，不銹鋼渣，有色金屬冶煉渣，鐵合金渣，熔融還原爐渣，磷渣以及 電廠液態(tài)渣。所述的節(jié)能保溫劑亦稱為熔渣覆蓋劑、熔渣改質(zhì)劑或熔渣保溫改質(zhì)劑，由以下物 料中的一種或多種混合構(gòu)成渣棉、陶粒、硅藻土、膨潤(rùn)土、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、碳化稻 殼、膨脹石墨，煤粉、炭黑、焦炭粉、石墨，各類粉煤灰、煙道灰、高爐渣、轉(zhuǎn)爐鋼渣、電爐鋼渣、 不銹鋼鋼渣、各類精煉渣、鐵合金渣、有色冶煉渣和磷渣、以及尾礦、尾砂、煤矸石、火山灰、 硅灰、廢玻璃、石英砂、砂巖、長(zhǎng)石、白云石、鋁土礦、各類冶金尾泥、除塵灰、硼泥、赤泥、污水 或河道淤泥，粘結(jié)劑，碳酸鋰，水玻璃、螢石，純堿，硼砂，冰晶石、氟硅酸鈉等。本發(fā)明與鐵水保溫劑、鋼包覆蓋劑的不同在于熔渣節(jié)能保溫劑應(yīng)用于熔渣的保 溫，主要用于改善熔渣的流動(dòng)性，保證后續(xù)熔渣處理工藝順利進(jìn)行，因此不需要考慮熔渣的 增碳、氧化等問題；更大的不同在于熔渣節(jié)能保溫劑和熔渣都屬于硅鋁質(zhì)材料，熔渣節(jié)能 保溫劑最終可以部分或全部熔解在熔渣中，改變?nèi)墼幕瘜W(xué)組成，從而能夠進(jìn)一步改善熔 渣流動(dòng)性的同時(shí)，改善后續(xù)利用作為骨料、水泥、渣棉、陶瓷或者微晶玻璃等的安定性、易磨 性、膠凝活性、保溫、顏色、力學(xué)或者環(huán)境濾出等性能。本發(fā)明提供了幾種熔渣保溫劑的原料配方，該原料配方具有保溫效果好、原料成 本低、易熔、改善熔渣質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)該操作工藝簡(jiǎn)單、不需配備其他附屬設(shè)備，投資成本 低，易于實(shí)施推廣。


圖1為鋼渣的焓值隨溫度變化曲線
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一將碳化稻殼作為節(jié)能保溫劑，其組成為39. 8%的Si02，3. 9%的A1203， 2. 5 % 的 CaO，2. 2 % 的 MgO，9. 2 % 的 Fe203，1. 6 % 的 R20 (R 為一價(jià)金屬離子)，40. 0 % 的固定 碳，0. 7%的其它組分。將該節(jié)能保溫劑應(yīng)用于熔融高爐渣，熔融高爐渣表面結(jié)殼現(xiàn)象減少， 流動(dòng)性提高。
實(shí)施例二 將焦炭粉，碳化稻殼和螢石制備為節(jié)能保溫劑，其組成為21. 69%的 Si02,4. 0 % 的 A1203，5. 7 % 的 CaO，1. 2 % 的 MgO，2. 6 % 的 F-，5. 2 % 的 Fe203，0. 8 % 的 R20 (R 為 一價(jià)金屬離子)，58. 3%的固定碳，0.2%的其它組分。將該節(jié)能保溫劑應(yīng)用于熔融高爐渣， 熔渣表面結(jié)殼現(xiàn)象減少，流動(dòng)性提高。實(shí)施例三將珍珠巖，焦炭粉，粉煤灰和螢石制備為節(jié)能保溫劑，其組成為36. 3% 的 Si02，18. 0% 的 Al203，7. 2% 的 Ca0，0. 7% 的 Mg0，3. 6% 的 F_，4. 5% 的 Fe203，l. 7%的&0 為一價(jià)金屬離子)，11. 6%的固定碳，1. 7%的其它組分。將該節(jié)能保溫劑加入高溫熔融鋼渣 表面，結(jié)果表明，加入保溫劑的熔渣排渣時(shí)溫度為1604°C，倒渣時(shí)熔渣溫度為1550°C，熔渣 具有很好的流動(dòng)性。相同條件下，未加入保溫劑的熔渣排渣時(shí)溫度為1623 °C，倒渣時(shí)熔渣溫度為 1480°C，熔渣流動(dòng)性差。實(shí)施例四將膨脹蛭石，焦炭粉和粉煤灰制備為節(jié)能保溫劑，其組成為36. 9%的 Si02，20. 8% 的 Al203，2. 的 Ca0，2. 9% 的Mg0，6. 4% 的 Fe203，l. 4% 的 R20(R為一價(jià)金屬離 子)，12.8%的固定碳，1. 的其它組分。將該節(jié)能保溫及加入高溫熔融鋼渣表面，結(jié)果表 明，熔渣內(nèi)部溫度為1600°C，保溫劑表面溫度為314°C，保溫效果良好。實(shí)施例五將珍珠巖，煤粉，尾礦粉和高爐渣制備為節(jié)能保溫劑，其組成為40. 5% 的 Si02，9. 5 % 的 A1203，14. 7 % 的 CaO，4. 9 % 的 MgO，5. 2 % 的 Fe203，1. 7 % 的 R20 (R 為一價(jià)金 屬離子)，21. 3%的固定碳，0.9%的其它組分。將該節(jié)能保溫劑加入高溫熔融鋼渣表面，結(jié) 果表明，熔渣內(nèi)部溫度為1600°C，保溫劑表面溫度為343°C，保溫效果良好。實(shí)施例六將珍珠巖，尾礦粉和螢石制備為節(jié)能保溫劑，其組成為61. 1 %的Si02， 6. 6%的 Al203，8. 7%的 Ca0，2. 9%的 Mg0，3. 9%的 F_，12. 0%的 Fe203，3. 1%的&0 為一價(jià) 金屬離子)，1.2%的其它組分。將該節(jié)能保溫劑加入高溫熔融鋼渣表面。將該節(jié)能保溫劑 加入高溫熔融鋼渣表面，結(jié)果表明，熔渣內(nèi)部溫度為1600°C，保溫劑表面溫度為403°C，保 溫效果良好。
權(quán)利要求
一種熔渣節(jié)能保溫劑，其特征在于其主要成分的化學(xué)重量百分比組成為25～70的SiO2，1～25的Al2O3，1～40的CaO，0～20的MgO，0～10的F ，0～10的R2O、R為一價(jià)金屬離子，0～10的Fe2O3，5～60的固定碳，堆比重為0.25～0.75g/cm3。
2.如權(quán)利要求1所述的節(jié)能保溫劑，其特征在于應(yīng)用于以下熔渣各類熔融態(tài)的高爐 渣，轉(zhuǎn)爐鋼渣、包括拉碳鋼渣和護(hù)爐終渣，電爐鋼渣，不銹鋼渣，有色金屬冶煉渣，鐵合金渣， 熔融還原爐渣，磷渣以及電廠液態(tài)渣。
3.如權(quán)利要求1或2所述的節(jié)能保溫劑，其特征在于節(jié)能保溫劑亦稱為熔渣覆蓋劑、熔 渣改質(zhì)劑或熔渣保溫改質(zhì)劑，由以下物料中的一種或多種混合構(gòu)成渣棉、陶粒、硅藻土、膨 潤(rùn)土、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、碳化稻殼、膨脹石墨，煤粉、炭黑、焦炭粉、石墨，各類粉煤灰、 煙道灰、高爐渣、轉(zhuǎn)爐鋼渣、電爐鋼渣、不銹鋼鋼渣、各類精煉渣、鐵合金渣、有色冶煉渣和磷 渣，以及尾礦、尾砂、煤矸石、火山灰、硅灰、廢玻璃、石英砂、砂巖、長(zhǎng)石、白云石、鋁土礦、各 類冶金尾泥、除塵灰、硼泥、赤泥、污水或河道淤泥，粘結(jié)劑，碳酸鋰，水玻璃、螢石，純堿，硼 砂，冰晶石、氟硅酸鈉。
全文摘要
一種熔渣節(jié)能保溫劑，屬于冶金行業(yè)節(jié)能減排和綜合利用技術(shù)領(lǐng)域。其主要成分的化學(xué)組成百分比為25～70的SiO2，1～25的Al2O3，1～40的CaO，0～20的MgO，0～10的F-，0～10的R2O(R為一價(jià)金屬離子)，0～10的Fe2O3，5～60的固定碳，堆比重為0.25～0.75g/cm3。本發(fā)明具有良好的保溫性能，能減少高溫熔渣的熱損失；并含有一定的固定碳，可以利用其化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量來(lái)進(jìn)一步彌補(bǔ)熔渣的熱損失；同時(shí)，屬于硅鋁質(zhì)材料，其最終可以部分或全部熔解在熔渣內(nèi)，改善熔渣的化學(xué)組成，降低熔渣熔點(diǎn)。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低、適于各類需要利用熔渣顯熱、提高熔渣流動(dòng)性或者改善熔渣性能的工藝中。
文檔編號(hào)C21B3/06GK101892332SQ20101022576
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月5日
發(fā)明者劉曉明, 張玲玲, 李宇, 楊志杰, 蒼大強(qiáng) 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)