[發明專利]一種利用熔融態高爐渣直接水泥化的方法

在審

• 申請號: 201910290620.6
• 申請日: 2019-04-11
• 公開（公告）號: CN109928653A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 張廷安;王艷秀;張子木;豆志河;王坤;呂國志;劉燕;趙秋月;傅大學;張偉光
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C04B7/147
• 分類號: C04B7/147;C04B7/42;C04B7/46;C04B5/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 寧佳

本發明的一種利用熔融態高爐渣直接水泥化的方法，工藝步驟為：(1)將熔融態高爐渣流入到渦流感應加熱式高溫還原爐中保溫；(2)根據水泥成分要求，配入鈣質原料、硅質原料、鐵質原料等，高溫均勻化；(3)組分調控后后熔融渣經風冷冷卻、破碎、研磨直接成為水泥熟料；(4)風冷過程可以捕集熱風用于煉鐵過程的原料預熱。該方法可實現高爐渣完全資源化利用，而且可以節省大量水資源和利用爐渣熱能。

技術領域：

本發明屬于高爐渣利用技術領域，具體涉及一種利用熔融態高爐渣直接水泥化的方法。

背景技術：

高爐渣是高爐煉鐵過程中排出的渣工業固體廢物，依礦石品位不同，每煉1噸鐵排出0.3～1噸渣，礦石品位越低，排渣量越大。高爐溶渣可采用各種工藝加工成下列各種材料。我國通常是把高爐渣加工成水渣、礦渣碎石、膨脹礦渣和礦渣珠等。水渣是把熱熔狀態的高爐渣置于水中急速冷卻的過程，主要有渣池水淬或爐前水淬兩種方式。水渣作建材用于生產水泥和混凝土，由于水渣具有潛在的水硬膠凝性能，在水泥熟料、石灰、石膏等激發劑作用下，可以作為優質的水泥原料，可制成礦渣硅酸鹽水泥、石膏礦渣水泥、石灰礦渣水泥、礦渣磚、礦渣混凝土等。礦渣碎石是高爐渣在指定的渣坑或渣場自然冷卻或淋水冷卻形成較為致密的礦渣后，經過挖掘、破碎、磁選和篩分而得到的一種碎石材料。

為實現高爐渣的高效利用以及有價元素提取，我國進行了大量的研發工作，如王毅等人發明的“一種高爐渣與轉爐渣綜合利用的方法，申請號：CN201610045048.3”先將高爐渣粉末和轉爐渣粉末充分混合攪勻，然后與鹽酸反應：得到第一浸出液和第二固相物，然后從所述第二固相物中分離出得到硅膠；然后將第一浸出液與氫氧化鈉反應得到第二浸出液和第二固相物，然后將所述第二固相物依次進行沖洗與烘干，得到鈣鋁基層狀雙氫氧化物產品。

熔融態高爐渣是煉鐵生產過程中必不可少的副產物，其豐富的顯熱資源的回收利用是未來高爐渣處理過程中亟待解決的問題之一。李紅等發明的“利用熔融高爐渣制備的透水磚及其制備方法，申請號：CN201710891647.1”由如下重量份數的原料制備而成：熔融高爐渣：70～85份；水泥：5～10份；白云石：10～20份，直接利用熔融高爐渣制備透水磚，由于熔融高爐渣未經過水淬處理工藝，既節約了大量冷卻用水，又能高效、充分利用熔渣顯熱能量。高爐渣出渣溫度達1400℃以上，每噸渣含有相當于60kg標準煤的熱量.因此，做好高爐渣的余熱回收和綜合利用，是鋼鐵行業節能降耗的有效途徑。

發明內容：

本發明的目的是為了充分利用熔融態高爐渣的礦物資源和顯熱能量，提供一種利用熔融態高爐渣直接水泥化的方法，即以高鐵赤泥為原料，將熔融態高爐渣流入高溫感應爐中高溫下采用渦流攪拌方式配料調整組成，根據水泥成分要求配入水泥成分所需鈣質原料、硅質原料等，高溫均勻化，調整后熔融渣經冷卻、破碎、研磨直接成為水泥熟料，利用高溫爐渣的熱量又省去了制備水泥熟料的過程。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種利用熔融態高爐渣直接水泥化的方法，包括以下步驟：

(1)將熔融態高爐渣流入到渦流攪拌式感應加熱爐中，保溫1～1.5h；

(2)根據水泥熟料成分要求，將熔融渣調整組分后，攪拌均勻化，并進行補熱溫度至1400～1550℃；

(3)調整組分后熔融渣經冷卻至室溫、破碎、研磨直接成為水泥熟料，滿足普通硅酸鹽水泥425#國家標準。

所述的步驟(1)中，采用渦流配料方式進行熔融態高爐渣加料，以解決配料加入難的問題。

所述的步驟(1)中，熔融態高爐渣包括化學組成及質量百分含量為：CaO 31～50％，SiO₂31～44％，Al₂O₃ 6～18％，余量為稀有金屬及其他雜質，熔渣溫度1400-1550℃。