【技术实现步骤摘要】
精炼渣协同高泥尾砂固化处置与全固废充填采矿法
本专利技术涉及固体废物固化处置与充填采矿法的交叉
,特别是指一种精炼渣协同高泥尾砂固化处置与全固废充填采矿法。
技术介绍
我国钢铁工业每年排放大量的矿渣和钢渣。高炉矿渣(又称水淬渣)的活性高、易粉磨,作为建材掺合料已经得到规模化与高值化应用。不仅利用率接近100%,而且在我国部分地区还供不应求。钢渣包括转炉渣、精炼渣和电炉渣三种。根据目前炼钢水平,钢渣产出量为粗钢产量的10%~15%。据国家统计局公布的数据,2020年我国粗钢产量为10.53亿t,钢渣达到1~1.5亿t。与高炉矿渣相比,钢渣活性低、粉磨难度大以及利用成本高与经济效益差,并存在不安定性问题,导致钢渣总体利用率较低(≤30%)。为了提高钢渣资源化利用率,目前正在开展比表面积≥700m2/kg超细钢渣微粉用于建材工业。通过超细粉磨来改善钢渣性能,实现低品质钢渣的高值化和规模化利用,但大多存在产量低、能耗高等问题在探索中,目前未能实现规模化生产。作为钢渣中一种冶金工业固废,精炼渣是电弧炉精炼钢的还原期操作中所形成的工业副产物。与转炉钢渣相比,精炼渣碱性更高、活性更低,硬度更大,并且含有较多的f-CaO和f-MgO,体积不安定性问题更为突出,在建材中应用存在更多的问题,目前对精炼渣资源的综合利用技术并不多见,导致精炼渣利用率更低(≤10%)。2020年我国精炼渣(LFS)产量大约1500万吨,大多数钢企将其冷却后存置于尾矿库,或者部分与转炉渣混合用于铺路或煅烧水泥,不仅利用价值低,而且还造成资源浪费。 ...
【技术保护点】
1.一种精炼渣协同高泥尾砂固化处置与全固废充填采矿法,其特征在于:包括步骤如下:/n(1)根据采矿技术条件、采矿方法、充填系统对胶结体强度、体积膨胀性以及浸出液pH值要求,开展不同胶砂比和浓度胶结体强度和料浆流变试验,建立并求解满足固废处置与充填法采矿要求的料浆优化模型;/n(2)利用LF精炼渣、脱硫石膏和高炉矿渣制备冶金渣基胶凝材料;/n(3)根据充填料浆优化配比,利用充填系统制备高泥尾砂充填料浆,采用充填管道输送到地下采空区进行固化处置,实现精炼渣协同高泥尾砂固化处置以及充填法采矿。/n
【技术特征摘要】
1.一种精炼渣协同高泥尾砂固化处置与全固废充填采矿法,其特征在于:包括步骤如下:
(1)根据采矿技术条件、采矿方法、充填系统对胶结体强度、体积膨胀性以及浸出液pH值要求,开展不同胶砂比和浓度胶结体强度和料浆流变试验,建立并求解满足固废处置与充填法采矿要求的料浆优化模型;
(2)利用LF精炼渣、脱硫石膏和高炉矿渣制备冶金渣基胶凝材料;
(3)根据充填料浆优化配比,利用充填系统制备高泥尾砂充填料浆,采用充填管道输送到地下采空区进行固化处置,实现精炼渣协同高泥尾砂固化处置以及充填法采矿。
2.根据权利要求1所述的精炼渣协同高泥尾砂固化处置与全固废充填采矿法,其特征在于:所述步骤(2)中LF精炼渣为电弧炉精炼钢的还原期操作中所形成的副产物,其碱度系数M>2.5;冶金渣基胶凝材料粉磨后的粉体比表面积≥450m2/kg,含水率≤2%。
3.根据权利要求1所述的精炼渣协同高泥尾砂固化处置与全固废充填采矿法,其特征在于:所述步骤(1)中首先建立胶结体强度和体积膨胀率数学模型,然后建立胶结体浸出液pH的数学模型,再建立充填料浆流变参数的数学模型,最后建立高泥尾砂充填料浆配比优化模型;
其中,胶结体强度和体积膨胀率数学模型为:
R7d=f1(x1,x2)、R28d=f2(x1,x2)、V28d=f3(x1,x2);
其中,R7d、R28d、V28d分别代表胶结体7d强度、胶结体28d强度和体积膨胀率;x1代表高泥尾砂料浆的胶砂比,x2代表高泥尾砂料浆浓度;f1(x1,x2)、f2(x1,x2)和f3(x1,x2)分别代表高泥尾砂胶结体7d强度、胶结体28d强度和28d胶结体的体积膨胀率数学模型;
胶结体浸出液pH的数学模型为:
pH28d=f4(x1,x2),
其中,pH28d代表胶结体浸出液pH值,f4(x1,x2)代表胶结体浸出液pH值的数学模型;
充填料浆流变参数的数学模型为:
RL=f5(x1,x2)、RN=f6(x1,x2);
其中,RL代表充填料浆的屈服应力;RN代表充填料浆的黏度系数;f5(x1,x2)、f6(x1,x2)分别代表充填料浆的屈服应力和黏度系数的数学模型;
高泥尾砂充填料浆配比优化模型为:
MinCT=Min[c1y1+c2y2+c3y3]
R7d=f1(x1,x2)≥[R7d]、R28d=f2(x1,x2)≥[R28d];
V28d=f3(x1,x2)≤[Vlim]、pH28d=f4(x1,x2)≤[pH];
RL=f5(x1,x2)...
【专利技术属性】
技术研发人员:肖柏林,杨晓炳,温震江,郭斌,吴凡,高谦,杨航,胡亚军,李胜辉,陈彦亭,巴蕾,韦寒波,
申请(专利权)人:北京科技大学,河北钢铁集团矿业有限公司,矿冶科技集团有限公司,
类型:发明
国别省市:北京;11
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