專利名稱：一種工業(yè)固體廢棄物的造塊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于エ業(yè)固體廢棄物綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及是ー種節(jié)能的，エ業(yè)固體廢棄物的造塊方法。
背景技術(shù)：
作為擁有十幾億人口的國(guó)家，近些年的經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)使我國(guó)成了世界鋼鐵的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。鋼產(chǎn)量的迅速增長(zhǎng)帶來(lái)了鐵礦石需求量的増加，中國(guó)是資源稀缺國(guó)家，國(guó)內(nèi)的鐵礦石資源有限，已經(jīng)滿足不了鋼鐵生產(chǎn)的需求量，大量的鐵礦石需求依靠進(jìn)ロ來(lái)滿足。我國(guó)鋼鐵業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了國(guó)際鐵礦石價(jià)格的上漲。我國(guó)的鋼鐵企業(yè)在資源方面受制于人，昂貴國(guó)際的鐵礦石價(jià)格成了鋼鐵企業(yè)沉重的負(fù)擔(dān)。作為發(fā)展中國(guó)家，中國(guó)人均鋼材消費(fèi)水平 仍處于低位，人口的增長(zhǎng)和城鎮(zhèn)化是拉動(dòng)鋼材需求的兩大驅(qū)動(dòng)力，中國(guó)鋼鐵業(yè)仍有長(zhǎng)期發(fā)展，中國(guó)對(duì)鐵礦石需求仍將持續(xù)増加。我國(guó)鋼鐵、化工等行業(yè)快速發(fā)展為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)奠定了堅(jiān)強(qiáng)的基礎(chǔ)，作出了巨大的貢獻(xiàn)，但同時(shí)在鋼鐵、化工生產(chǎn)中產(chǎn)生了大量的エ業(yè)固體廢棄物。エ業(yè)固體廢棄物是指エ業(yè)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的固體廢棄物，也就是“エ業(yè)垃圾”，很可能含有重金屬，大量的エ業(yè)固體廢棄物未經(jīng)過(guò)合理的處理不僅占用土地資源，還造成嚴(yán)重的大氣污染、土壤污染和水資源污染，危害自然環(huán)境和人類健康，已成為一大社會(huì)公害。目前鋼鐵エ業(yè)固體廢棄物中的煉鋼渣多用作筑路材料，化工行業(yè)中的硫酸渣等由于難處理及對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染等原因沒(méi)有得到很好的利用，堆棄的エ業(yè)固體廢棄物浪費(fèi)了寶貴的土地資源，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞，同時(shí)由于這些廢渣中含有寶貴的鐵、錳等金屬元素和建筑材料，不加以合理利用也是對(duì)資源的巨大浪費(fèi)。目前我國(guó)鋼鐵總產(chǎn)量已達(dá)到六億噸，毎年產(chǎn)生的冶金渣達(dá)ー億多噸。其中鋼渣利用率較低，僅有20%左右。未得到利用的廢渣長(zhǎng)期堆放而未及時(shí)綜合利用，一方面冶金渣逐漸失去活性難于再利用，另ー方面占用大量土地、嚴(yán)重污染環(huán)境。高爐冶煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生瓦斯灰，高爐瓦斯灰是隨高爐煤氣攜帶出的原料粉塵及高溫區(qū)激烈反應(yīng)而產(chǎn)生的微粒經(jīng)濕式或干式除塵而得到的エ業(yè)固體廢物。一般含鐵大于20%,含碳大于25%。除塵灰是鋼鐵行業(yè)高爐(包括COREX熔融還原)、轉(zhuǎn)(電)爐生產(chǎn)冶煉過(guò)程中排放收集的各類除塵灰，經(jīng)加濕處理后的灰塵。是鋼鐵行業(yè)的エ業(yè)固體廢棄物之一?；ば袠I(yè)硫酸生產(chǎn)制備過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的エ業(yè)廢物——硫酸渣，每生產(chǎn)It硫酸就排放It左右的硫酸渣泥。在我國(guó)，硫酸渣泥的利用率不足50%。除少量作為煉鐵添加劑和水泥原料、制磚材料外，大部分的硫酸洛作為廢棄物堆放，造成環(huán)境污染，影響エ農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，還危害人類健康。垃圾只是放錯(cuò)了地方的資源。如果能提取其中的有用元素，這些“エ業(yè)垃圾”就是資源。目前，擺在我們面前的問(wèn)題是，我們要盡力降低資源消耗，最大限度地提高資源利用率、提高廢棄資源回收利用率和減少環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，本發(fā)明的目的在于提供一種エ業(yè)固體廢棄物的造塊方法。利用上述含鉄工業(yè)廢渣(泥)作為原料，通過(guò)人工造塊方法生產(chǎn)型渣，使難以回收利用的エ業(yè)固體廢棄物礦化改性，轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀恢匦吕玫漠a(chǎn)品。成品型渣可以作為ー種含鐵原料，用于生產(chǎn)改性渣和回收金屬鐵，實(shí)現(xiàn)了含鉄工業(yè)廢渣的資源化，在一定程度上解決了鋼鐵企業(yè)的原料問(wèn)題。本發(fā)明的目的是能過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。按照本發(fā)明的エ業(yè)固體廢棄物的造塊方法，其特征在于通過(guò)對(duì)エ業(yè)固體廢棄物和高爐瓦斯灰原料的成分進(jìn)行控制，調(diào)整原料中的ニ元堿度，使難以回收利用的エ業(yè)固體廢棄物礦化改性，轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀恢匦吕玫漠a(chǎn)品，具體方法是
1)以エ業(yè)固體廢棄物為原料,配加高爐瓦斯灰制成配合料,所述的エ業(yè)固體廢棄物為粒徑6_以下的煉鋼渣、冶金廠除塵灰和硫酸渣，所述的配合料應(yīng)滿足ニ元堿度(Ca0/Si02)在I. 6 I. 9，Si含量小于7%的要求，
2)將上述配合料加水混合成含水率約為7.5%的混合料，
3)將混合后的混合料在1120°C 1150°C的溫度下點(diǎn)火，混合料中的碳燃燒提供熱量，使粉末狀的混合料生成液相，將物料顆粒粘結(jié)在一起，完成礦化成型過(guò)程，混合料變成塊狀的型渣，
4)完成礦化過(guò)程的型渣塊溫度在700 800°C，通過(guò)風(fēng)冷進(jìn)行降溫處理，使溫度降到120°C以下，最后對(duì)型渣進(jìn)行粒度分級(jí)處理。所述的混合料中的固定碳占原料重量百分比的4 5 %。所述的高爐瓦斯灰含碳量C彡25%。所述的型渣粒度分級(jí)是在出廠前將粒度小于6mm的粉末分離出來(lái)，型渣粒度分級(jí)設(shè)備為振動(dòng)篩，經(jīng)過(guò)篩分實(shí)現(xiàn)型渣的粒度分級(jí)，篩出小于6_的粉末配入原料中重新進(jìn)行造塊，10 20mm的部分作為鋪底料保護(hù)型渣成型設(shè)備；其余部分是成品型渣，作為生產(chǎn)改性渣和回收金屬鐵的原料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
I)由于本發(fā)明用作原料的エ業(yè)固體廢棄物自身含有一定的Fe、C和CaO，不需要在原料中添加任何焦粉和煤等固體燃料，也不需要添加石灰石、生石灰等熔劑，通過(guò)本發(fā)明提供的方法造塊后型渣塊，可以作為一種含鐵原料，用于生產(chǎn)改性渣和回收金屬鐵，節(jié)約了大量的資源、能源和資金。2)通過(guò)本發(fā)明提供的方法，可獲得高質(zhì)量的型渣產(chǎn)品，保證型渣具備一定的冶金性能，能夠滿足其作為含鐵原料的基本要求。3)每處理I. 6tエ業(yè)廢渣可產(chǎn)生It型渣，使エ業(yè)廢渣變“廢”為“寶”，成為ー種資源可被重新利用，可以作為一種含鐵原料，用于生產(chǎn)改性渣和回收金屬鐵，實(shí)現(xiàn)了含鐵エ業(yè)廢渣的資源化，在一定程度上解決了鋼鐵企業(yè)的原料問(wèn)題。采用此方法生產(chǎn)型渣原料成本低，節(jié)省能源，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)政策，并兼顧市場(chǎng)需求。同時(shí)將エ業(yè)廢渣經(jīng)過(guò)礦化改性，使廢渣轉(zhuǎn)化為受歡迎的建筑材料成為可能，也減輕了對(duì)生態(tài)環(huán)境的不利影響。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步說(shuō)明。按照本發(fā)明的エ業(yè)固體廢棄物的造塊方法，其特征在于通過(guò)對(duì)エ業(yè)固體廢棄物和高爐瓦斯灰原料的成分進(jìn)行控制，調(diào)整原料中的ニ元堿度，使難以回收利用的エ業(yè)固體廢棄物礦化改性，轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀恢匦吕玫漠a(chǎn)品，具體方法是
I)原料控制
采用エ業(yè)固體廢棄物進(jìn)行人エ造塊，其中ー個(gè)重要環(huán)節(jié)是原料準(zhǔn)備，對(duì)原料的粒度和成分進(jìn)行控制，
采用本發(fā)明的方法進(jìn)行人工造塊所用的エ業(yè)固體廢棄物要滿足一定的粒度要求，盡管大部分エ業(yè)固體廢棄物即エ業(yè)廢渣(泥)的粒度很小，仍需要對(duì)原料的粒度進(jìn)行控制，從而保證造塊過(guò)程的順利進(jìn)行。所用原料的粒度，小于6mm的部分比例要在80%以上；
對(duì)エ業(yè)固體廢棄物原料的成分進(jìn)行控制，主要是“控硅”，在エ業(yè)固體廢棄物礦化過(guò)程中，會(huì)優(yōu)先形成硅酸鈣，包括正硅酸鈣、偏硅酸鈣等，硅酸鈣使型渣在降溫過(guò)程中容易碎裂，因此要抑制廢渣成型過(guò)程中硅酸鈣的生成，這就要控制原料中“硅”的含量，把各種原料綜合在一起，控制含硅量小于7%。具體做法是根據(jù)各種原料的含硅量，通過(guò)自動(dòng)重量配料來(lái)實(shí)現(xiàn)。2)調(diào)整堿度
為了獲得高質(zhì)量的型渣產(chǎn)品，需要將各種エ業(yè)固體廢棄物原料進(jìn)行合理搭配，如煉鋼渣、冶金廠除塵灰和硫酸渣等，主要是要保證原料的綜合堿度。使配合料的ニ元堿度(CaO/SiO2)在I. 6 I. 9，這樣才能保證型渣具備一定的冶金性能，能夠滿足其作為含鐵原料的基本要求。具體做法是，首先要分析各種エ業(yè)固體廢棄物的化學(xué)成分，根據(jù)成分確定其配比，通過(guò)自動(dòng)重量配料來(lái)實(shí)現(xiàn)。在造塊過(guò)程中，是需要“碳”來(lái)提供熱源的，使エ業(yè)固體廢棄物原料在一定溫度下發(fā)生礦化反應(yīng)。通過(guò)本發(fā)明的方法生產(chǎn)型渣，在原料中配加高爐瓦斯灰來(lái)提供熱量，根據(jù)高爐瓦斯灰的含碳量，確定其配比，通過(guò)自動(dòng)重量配料，使固定碳占原料的重量百分比為4 5%?？刂坪迷现械奶己?，可以保證造塊過(guò)程中料層的透氣性，提高礦化反應(yīng)速度，保證型渣的產(chǎn)量。不需要在原料中添加任何焦粉和煤等固體燃料。3)混勻控水造粒
為了滿足礦化成型エ藝的需要，需要對(duì)配好的各種廢渣進(jìn)行混勻，本發(fā)明采用機(jī)械方法對(duì)配好的原料進(jìn)行混勻、造粒，在混勻過(guò)程中，根據(jù)原料的含水量，適當(dāng)加水，使含水率約為7. 5%，形成ー種粒度、成份、水份分布均勻的混合料。保持原料合適的水份對(duì)廢渣礦化成型至關(guān)重要，適宜的混合料水份有利于廢渣進(jìn)行造粒，提高料層透氣性，保證廢渣礦化過(guò)程順利進(jìn)行。水份過(guò)大，容易形成過(guò)濕層，増加料層阻力，反而會(huì)阻礙廢渣礦化過(guò)程。因此，要使原料中的水份均勻、穩(wěn)定，混合料含水量要控制在7. 5%左右。4)礦化成型礦化成型是包含許多物理化學(xué)變化的綜合過(guò)程?；旌狭蠈由媳砻嬖?120°C 1150°C的溫度下經(jīng)過(guò)點(diǎn)火，其中的碳燃燒提供熱量，在負(fù)壓的作用下，空氣至上而下穿過(guò)料層，使反應(yīng)在混合料層中連續(xù)向下進(jìn)行?；旌狭现袝?huì)發(fā)生一系列物理、化學(xué)變化，這些變化包括
I>、混合料中碳的燃燒和廢氣與混合料的熱交換；
2>、水分的蒸發(fā)及冷凝；
3>、碳酸鹽的分解，燃料中揮發(fā)分的揮發(fā)；
4>、鐵礦物的氧化、還原與分解；
5>、硫化物的氧化和去除；
6>、固相間的反應(yīng)與液相生成；
7>、液相的冷卻凝結(jié)和燒結(jié)礦的再氧化等。混合料中生成的液相冷卻后將周圍的物料顆粒粘接在一起，使散狀的混合料固結(jié)成塊，固結(jié)方式以液相粘結(jié)為主，固相固結(jié)起次要作用。經(jīng)過(guò)上述過(guò)程，混合料的物理化學(xué)性能發(fā)生根本改變,完成了礦化成型過(guò)程。經(jīng)過(guò)礦化過(guò)程，各種エ業(yè)廢渣成為ー種外形不規(guī)則的、多孔狀的、具有一定強(qiáng)度的塊狀物——型渣。經(jīng)過(guò)礦化過(guò)程，エ業(yè)廢渣的性能被改變，廢渣料變成了ー種人造塊礦。5)型渣降溫
廢渣成型后，型渣溫度在700 800°C，需要對(duì)其進(jìn)行降溫處理，型渣溫度要降到120°C以下才能便于運(yùn)輸和進(jìn)行粒度分級(jí)處理。型渣降溫方式為風(fēng)冷，采用鼓風(fēng)機(jī)將環(huán)境空氣鼓入型渣料層，使空氣與高溫型渣接觸，換熱后使型渣溫度下降。這種降溫方法消耗的風(fēng)量為每噸型渣2200 2400m3。6)型渣粒度分級(jí)
作為回收金屬鐵的原料，需要滿足一定的粒度，型渣在破碎、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉末，在出廠前要將粒度小于6mm的粉末分離出來(lái)。型渣粒度分級(jí)設(shè)備為環(huán)保振動(dòng)篩，經(jīng)過(guò)幾段篩分實(shí)現(xiàn)型渣的粒度分級(jí)，篩出小于6mm的粉末配入原料中重新進(jìn)行礦化成型；10 20mm的部分作為鋪底料保護(hù)型渣成型設(shè)備；其余部分是成品型渣，作為生產(chǎn)改性渣和回收金屬鐵的原料。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)固體廢棄物的造塊方法，其特征在于通過(guò)對(duì)工業(yè)固體廢棄物和高爐瓦斯灰原料的成分進(jìn)行控制，調(diào)整原料中的二元堿度，使難以回收利用的工業(yè)固體廢棄物礦化改性，轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀恢匦吕玫漠a(chǎn)品，具體方法是 1)以工業(yè)固體廢棄物為原料，配加高爐瓦斯灰制成配合料，所述的配合料應(yīng)滿足二元堿度(0&0/5102)在1.6 I. 9，Si含量小于7%的要求， 2)將上述配合料加水混合成含水率約為7.5%的混合料， 3)將混合后的混合料在1120°C 1150°C的溫度下點(diǎn)火，混合料中的碳燃燒提供熱量，使粉末狀的混合料生成液相，將物料顆粒粘結(jié)在一起，完成礦化成型過(guò)程，混合料變成塊狀的型渣， 4)完成礦化過(guò)程的型渣塊溫度在700 800°C，通過(guò)風(fēng)冷進(jìn)行降溫處理，使溫度降到120°C以下，最后對(duì)型渣進(jìn)行粒度分級(jí)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工業(yè)固體廢棄物的造塊方法，其特征在于所述的工業(yè)固體廢棄物為粒徑6_以下的煉鋼渣、冶金廠除塵灰和硫酸渣。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工業(yè)固體廢棄物的造塊方法，其特征在于所述的混合料中的固定碳占原料重量百分比的4 5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工業(yè)固體廢棄物的造塊方法，其特征在于所述的高爐瓦斯灰含碳量C ^ 25%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工業(yè)固體廢棄物的造塊方法，其特征在于所述的型渣粒度分級(jí)是在出廠前將粒度小于6mm的粉末分離出來(lái)，型渣粒度分級(jí)設(shè)備為振動(dòng)篩，經(jīng)過(guò)篩分實(shí)現(xiàn)型渣的粒度分級(jí)，篩出小于6mm的粉末配入原料中重新進(jìn)行造塊，10 20mm的部分作為鋪底料保護(hù)型渣成型設(shè)備；其余部分是成品型渣，作為生產(chǎn)改性渣和回收金屬鐵的原料。
全文摘要
本發(fā)明屬于工業(yè)固體廢棄物綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，一種節(jié)能型工業(yè)固體廢棄物的造塊方法，其特點(diǎn)是所用原料全部為煉鋼渣、冶金廠除塵灰、硫酸渣等工業(yè)固體廢棄物，通過(guò)在原料中配加高爐瓦斯灰來(lái)提供熱量，使固定碳占原料的重量百分比為4～5％，在生產(chǎn)過(guò)程中不添加任何焦粉和煤等固體燃料。采用此方法生產(chǎn)型渣原料成本低，節(jié)省能源。成品型渣可以作為一種原料用于生產(chǎn)改性渣和回收金屬鐵，本發(fā)明使難以直接利用的煉鋼渣、冶金廠除塵灰、硫酸渣等工業(yè)固體廢棄物變“廢”為“寶”，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)固體廢棄物的資源化，減輕給環(huán)境帶來(lái)的負(fù)擔(dān)。
文檔編號(hào)C22B1/16GK102816923SQ20121033125
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者鄭綏旭, 欒穎, 崔四榮, 韓偉, 林波帆, 劉青山 申請(qǐng)人:泰州振昌工業(yè)廢渣綜合利用有限責(zé)任公司, 中冶北方工程技術(shù)有限公司