一種γ-C₂S高爐渣的處理方法

專利名稱：一種γ-C₂S高爐渣的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以Y-C2S為主的高爐渣的處理方法。
背景技術(shù)：
高爐渣是鋼鐵冶煉過程中的主要副產(chǎn)品，每冶煉It生鐵大約產(chǎn)生300 350kg的高爐渣，按照我國年生鐵年產(chǎn)量56316萬t計(jì)算，產(chǎn)渣量達(dá)19710萬t。高爐渣出渣溫度約1450°C，每噸渣含有相當(dāng)于60kg標(biāo)準(zhǔn)煤的熱量。為能有效處理高爐渣并回收渣中余熱余能，專利201110358713. I開發(fā)出一種有效的干式高爐渣處理方法，該方法在高溫爐渣中加入CaO，利用高溫下生成的a -C2S在爐渣冷卻過程中發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，體積膨脹，實(shí)現(xiàn)高爐渣自然粉化，得到粉末狀(或稱粒狀)的高爐渣。其原理在于高爐渣的主要成分為CaO、Si02、Al203、Mg0，堿度為I. 0-1. I，在高溫爐渣中 加入CaO，調(diào)整渣中MgO重量含量在10%以下，形成堿度約2. O的高堿度渣，使渣中的CaO與SiO2在高溫下通過固相反應(yīng)生成C2S,從高溫向低溫冷卻過程中C2S的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變，從a -C2S向a -C2S和β -C2S轉(zhuǎn)變，當(dāng)溫度低于670°C時(shí)轉(zhuǎn)變成Y -C2S,同時(shí)體積膨脹10%。C2S從β型轉(zhuǎn)變成Y型的過程中呈“開花狀”膨脹，發(fā)生自然粉化，這一過程實(shí)現(xiàn)了高爐渣的自然粉化，得到成分以Y -C2S為主的粉末狀(或稱顆粒狀)高爐渣。如何實(shí)現(xiàn)對這一粉末狀高爐渣的資源化利用是解決高爐渣能否有效處理的關(guān)鍵，因此本發(fā)明提出了一種Y-C2S高爐渣的處理方法，將大量處理后的高爐渣用作水泥生產(chǎn)的生料，省去了購買和磨制大料生料的費(fèi)用，變水泥生產(chǎn)“兩磨一燒”為“一磨一燒”，低成本制造水泥的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了高爐渣的資源化利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是針對專利申請?zhí)枮?01110358713. I提出的一種處理高爐渣的方法所得到的高爐渣，提供一種Y -C2S高爐渣的處理方法，實(shí)現(xiàn)高爐渣的資源化利用。本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是一種Y -C2S高爐渣的處理方法，其特征在于它包括如下步驟(I)生料細(xì)磨及配料生石灰與鐵礦石分別粉磨，得到生石灰粉和鐵礦石粉；生石灰粉和鐵礦石粉與Y-C2S高爐渣進(jìn)行配料，得到生料；其中，按Y-C2S高爐渣中Y-C2S :生石灰中CaO的摩爾比=1:1配入生石灰和Y-C2S高爐渣，鐵礦粉的配入量為每噸生料中含量2. 5-6wt%氧化鐵；( 2 )生料混勻?qū)⑴浜玫纳铣浞只靹颍?3)生料燒制混勻后的生料進(jìn)入水泥窯燒制成熟料；(4)熟料冷卻出窯后的熟料進(jìn)行快速冷卻；(5)熟料細(xì)磨將冷卻后的熟料進(jìn)行細(xì)磨，制成水泥。水泥貯存將磨制后的水泥貯存至水泥庫。
所述Y-C2S高爐渣為專利申請?zhí)枮?01110358713. I提出的一種處理高爐渣的方法所得到的高爐渣(最后一步所得到的粒狀的高爐渣)。所述生石灰粉的粒徑彡200 μ m。所述鐵礦石粉的粒徑彡200 μ m。所述快速冷卻是指熟料出來出來之后快速風(fēng)冷，設(shè)計(jì)不同的風(fēng)量來控制它的冷卻速度，快速風(fēng)冷一方面可以快速使熟料冷卻，一方面可以回收這部分余熱資源。本發(fā)明的原理是經(jīng)處理后的高爐渣主要成分為Y-C2S，少量Al2O3和MgO，粒度細(xì)小均勻，在Y -C2S高爐渣中按比例配入細(xì)磨后的生石灰粉和鐵礦石粉，混合均勻，用作水泥生產(chǎn)用生料。生料進(jìn)入水泥窯后，從低溫向高溫升溫加熱過程中C2S的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變，從Y-C2S向β-C2S和a-C2S轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變溫度分別為700°C和860°C左右，當(dāng)溫度高于1425°C時(shí)轉(zhuǎn)變成a-C2S。C2S晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過程中，β-C2S和a-C2S將與生料中配入的CaO發(fā)生反應(yīng)生成C3S(C2S+CaO —C3S),隨著溫度的升高和時(shí)間延長，C2S、CaO不斷溶解、擴(kuò)散，C3S晶核不斷形成，并逐漸發(fā)育、長大，形成幾十微米大小、發(fā)育良好的阿利特晶體。晶體不斷重 排、收縮、密實(shí)化，物料逐漸由疏松狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樯珴苫液凇⒔Y(jié)構(gòu)致密的熟料。本發(fā)明的有益效果是對經(jīng)專利申請?zhí)枮?01110358713. I提出的高爐渣處理方法處理得到的以Y-C2SS主的高爐渣進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了高爐渣的資源化利用。具有如下優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了對低成本處理后高爐渣的資源化利用。與以往高爐水沖渣的利用方式不同，高爐水沖渣用作水泥生產(chǎn)，需投入大量的高爐渣?；O(shè)備，浪費(fèi)水資源，高爐渣余熱全部白白浪費(fèi)，環(huán)境污染嚴(yán)重；本方法處理的以Y-C2S為主的高爐渣，不需投入大型的粒化設(shè)備，高爐渣自然粉化，易于實(shí)現(xiàn)對高爐渣余熱的回收，處理后的以Y-C2S為主的高爐渣用作水泥生產(chǎn)生料，完全替代了水泥生產(chǎn)用粘土質(zhì)原料，替代了大部分石灰質(zhì)原料，不僅保護(hù)了自然資源，而且使鋼鐵廠固廢得到了最大限度的利用。以Y-C2S為主的高爐渣用作水泥生產(chǎn)用生料，省去水泥廠磨制和混勻大量生料的設(shè)備和能源，變水泥生產(chǎn)“兩磨一燒”為“一磨一燒”，低成本制造水泥的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了高爐渣的資源化利用。


圖I為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面通過附圖I對本發(fā)明的生產(chǎn)步驟做進(jìn)一步的說明，但不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。下述Y-C2S高爐渣均為專利申請?zhí)枮?01110358713. I提出的一種處理高爐渣的方法所得到的高爐渣(最后一步所得到的粒狀的高爐渣)。實(shí)施例I本實(shí)施例選用Y -C2S高爐渣作原料，高爐渣中Y -C2S含量為75wt%，配料為石灰石和鐵礦粉，石灰石CaO含量為53wt%，鐵礦粉品位為60。具體實(shí)施步驟如下(I)生料細(xì)磨及配料生石灰與鐵礦石分別粉磨，得到生石灰粉和鐵礦石粉；所述生石灰粉的粒徑< 200 μ m,所述鐵礦石粉的粒徑< 200 μ m ;鐵礦粉的配入量為每噸生料中含量4被％氧化鐵。計(jì)算得到噸Y-C2S高爐渣石灰石的配入量為460Kg (即Y-C2S高爐渣為I噸、石灰石為460Kg)，鐵礦粉配入量為lOlKg。計(jì)算方法2CaO · Si02+Ca0=3Ca0 · Si0217256750X=244kg 折合成石灰石 460kg設(shè)y為氧化鐵量，則Y/(1000+460+Y) =0. 04 所以 y=60kg 折合成鐵礦粉 IOlkg ; (2)生料混勻?qū)⑴浜玫纳铣浞只靹颍?
(3)生料燒制混勻后的生料進(jìn)入水泥窯燒制成熟料(生料進(jìn)入水泥窯加熱到1400°C燒制成熟料，為現(xiàn)有成熟工藝，以下相同)；(4)熟料冷卻出窯后的熟料進(jìn)行快速冷卻；(5)熟料細(xì)磨將冷卻后的熟料進(jìn)行細(xì)磨，制成水泥；(6)水泥貯存將磨制后的水泥貯存至水泥庫。實(shí)施例2本實(shí)施例選用Y -C2S高爐渣作原料，高爐渣中Y -C2S含量為78wt%，配料為石灰石和鐵礦粉，石灰石CaO含量為56wt%，鐵礦粉品位為65。具體實(shí)施步驟如下(I)生料細(xì)磨及配料生石灰與鐵礦石分別粉磨，得到生石灰粉和鐵礦石粉；所述生石灰粉的粒徑< 200 μ m,所述鐵礦石粉的粒徑< 200 μ m ;鐵礦粉的配入量為每噸生料中含量3被％氧化鐵。計(jì)算得到噸渣石灰石的配入量為453Kg (即Y-C2S高爐渣為I噸、石灰石453Kg)，鐵礦粉配入量為69Kg。計(jì)算方法2Ca0· Si02+Ca0=3Ca0 · SiO217256780X=253kg 折合成石灰石 453kg設(shè)y為氧化鐵量，則Y/ (1000+453+Y) =0. 03 所以 y=45kg 折合成鐵礦粉 69kg。(2 )生料混勻?qū)⑴浜玫纳铣浞只靹颍?3)生料燒制混勻后的生料進(jìn)入水泥窯燒制成熟料；(4)熟料冷卻出窯后的熟料進(jìn)行快速冷卻；(5)熟料細(xì)磨將冷卻后的熟料進(jìn)行細(xì)磨，制成水泥；(6)水泥貯存將磨制后的水泥貯存至水泥庫。實(shí)施例3本實(shí)施例選用Y -C2S高爐渣作原料，高爐渣中Y -C2S含量為76wt%，配料為石灰石和鐵礦粉，石灰石CaO含量為58wt%，鐵礦粉品位為60。具體實(shí)施步驟如下(I)生料細(xì)磨及配料生石灰與鐵礦石分別粉磨，得到生石灰粉和鐵礦石粉；所述生石灰粉的粒徑< 200 μ m,所述鐵礦石粉的粒徑< 200 μ m ;鐵礦粉的配入量為每噸生料中含量2. 5wt%氧化鐵。計(jì)算得到噸渣石灰石的配入量為425Kg，鐵礦粉配入量為61Kg。計(jì)算方法2Ca0· Si02+Ca0=3Ca0 · SiO217256760X=247kg 折合成石灰石 425kg
設(shè)y為氧化鐵量，則Y/(1000+425+Y) =0. 025 所以 y=37kg 折合成鐵礦粉 61kg。(2 )生料混勻?qū)⑴浜玫纳铣浞只靹颍?3)生料燒制混勻后的生料進(jìn)入水泥窯燒制成熟料；(4)熟料冷卻出窯后的熟料進(jìn)行快速冷卻；(5)熟料細(xì)磨將冷卻后的熟料進(jìn)行細(xì)磨，制成水泥；(6)水泥貯存將磨制后的水泥貯存至水泥庫。實(shí)施例4 本實(shí)施例選用Y -C2S高爐渣作原料，高爐渣中Y -C2S含量為77wt%，配料為石灰石和鐵礦粉，石灰石CaO含量為56wt%，鐵礦粉品位為65。具體實(shí)施步驟如下(I)生料細(xì)磨及配料生石灰與鐵礦石分別粉磨，得到生石灰粉和鐵礦石粉；所述生石灰粉的粒徑< 200 μ m,所述鐵礦石粉的粒徑< 200 μ m ;鐵礦粉的配入量為每噸生料中含量6被％氧化鐵。計(jì)算得到噸渣石灰石的配入量為446Kg，鐵礦粉配入量為138Kg。計(jì)算方法2Ca0· Si02+Ca0=3Ca0 · SiO217256770X=250kg 折合成石灰石 446kg設(shè)y為氧化鐵量，則Y/(1000+446+Y) =0. 06 所以 y=90kg 折合成鐵礦粉 138kg。(2 )生料混勻?qū)⑴浜玫纳铣浞只靹颍?3)生料燒制混勻后的生料進(jìn)入水泥窯燒制成熟料；(4)熟料冷卻出窯后的熟料進(jìn)行快速冷卻；(5)熟料細(xì)磨將冷卻后的熟料進(jìn)行細(xì)磨，制成水泥；(6)水泥貯存將磨制后的水泥貯存至水泥庫。
權(quán)利要求
1.一種Y-C2S高爐渣的處理方法，其特征在于它包括如下步驟 (1)生料細(xì)磨及配料生石灰與鐵礦石分別粉磨，得到生石灰粉和鐵礦石粉；生石灰粉和鐵礦石粉與Y-C2S高爐渣進(jìn)行配料，得到生料； 其中，按Y-C2S高爐渣中Y-C2S :生石灰中CaO的摩爾比=1:1配入生石灰和Y-C2S高爐渣，鐵礦粉的配入量為每噸生料中含量2. 5-6wt%氧化鐵； (2)生料混勻?qū)⑴浜玫纳铣浞只靹颍? (3)生料燒制混勻后的生料進(jìn)入水泥窯燒制成熟料； (4)熟料冷卻出窯后的熟料進(jìn)行冷卻； (5)熟料細(xì)磨將冷卻后的熟料進(jìn)行細(xì)磨，制成水泥。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種Y-C2S高爐渣的處理方法，其特征在于所述生石灰粉的粒徑彡200 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種Y-C2S高爐渣的處理方法，其特征在于所述鐵礦石粉的粒徑彡200 μ m。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以γ-C2S為主的高爐渣的處理方法。一種γ-C2S高爐渣的處理方法，其特征在于它包括如下步驟(1)生料細(xì)磨及配料生石灰與鐵礦石分別粉磨，得到生石灰粉和鐵礦石粉；生石灰粉和鐵礦石粉與γ-C2S高爐渣進(jìn)行配料，得到生料；其中，按γ-C2S高爐渣中γ-C2S生石灰中CaO的摩爾比=1:1配入生石灰和γ-C2S高爐渣，鐵礦粉的配入量為每噸生料中含量2.5-6wt%氧化鐵；(2)生料混勻?qū)⑴浜玫纳铣浞只靹颍?3)生料燒制混勻后的生料進(jìn)入水泥窯燒制成熟料；(4)熟料冷卻出窯后的熟料進(jìn)行冷卻；(5)熟料細(xì)磨將冷卻后的熟料進(jìn)行細(xì)磨，制成水泥。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了高爐渣的資源化利用。
文檔編號C04B7/153GK102815878SQ20121032053
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者李菊艷, 唐恩, 范小剛, 崔偉, 張國興, 朱必?zé)?申請人:中冶南方工程技術(shù)有限公司