一种利用高炉热态熔渣制备发泡陶瓷材料的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用高炉热态熔渣制备发泡陶瓷材料的方法，包括如下步骤：S1、对配合料进行预热。S2、将高炉热态熔渣和预热后的配合料一起输送入调质均化装置中，混合均匀并保温，得到调质熔渣。S3、将调质熔渣输送到转碟粒化装置中，控制转碟粒化工艺参数，并通入预热后的发泡剂，使发泡剂充分包覆调质熔渣并与调质熔渣混合均匀，得到发泡陶瓷配料；S4、将发泡陶瓷配料输送到发泡装置中，进行发泡、退火，得到发泡陶瓷材料。本发明专利技术制备发泡陶瓷材料的方法既能直接利用高炉热态熔渣的显热，又能降低发泡陶瓷材料制备的能耗，实现了发泡陶瓷制备过程中的节能降耗和高炉热态熔渣显热再利用的有机统一，综合耗能低。

Method for preparing foamed ceramic material by using hot slag of blast furnace

The invention relates to a method for preparing foamed ceramic materials by using hot slag of blast furnace, which comprises the following steps: S1, preheating batch. S2. The hot slag of blast furnace and the preheated batch are conveyed together into the quenching and tempering homogenizing unit. The slag is mixed evenly and kept warm to obtain the quenched and tempered slag. S3. Transfer the quenched and tempered slag to the rotating plate granulation unit, control the technological parameters of the rotating plate granulation, and pass into the preheated foaming agent, so that the foaming agent can fully coat the quenched and tempered slag and mix with the quenched and tempered slag evenly to get the foaming ceramic ingredients; S4, transfer the foaming ceramic ingredients to the foaming device, foaming, annealing, and get the foaming ceramic ingredients. Foamed ceramic materials. The preparation method of the foamed ceramic material can not only directly utilize the sensible heat of the hot slag of the blast furnace, but also reduce the energy consumption of the preparation of the foamed ceramic material, realize the organic unity of energy saving and consumption reduction in the preparation process of the foamed ceramic and the sensible heat reuse of the hot slag of the blast furnace, and has low comprehensive energy consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种利用高炉热态熔渣制备发泡陶瓷材料的方法
本专利技术属于无机非金属材料制备、冶金资源与能源综合利用领域，具体涉及一种利用高炉热态熔渣制备发泡陶瓷材料的方法。
技术介绍
高炉中直接排放的熔融炉渣(即高炉热态熔渣)的温度一般在1450～1550℃，1t高炉热态熔渣含有约(126～188)×104kJ的显热，相当于60kg标准煤的能量，属于高品质的余热资源，具有很高的回收价值，但由于技术原因，这部分热量绝大部分未被回收利用。高炉渣作为钢铁厂废渣的主要组成部分，其综合利用不仅要考虑炉渣的再利用，更要考虑回收熔渣的余热资源，同时不产生环境污染。目前，国内外高炉热态熔渣处理普遍采用水淬工艺，如因巴法、轮法、底滤法等。当炉渣还处在熔融状态的时候，用水冲成沙砾状的水渣，成品水渣可用作水泥原料、筑路或地基回填材料、混凝土骨料等。但是，采用水淬工艺，需要消耗大量的水，冲制1t水渣消耗新水0.8～1.2t，循环用水量约为10t左右；水淬过程中会产生大量的H2S、SO2等腐蚀性蒸汽和含悬浮物与氰化物的过滤水，处理不好将产生环境污染，增加环境负荷；水淬工艺后炉渣的高温余热被转化为冲渣水的低温余热，熔渣所携带的大量显热始终没有得到理想的回收利用；此外，对于水渣系统而言，电耗和系统维护的工作量也非常大。因此，高炉热态熔渣直接产品化工艺的开发显得极为迫切。发泡陶瓷作为一种新型外墙材料，经高温烧制，自然发泡生长而成，气孔间不贯通，不吸水，导热系数低且防火性能好、抗老化，弥补了有机保温材料易燃、易老化的致命弱点，可与建筑物同寿命，具有广泛的应用前景。传统发泡陶瓷生产工艺一般是采用高炉渣、铁尾矿、煤矸石、粉煤灰、赤泥等冷态工业废渣作为主体原料，添加部分配合料和发泡剂，经过主体原料的预热、配料均化、高温喷雾造粒、隧道窑烧结，制备发泡陶瓷毛坯板，再加工成型入库。但是在传统的生产工艺中，对主体原料先进行预热需要消耗大量的能源；喷雾造粒是将产品均匀化，并蒸发掉产品中30％的水分，能源消耗较大；隧道窑烧结是将产品置于开放式堇青石匣钵中进行烧结，而匣钵等窑具消耗的热量和烟气散失热量占总燃料热能的70％以上，致使烧结工段成本一直居高不下。因此，传统中制备发泡陶瓷材料的方法均存在热能消耗过高，成本过高的问题，不利于发泡陶瓷产业的进一步发展。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种利用高炉热态熔渣制备发泡陶瓷材料的方法，既能直接利用高炉热态熔渣的显热，又能降低发泡陶瓷材料制备的能耗，实现了发泡陶瓷制备过程中的节能降耗和高炉热态熔渣显热再利用的有机统一，综合耗能低，产品附加值高。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：本专利技术提供一种利用高炉热态熔渣制备发泡陶瓷材料的方法，包括如下步骤：S1、对配合料进行预热，配合料按质量百分比包括大于50％的二氧化硅；S2、将温度为1450～1550℃的高炉热态熔渣和预热后的配合料一起输送入调质均化装置中，混合均匀并保温，得到调质熔渣；S3、将调质熔渣输送到转碟粒化装置中，控制转碟粒化工艺参数，并通入预热后的发泡剂，使发泡剂充分包覆调质熔渣并与调质熔渣混合均匀，得到发泡陶瓷配料；S4、将发泡陶瓷配料输送到发泡装置中，进行发泡、退火，得到发泡陶瓷材料。根据本专利技术，调质均化装置的进料口与高炉排渣口相连接，以直接接收温度为1450～1550℃的高炉热态熔渣。根据本专利技术，高炉热态熔渣的质量占高炉热态熔渣和配合料的总质量的30～70％。根据本专利技术，转碟粒化装置包括工作腔和设在工作腔内的转碟；调质熔渣先输送到转碟中，利用转碟的离心作用将调质熔渣甩出形成转碟粒态的调质熔渣，转碟粒态的调质熔渣再与通入的发泡剂进行均匀混合。根据本专利技术，转碟粒态的调质熔渣的温度为1200～1500℃；发泡剂采用雾化喷洒或者气力喷射方式通入转碟粒化装置内。根据本专利技术，在步骤S1中，配合料还包括金属氧化物，且金属金属氧化物的质量百分比小于20％，金属氧化物中的金属元素的摩尔质量小于30g/mol，配合料预热至1200～1500℃。根据本专利技术，在步骤S2中，高炉热态熔渣的成分按质量百分比包括CaO34～50％、SiO233～40％、Al2O310～16％、MgO1～8％和TFe0.8～1.5％，调质均化装置中的温度保持在1400～1500℃。根据本专利技术，在步骤S2中，向调质均化装置中同时通入惰性气体，并与调质均化装置中的其他原料一起混合均匀。根据本专利技术，在步骤S3中，发泡剂按质量百分比包括SiO250～80％、Al2O38～15％、Na2O3～8％和CaO3～8％，发泡剂预热至800～1200℃；在步骤S4中，发泡装置的温度为600～1150℃。。根据本专利技术，发泡剂通过发泡剂蓄热装置进行预热，且发泡剂预热装置与调质均化装置的输出端连接，通过输出端的余热对发泡剂蓄热装置中的发泡剂进行预热。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：本专利技术首次将高炉热态熔渣直接产品化并用于制造高附加值的发泡陶瓷等建材产品。将其直接作为原料进行使用，并通过向高炉热态熔渣中加入配合料对高炉热态熔渣中的成分进行调质，以满足产品的材料成分需求。以高炉热态熔渣中的物质和能量直接利用为出发点直接生产发泡陶瓷，省去了现有技术中先对高炉热态熔渣进行水冷，后期再使用时需再次加热的工艺。因此，既能避免现有技术中采用水淬工艺造成的热量的损失和大量的水资源消耗，能够充分利用高炉热态熔渣所含的高品质显热，又能避免现有技术中二次加热造成的能源损失和浪费的问题，大量节约资源和能源，实现节能减排、清洁生产，提高了钢铁行业的环境效益和循环经济效益。同时采用高炉热态熔渣作为生产发泡陶瓷的原料，既可以大大利用高炉热态熔渣，节省原料成本，又可以节省制备发泡陶瓷材料过程中由于加热消耗的热量，大大降低能源消耗，增加高炉热态熔渣的直接利用附加值和经济效益。此外，本专利技术中首次将发泡陶瓷制备工艺与转碟粒化工艺相结合，利用转碟粒化工艺对调质熔渣进行造粒，能够使高炉热态熔渣中的显热充分回收利用，避免余热的损失，同时采用此种工艺也能更加地节能。由此，本专利技术中利用高炉热态熔渣制备发泡陶瓷材料，并将转碟粒化粒化工艺与发泡陶瓷工艺相结合，既能直接利用高炉热态熔渣的显热，又能降低发泡陶瓷材料制备的能耗，实现了发泡陶瓷产品制备过程中的节能降耗和高炉热态熔渣余热再利用的有机统一，一方面可以消耗大量的冶金废渣，减少渣的堆积，另一方面利用了高炉热态熔渣中蕴含的物理热，综合能耗低，产品附加值高，可节约资源和能源，同时实现经济效益的最大化。附图说明图1为如下实施例1提供的利用高炉热态熔渣制备发泡陶瓷材料的工艺流程图。【附图标记说明】1：高炉；2：熔渣输送装置；3：配合料预热装置；4：调质均化装置；5：发泡剂蓄热装置；6：转碟；7：转碟粒态的调质熔渣；8：发泡剂输送装置；9：发泡装置。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。实施例1参照图1，本实施例提供一种利用高炉热态熔渣制备发泡陶瓷材料的方法，具体包括如下步骤：S1、将配合料通过配合料预热装置3预热至1300℃。其中，配合料为铁尾矿，且该铁尾矿中SiO2的质量百分比为60％，MgO的质量百分比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用高炉热态熔渣制备发泡陶瓷材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、对配合料进行预热，所述配合料按质量百分比包括大于50％的二氧化硅；S2、将温度为1450～1550℃的高炉热态熔渣和所述预热后的配合料一起输送入调质均化装置中，混合均匀并保温，得到调质熔渣；S3、将所述调质熔渣输送到转碟粒化装置中，控制转碟粒化工艺参数，并通入预热后的发泡剂，使所述发泡剂充分包覆所述调质熔渣并与所述调质熔渣混合均匀，得到发泡陶瓷配料；S4、将所述发泡陶瓷配料输送到发泡装置中，进行发泡、退火，得到所述发泡陶瓷材料。

【技术特征摘要】
1.一种利用高炉热态熔渣制备发泡陶瓷材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、对配合料进行预热，所述配合料按质量百分比包括大于50％的二氧化硅；S2、将温度为1450～1550℃的高炉热态熔渣和所述预热后的配合料一起输送入调质均化装置中，混合均匀并保温，得到调质熔渣；S3、将所述调质熔渣输送到转碟粒化装置中，控制转碟粒化工艺参数，并通入预热后的发泡剂，使所述发泡剂充分包覆所述调质熔渣并与所述调质熔渣混合均匀，得到发泡陶瓷配料；S4、将所述发泡陶瓷配料输送到发泡装置中，进行发泡、退火，得到所述发泡陶瓷材料。2.如权利要求1所述的利用高炉热态熔渣制备发泡陶瓷材料的方法，其特征在于，所述调质均化装置的进料口与高炉排渣口相连接，以直接接收温度为1450～1550℃的所述高炉热态熔渣。3.如权利要求1所述的利用高炉热态熔渣制备发泡陶瓷材料的方法，其特征在于，所述高炉热态熔渣的质量占所述高炉热态熔渣和所述配合料的总质量的30～70％。4.如权利要求1所述的利用高炉热态熔渣制备发泡陶瓷材料的方法，其特征在于，所述转碟粒化装置包括工作腔和设在所述工作腔内的转碟；所述调质熔渣先输送到所述转碟中，利用所述转碟的离心作用将所述调质熔渣甩出形成转碟粒态的调质熔渣，所述转碟粒态的调质熔渣再与通入的发泡剂进行均匀混合。5.如权利要求4所述的利用高炉热态熔渣制备发泡陶瓷材料的方法，其特征在于，所述转碟粒态的调质熔渣的温度为1200～1500℃；所述发泡剂采用雾化喷洒或者...

【专利技术属性】
技术研发人员：张璐，薛向欣，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21