一种对废弃高炉炮泥进行无害化处理的方法.pdf

本发明公开了一种对废弃高炉炮泥进行无害化处理的方法，首先通过雷蒙磨或者破碎机将废弃的高炉炮泥磨碎到粒度1mm以下，成为粉末状颗粒，作为转炉液态钢渣的改质剂，然后在转炉出渣过程中将所述的粉末状颗粒随渣流均匀加入渣罐，加入量为转炉液态钢渣渣量的5%，使之与转炉钢渣中间的氧化铁和游离氧化钙反应，还原转炉液态钢渣中间的氧化铁，降低转炉钢渣中间的游离氧化钙的含量；出渣完毕，将钢渣拉运到渣处理区域，按照正常的渣处理工艺，进行热闷渣、滚筒渣或者风淬渣等工艺进行处理，处理后的钢渣做为建材原料或者路桥建设原料直接利用。

权利要求书
1.  一种对废弃高炉炮泥进行无害化处理的方法，其特征在于首先通过雷蒙磨或者破碎机将废弃的高炉炮泥磨碎到粒度1mm以下，成为粉末状颗粒，作为转炉液态钢渣的改质剂，然后在转炉出渣过程中将所述的粉末状颗粒随渣流均匀加入渣罐，加入量为转炉液态钢渣渣量的5%，使之与转炉钢渣中间的氧化铁和游离氧化钙反应，还原转炉液态钢渣中间的氧化铁，降低转炉钢渣中间的游离氧化钙的含量；出渣完毕，将钢渣拉运到渣处理区域，按照正常的渣处理工艺，进行热闷渣、滚筒渣或者风淬渣等工艺进行处理，处理后的钢渣做为建材原料或者路桥建设原料直接利用。

说明书一种对废弃高炉炮泥进行无害化处理的方法
技术领域
本发明涉及一种对废弃高炉炮泥进行无害化处理的方法。
背景技术
炮泥是炼铁高炉用于堵塞铁口的原料，由泥炮通过压力挤入铁口内，故称炮泥。高炉炮泥是用来封堵炼铁高炉出铁口的耐火材料，目前可分为有水炮泥和无水炮泥两大类，前者用在顶压较低，强化冶炼程度不高的中，小型高炉，后者在顶压较高，强化冶炼程度高的大中型高炉上。但是炮泥的组成大部分可分为两部分：耐火骨料和结合剂。耐火骨料指刚玉、莫来石、焦宝石等耐火原料和焦炭、云母等改性材料。结合剂为水或焦油沥青和酚醛树脂等有机材料，还掺加SiC，Si3N4，膨胀剂和外加剂等。骨料按一定的粒度及重量组成基质，在结合剂的调和下使之具有一定的可塑性，从而可以通过泥炮打入铁口堵住铁水。
炮泥在使用一定的周期以后，少部分能够回用，但是绝大部分由于在使用过程中，渗入铁渣等异物，限制了其做为耐火材料再生料利用的可能性，一般作为废弃物外排处理，由于这种废弃物含有石墨碳，属于对环境危害严重的废弃物。查阅文献（1）梁义兵、冯云康、梁向荣等人在2 008年耐火材料学术交流论文会议上交流的论文“大型高炉炮泥的研制与使用”一文中间，没有提及用后废弃炮泥的处理方法；（2）张金艳、范咏莲、赵军等人在第十四届晋、鲁、豫、冀、京、辽六省(市)金属(冶金)学会耐火材料学术交流会论文集上发表的论文“废弃镁铝质耐火材料在炮泥中的应用研究”一文中间也没有提及废弃炮泥的回收利用的内容表述；（3）徐国涛、李淑忠、 熊亚非等人在“全国能源与热工2010学术年会”上发表的论文“高强度环保炮泥的研制及在新开高炉的应用”（4）姚金甫、崔维平等人在2010年第三期的“耐火材料”杂志上发表的论文“钢铁企业用后耐火材料的再生利用”同样也没有提及高炉废弃炮泥的处理回收工艺。查阅以上的文献可知，目前还没有一种全量处理高炉炮泥的工艺方法。
另外一方面，转炉钢渣中间由于含铁的耐磨相较多，钢渣中间的游离氧化钙含量较高，限制了转炉钢渣直接作为水泥和建材原料加以利用，需要采用消解钢渣中间的游离氧化钙以后，才能够加以利用，造成钢渣的加工利用成本增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对废弃高炉炮泥进行无害化处理的方法，采用高炉用后的废弃炮泥对于高温高碱度的转炉液态钢渣进行改质处理，降低转炉钢渣中间游离氧化钙的含量，还原转炉液态钢渣中间的氧化铁和氧化锰，回收钢渣中间的金属铁，实现废弃炮泥和钢渣资源的最优化利用，效果显著。
本发明的目的是这样实现的，一种对废弃高炉炮泥进行无害化处理的方法，首先通过雷蒙磨或者破碎机将废弃的高炉炮泥磨碎到粒度1mm以下，成为粉末状颗粒，作为转炉液态钢渣的改质剂，然后在转炉出渣过程中将所述的粉末状颗粒随渣流均匀加入渣罐，加入量为转炉液态钢渣渣量的5%，使之与转炉钢渣中间的氧化铁和游离氧化钙反应，还原转炉液态钢渣中间的氧化铁，降低转炉钢渣中间的游离氧化钙的含量；出渣完毕，将钢渣拉运到渣处理区域，按照正常的渣处理工艺，进行热闷渣、滚筒渣或者风淬渣等工艺进行处理，处理后的钢渣做为建材原料或者路桥建设原料直接利用。
本发明以转炉液态钢渣改质重构原理为基础，结合机械力化学原理，将高炉用后的炮泥粉碎后，做为转炉液态钢渣改质剂在倒渣过程中加入使用，利用废弃炮泥中间的石墨碳还原转炉液态钢渣中间的氧化铁，使之成为铁珠沉降在渣罐底部，炮泥中间的SiO2和Al2O3与转炉钢渣中间的游离氧化钙反应，降低转炉钢渣中间的游离氧化钙，使转炉钢渣可以直接应用于路桥建设行业和建材行业。
本发明的技术原理：由于废弃炮泥的耐火度在1650℃，转炉液态钢渣的温度在1650～1720℃，钢渣的改质成渣反应需要必要的热力学条件和动力学条件，直接将块状的废弃高炉炮泥加入转炉的液态钢渣中间，难以与转炉的液态钢渣全量反应。依据机械力化学反应原理，将废弃的高炉炮泥破碎成为1mm以下的颗粒，炮泥的晶粒就会产生畸变，晶格能的变化，使之1mm以下的颗粒能够在转炉液态钢渣的温度条件下发生反应，能够满足反应的热力学条件，反应过程中产生的CO气泡在上浮排出渣液的过程中，起到搅拌渣液的作用，为反应提供了必要的动力学条件，实现改质反应的全量进行。其中的反应方程式如下：
FeO+C→Fe+CO↑
转炉液态钢渣中间的游离氧化钙，在遇到酸性物质SiO2与Al2O3后，能够反应生成硅酸钙和铝酸钙，成为钢渣中间的稳定物质，实现钢渣中间游离氧化钙的无害化转变，此过程中的主要化学反应如下：
SiO2+2f-CaO→2CaO·SiO2
nf-CaO + mAl2O3→nCaO·mAl2O3
本发明方法解决了高炉含碳废弃炮泥的难处理的难题，消除了废弃炮泥外排的占地和污染问题。高炉炮泥中间的石墨碳做为还原剂加以利用，每使用1吨的炮泥，相当于使用350kg的石墨碳，还原钢渣中间的氧化铁，产生金属铁1.63吨，能够直接在钢渣的磁选过程中加以回收，吨铁按照1500元的市场价，产生2450元的直接经济效益。钢渣中间的部分氧化铁被还原以后，钢渣中间的含铁耐磨相减少，对于钢渣的后续破碎磨粉的深加工工艺有优化作用。经过改质处理的钢渣，钢渣中的游离氧化钙含量能够控制在3%以下，能够直接应用于建材行业和路桥建设领域。
实施方式
实施例：
以一个配备3×2500m3高炉和3×120吨转炉的钢铁联合企业为例实施。其中高炉每天出铁15000吨，产生废弃的高炉炮泥10吨，转炉日产钢水18000吨，产生液态钢渣1500吨，液态钢渣采用11m3的渣罐盛装。
一种对废弃高炉炮泥进行无害化处理的方法，首先将废弃的高炉炮泥拉运到破碎区域；在破碎区域加入由北京凯特破碎机有限公司生产的GYP-300小型惯性圆锥破碎机中破碎成为1mm以下的粉末状颗粒作为液态钢渣的改质剂，使用吨袋包装，拉运到120吨转炉生产线；然后在转炉的出渣位增加一料仓，料仓底部使用φ100mm的钢制溜管，溜管下口对准渣罐内部，将废弃炮泥的粉末装入料仓；转炉统一使用11m3的渣罐，渣罐为铸钢件，渣罐按照正常的渣处理工艺使用方法使用；转炉出渣温度大于1650℃的炉次，转炉出渣过程中，打开料仓底部的阀门，将炮泥粉末随着渣流均匀加入渣罐、加入量为转炉液态钢渣渣量的5%，还原转炉液态钢渣中间的氧化铁，降低转炉钢渣中间的游离氧化钙的含量，出渣完毕，关闭料仓底部的阀门，将钢渣拉运到渣处理区域，按照正常的渣处理工艺，进行热闷渣、滚筒渣或者风淬渣等工艺进行处理，处理后的钢渣做为建材原料或者路桥建设原料直接利用。