一种以烧结脱硫副产物为辅料制备高炉矿渣微粉的方法转让专利
申请号 : CN200910093646.8
文献号 : CN101665844B
文献日 : 2010-12-01
发明人 : 冯向鹏 , 廖洪强 , 冯仕章 , 王金花 , 李冀闽 , 许晓杰 , 余广炜
申请人 : 首钢总公司
摘要 :
一种以烧结脱硫副产物为辅料制备高炉矿渣微粉的方法，属于资源综合利用领域。将炼铁厂水冲渣池中输出的高炉矿渣按比例与烧结干法半干法脱硫副产物搅拌混匀，成为混合物料，搅拌的同时，矿渣中的游离水与脱硫副产物中的游离氧化钙发生反应，实现游离氧化钙的稳定化处理；随后混合物料进行烘干，在游离水脱除过程中，脱硫副产物中的亚硫酸钙发生氧化反应，生成硫酸钙；烘干后的物料通过粉磨形成高炉矿渣微粉。本发明在矿渣中掺入脱硫副产物后，由于脱硫副产物中氧化钙、硫酸钙的引入，改善了矿渣微粉的反应性能，能保证矿渣微粉性能达到国家标准相应规定，解决了干法脱硫副产物的综合利用难题。
权利要求 :
1.一种以烧结脱硫副产物为辅料制备高炉矿渣微粉的方法，其特征在于：将炼铁厂水冲渣池中输出的高炉矿渣按比例与烧结干法半干法脱硫副产物搅拌混匀，成为混合物料，搅拌的同时，矿渣中的游离水与脱硫副产物中的游离氧化钙发生反应，实现游离氧化钙的稳定化处理；随后混合物料进行烘干，在游离水脱除过程中，脱硫副产物中的亚硫酸钙发生氧化反应，生成硫酸钙；烘干后的物料进行粉磨，最终形成高炉矿渣微粉；
脱硫副产物的掺入量不超过干态高炉矿渣、脱硫副产物总重量的10％，使矿渣微粉中的SO3含量满足国家标准相关规定要求。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的炼铁厂水冲渣池中捞出的矿渣的含水重量为10％～40％。
说明书 :
技术领域
本发明属于资源综合利用领域，特别是涉及一种以烧结脱硫副产物为辅料制备高炉矿渣微粉的方法，利用现有钢铁生产工序，在对干法半干法脱硫副产物预处理基础上，用于矿渣微粉生产制备。
背景技术
钢铁企业是SO2排放大户，而烧结过程排放的SO2约占整个钢铁企业SO2排放总量的90％。随着我国经济发展和环保要求的不断提高，钢铁企业烧结烟气脱硫已迫在眉睫，开展烧结烟气脱硫治理对于钢铁企业SO2减排、改善大气质量和区域性酸雨控制具有积极意义。
“十一五”规划纲要明确提出，到2010年全国SO2排放总量比“十五”期末削减10％。国家环保局出台的《国家酸雨和二氧化硫污染防治“十一五”规划》中指出，要落实14个烧结机烟气脱硫工程，制订钢铁行业二氧化硫减排规划，重点推进钢铁行业烧结机烟气脱硫工程，“十一五”期间，钢铁等非电行业形成40万吨的脱硫能力，同时调整了烧结烟气二氧化硫的排放标准，全面实施排污许可证制度，严格法律责任，依法防治污染等等，这都将促进提高钢铁行业污染物的排放标准，烧结脱硫治理已势在必行。
目前国内外较成熟的脱硫工艺有数十种，但由于干法烧结脱硫工艺投资低、占地小、耗水少、工艺简单，并很好地克服了湿法脱硫工艺存在的一些问题和不足，逐渐成为了钢铁企业烧结脱硫的主流工艺。但由于烧结干法半干法脱硫副产物中含有较高的氧化钙及亚硫酸钙，严重影响了脱硫副产物的综合利用。目前，国内外还没有较好的可有效处理和综合利用的技术和工艺，致使脱硫副产物大都堆存处置，这不但占用了大量土地，而且在其堆存中还对周边环境造成了系列问题。
申请号为200410015724.X的专利《以脱硫灰渣为缓凝剂的水泥的制造方法》描述了一种水泥制造方法，将脱硫灰渣用作缓凝剂，按水泥熟料、脱硫灰渣、粉煤灰和高炉矿渣以80～98∶2～6∶0～15∶0～15的重量比制备水泥。
申请号为200610085414.4的专利《砌筑水泥》描述了一种利用循环流化床锅炉排放的脱硫灰为主要原料制备低等级砌筑水泥的方法，水泥配方为：脱硫灰50％～70％、石膏2％～6％、水泥熟料24％～48％。
申请号为200610068783.2的专利《利用脱硫灰烧成硫铝酸盐水泥的工艺技术》描述了一种利用脱硫灰通过高温煅烧制备硫铝酸盐水泥的工艺技术，该技术无需矾土，无需或只需少量石膏，就能实现硫铝酸盐水泥的生产。
申请号为200710003052.4的专利《以脱硫灰钙为原料制造纤维的方法》和申请号为200710003054.3的专利《一种脱硫灰钙纤维纸浆及其为原料的造纸方法》描述了利用脱硫灰制备纤维纸浆及其为原料的造纸方法。
经检索，现有专利主要集中在利用电厂脱硫灰制备水泥缓凝剂、砌筑水泥以及烧制水泥等领域，没有检索到利用电厂脱硫灰制备矿渣微粉的相关专利；未发现有关烧结烟气干法半干法脱硫副产物综合利用的发明专利。
“十一五”规划纲要明确提出，到2010年全国SO2排放总量比“十五”期末削减10％。国家环保局出台的《国家酸雨和二氧化硫污染防治“十一五”规划》中指出，要落实14个烧结机烟气脱硫工程，制订钢铁行业二氧化硫减排规划，重点推进钢铁行业烧结机烟气脱硫工程，“十一五”期间，钢铁等非电行业形成40万吨的脱硫能力，同时调整了烧结烟气二氧化硫的排放标准，全面实施排污许可证制度，严格法律责任，依法防治污染等等，这都将促进提高钢铁行业污染物的排放标准，烧结脱硫治理已势在必行。
目前国内外较成熟的脱硫工艺有数十种，但由于干法烧结脱硫工艺投资低、占地小、耗水少、工艺简单，并很好地克服了湿法脱硫工艺存在的一些问题和不足，逐渐成为了钢铁企业烧结脱硫的主流工艺。但由于烧结干法半干法脱硫副产物中含有较高的氧化钙及亚硫酸钙，严重影响了脱硫副产物的综合利用。目前，国内外还没有较好的可有效处理和综合利用的技术和工艺，致使脱硫副产物大都堆存处置，这不但占用了大量土地，而且在其堆存中还对周边环境造成了系列问题。
申请号为200410015724.X的专利《以脱硫灰渣为缓凝剂的水泥的制造方法》描述了一种水泥制造方法，将脱硫灰渣用作缓凝剂，按水泥熟料、脱硫灰渣、粉煤灰和高炉矿渣以80～98∶2～6∶0～15∶0～15的重量比制备水泥。
申请号为200610085414.4的专利《砌筑水泥》描述了一种利用循环流化床锅炉排放的脱硫灰为主要原料制备低等级砌筑水泥的方法，水泥配方为：脱硫灰50％～70％、石膏2％～6％、水泥熟料24％～48％。
申请号为200610068783.2的专利《利用脱硫灰烧成硫铝酸盐水泥的工艺技术》描述了一种利用脱硫灰通过高温煅烧制备硫铝酸盐水泥的工艺技术，该技术无需矾土，无需或只需少量石膏，就能实现硫铝酸盐水泥的生产。
申请号为200710003052.4的专利《以脱硫灰钙为原料制造纤维的方法》和申请号为200710003054.3的专利《一种脱硫灰钙纤维纸浆及其为原料的造纸方法》描述了利用脱硫灰制备纤维纸浆及其为原料的造纸方法。
经检索，现有专利主要集中在利用电厂脱硫灰制备水泥缓凝剂、砌筑水泥以及烧制水泥等领域，没有检索到利用电厂脱硫灰制备矿渣微粉的相关专利；未发现有关烧结烟气干法半干法脱硫副产物综合利用的发明专利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以烧结脱硫副产物为辅料制备高炉矿渣微粉的方法，，利用现有钢铁生产工序，将烧结干法脱硫副产物作为辅料，用于矿渣微粉生产，使用烧结干法脱硫副产物作为辅料生产矿渣微粉，在生产过程中实现了氧化钙的稳定化和亚硫酸钙的氧化处理，改善了矿渣粉的反应性能，解决了干法脱硫副产物的综合利用难题，可以实现钢铁企业烧结干法脱硫副产物的大规模利用。
本发明的技术方案是将烧结干法脱硫副产物作为辅料，用于制备高炉矿渣微粉，脱硫副产物的掺入量不超过高炉矿渣(干态)、脱硫副产物总重量的10％，使矿渣微粉中的SO3含量满足国家标准相关规定要求。
从炼铁厂水冲渣池中输出的高炉矿渣含水率为10％～40％，将炼铁厂水冲渣池中输出的高炉矿渣按比例与烧结脱硫副产物搅拌混匀，成为混合物料，搅拌的同时，矿渣中的游离水与脱硫副产物中的游离氧化钙发生反应，实现游离氧化钙的稳定化处理；随后混合物料进行烘干，在游离水脱除过程中，脱硫副产物中的亚硫酸钙发生氧化反应，生成硫酸钙；烘干后的物料进行粉磨，最终形成高炉矿渣微粉。
所生产的矿渣微粉，其化学成分和反应性能满足国家标准相关规定要求。
本发明的优点在于：
(1)利用现有钢铁生产工序，在矿渣微粉生产的特定工序中添加烧结干法脱硫副产物，由于干法半干法脱硫副产物的掺入降低了水冲矿渣烘干前的含水率，降低了矿渣微粉的生产能耗，促进了循环经济的发展。
(2)利用原有矿渣微粉生产工序，在将脱硫副产物与含水矿渣混合并经烘干后，实现了干法脱硫副产物中氧化钙的稳定化和亚硫酸钙的氧化处理，为脱硫副产物的大宗利用奠定了基础。
(3)在矿渣中掺入脱硫副产物后，由于脱硫副产物中氧化钙、硫酸钙的引入，改善了矿渣微粉的反应性能，能保证矿渣微粉性能达到国家标准相应规定。
本发明的技术方案是将烧结干法脱硫副产物作为辅料，用于制备高炉矿渣微粉，脱硫副产物的掺入量不超过高炉矿渣(干态)、脱硫副产物总重量的10％，使矿渣微粉中的SO3含量满足国家标准相关规定要求。
从炼铁厂水冲渣池中输出的高炉矿渣含水率为10％～40％，将炼铁厂水冲渣池中输出的高炉矿渣按比例与烧结脱硫副产物搅拌混匀，成为混合物料，搅拌的同时，矿渣中的游离水与脱硫副产物中的游离氧化钙发生反应，实现游离氧化钙的稳定化处理；随后混合物料进行烘干，在游离水脱除过程中，脱硫副产物中的亚硫酸钙发生氧化反应，生成硫酸钙；烘干后的物料进行粉磨，最终形成高炉矿渣微粉。
所生产的矿渣微粉，其化学成分和反应性能满足国家标准相关规定要求。
本发明的优点在于：
(1)利用现有钢铁生产工序，在矿渣微粉生产的特定工序中添加烧结干法脱硫副产物，由于干法半干法脱硫副产物的掺入降低了水冲矿渣烘干前的含水率，降低了矿渣微粉的生产能耗，促进了循环经济的发展。
(2)利用原有矿渣微粉生产工序，在将脱硫副产物与含水矿渣混合并经烘干后，实现了干法脱硫副产物中氧化钙的稳定化和亚硫酸钙的氧化处理，为脱硫副产物的大宗利用奠定了基础。
(3)在矿渣中掺入脱硫副产物后，由于脱硫副产物中氧化钙、硫酸钙的引入，改善了矿渣微粉的反应性能，能保证矿渣微粉性能达到国家标准相应规定。
附图说明
如图1所示为本发明所涉及的一种以烧结脱硫副产物为辅料制备高炉矿渣微粉的工艺流程图。
具体实施方式
结合图1对本发明的具体实施方式描述如下：
在炼铁厂水冲渣池中输出的矿渣(含水10％～40％)中加入脱硫副产物，并搅拌均匀，在此过程中实现了脱硫副产物中氧化钙的稳定化处理；掺有脱硫副产物的湿态水渣进行烘干，在烘干过程中的高温、氧化气氛下，实现了脱硫副产物中亚硫酸钙的氧化处理，生成硫酸钙；烘干后的物料通过粉磨生成矿渣微粉。由于脱硫副产物中氧化钙、硫酸钙的引入，改善了矿渣微粉的反应性能，能保证矿渣微粉性能达到国家标准相应规定。
实施实例1
通过实验模拟了上述工业应用过程：
将脱硫副产物分别按0(A样)、3％(B样)、7％(C样)、10％(D样)、12％(E样)比例与含水率为20％的水冲矿渣混合，物料比例均以干基物料重量比计算，然后在105℃下恒温4小时，最后将烘干后的物料粉磨至比表面积为410m2/kg。
分析了纯矿渣粉样(A样)、3％脱硫副产物掺量(B样)、7％脱硫副产物掺量(C样)、10％脱硫副产物掺量(D样)、12％脱硫副产物掺量(E样)对矿渣微粉的化学成分、反应活性以及安定性的影响。
采用《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB/T 1346-2001)标准对安定性进行测定。
活性指数测定：采用《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》(GB/T 17671-1999)测定试样7d、28d的抗压强度，通过与基准样对比，计算活性指数。
试样测定结果见表1：
表1试样性能测定结果
试样 脱硫副产物掺量/％ 7d活性指数/％ 28d活性指数/％ SO3/％ 安定性 A样 0 102 113 3.00 合格 B样 3 111 119 3.18 合格 C样 7 107 115 3.42 合格 D样 10 101 110 3.60 合格 E样 12 94 106 3.72 合格
如表1所示，在脱硫副产物掺量为3％、7％、10％时，7d、28d活性指数均优于基准样A样，而在脱硫副产物掺量为12％时，则活性指数较基准样较差。各试样SO3含量和安定性均符合国家相关标准要求。
因此，本发明可在脱硫副产物掺量不大于10％时，所制备的复合粉性能满足国家相关标准要求。
在炼铁厂水冲渣池中输出的矿渣(含水10％～40％)中加入脱硫副产物，并搅拌均匀，在此过程中实现了脱硫副产物中氧化钙的稳定化处理；掺有脱硫副产物的湿态水渣进行烘干，在烘干过程中的高温、氧化气氛下，实现了脱硫副产物中亚硫酸钙的氧化处理，生成硫酸钙；烘干后的物料通过粉磨生成矿渣微粉。由于脱硫副产物中氧化钙、硫酸钙的引入，改善了矿渣微粉的反应性能，能保证矿渣微粉性能达到国家标准相应规定。
实施实例1
通过实验模拟了上述工业应用过程：
将脱硫副产物分别按0(A样)、3％(B样)、7％(C样)、10％(D样)、12％(E样)比例与含水率为20％的水冲矿渣混合，物料比例均以干基物料重量比计算，然后在105℃下恒温4小时，最后将烘干后的物料粉磨至比表面积为410m2/kg。
分析了纯矿渣粉样(A样)、3％脱硫副产物掺量(B样)、7％脱硫副产物掺量(C样)、10％脱硫副产物掺量(D样)、12％脱硫副产物掺量(E样)对矿渣微粉的化学成分、反应活性以及安定性的影响。
采用《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB/T 1346-2001)标准对安定性进行测定。
活性指数测定：采用《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》(GB/T 17671-1999)测定试样7d、28d的抗压强度，通过与基准样对比，计算活性指数。
试样测定结果见表1：
表1试样性能测定结果
试样 脱硫副产物掺量/％ 7d活性指数/％ 28d活性指数/％ SO3/％ 安定性 A样 0 102 113 3.00 合格 B样 3 111 119 3.18 合格 C样 7 107 115 3.42 合格 D样 10 101 110 3.60 合格 E样 12 94 106 3.72 合格
如表1所示，在脱硫副产物掺量为3％、7％、10％时，7d、28d活性指数均优于基准样A样，而在脱硫副产物掺量为12％时，则活性指数较基准样较差。各试样SO3含量和安定性均符合国家相关标准要求。
因此，本发明可在脱硫副产物掺量不大于10％时，所制备的复合粉性能满足国家相关标准要求。