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CN102515825A - 铬渣铬还原炉渣高温熔体发泡方法及发泡装置 - Google Patents

铬渣铬还原炉渣高温熔体发泡方法及发泡装置 Download PDF

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Abstract

一种铬渣铬还原炉渣高温熔体发泡方法及发泡装置，其特征在于，发泡装置1、螺旋沟槽2、终端发炮区3、中端发泡区4、初端发泡区5、高温熔体入口6、发泡剂入口7，其中，初端发泡区5和中端发泡区4内表面分别为R2和R1的球面，三个发泡区内表面均带有均匀分布的螺旋沟槽2，以铬渣为主料添加赤泥、粉煤灰、煤矸石、石英砂、煤粉，各组分所占的重量百分比为：铬渣30~40%，赤泥40~10%，粉煤灰10~15%，煤矸石15~20%，石英砂4.5~10%，煤粉0.5~5%，在1100~1300还原气氛下充分还原后，使铬、铁和炉渣在1655~1695℃的温度下熔融分离，分离后的炉渣高温熔体在发泡剂的作用下发泡制成轻质泡沫陶瓷。本发明以工业废料为主，不仅降低生产成本，而且降低环境污染，经济环保，废料可以重复利用，制备的铬渣轻质泡沫陶瓷强度高，具有较强的保温性能和装饰特性。

Description

铬渣铬还原炉渣高温熔体发泡方法及发泡装置
技术领域
本发明涉及一种铬渣铬还原炉渣高温熔体发泡方法及发泡装置，是将铬渣铬还原炉渣高温熔体在高温状态下发泡制成轻质泡沫陶瓷，属于建筑陶瓷制备工艺技术领域。
背景技术
铬渣铬还原炉渣轻质泡沫陶瓷主要应用于外墙及保温材料使用。目前普遍采用粘土砖、空心水泥砌块及加气混凝土，是一种消耗自然资源、制造成本高的建筑装饰材料。
工业废料铬渣是金属铬冶炼时产生的工业废料，对环境污染严重，世界上还没有有效的处理办法。目前主要采用铬渣生产水泥使用，但是由于制品性能较差、生产成本较高，而无法大规模推广应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷，利用工业废弃料，变废为宝，生产使用性能优良、生产成本低的铬渣轻质泡沫陶瓷，其技术方案为：
一种铬渣铬还原炉渣高温熔体发泡方法及发泡装置，发泡装置的结构包括：发泡装置1、螺旋沟槽2、终端发炮区3、中端发泡区4、初端发泡区5、高温熔体入口6、发泡剂入口7，其中，初端发泡区5和中端发泡区4内表面分别为R2和R1的球面，三个发泡区内表面均带有均匀分布的螺旋沟槽2。
所述的铬渣铬还原炉渣高温熔体发泡方法及发泡装置，以铬渣为主料添加赤泥、粉煤灰、煤矸石、石英砂、煤粉，各组分所占的重量百分比为：铬渣30~40%，赤泥40~10%，粉煤灰10~15%，煤矸石15~20%，石英砂4.5~10%，煤粉0.5~5%。
所述的铬渣铬还原炉渣高温熔体发泡方法及发泡装置，发泡剂是发泡剂粉体、高岭土、水和水玻璃以重量比为：0.5~30：0.5~10：98~55：1~5均匀混合制成的悬浮浆料，其中，发泡剂粉体是由碳酸钙、碳酸镁的一种或两种与水玻璃和废玻璃粉以重量比为60~90：20~5：20~5均匀混合，干燥后400~700℃保温1-3小时烧成后磨细粒度为3~10μm制成的。
所述的铬渣铬还原炉渣高温熔体发泡方法及发泡装置，具体包括以下步骤：
（1）配料：铬渣30~40%，赤泥40~10%，粉煤灰10~15%，煤矸石15~20%，石英砂4.5~10%，煤粉0.5~5%，并混合均匀制得混合料； 
（2）熔融还原：将上述混合料在还原气氛下1100~1300℃充分混合还原，然后压块投入到高温熔池内，温度为1655~1695℃压块沉入到炉渣熔体液面以下并熔融，还原后形成的铁和铬形成熔体下沉到熔池的底部，而炉渣熔体上浮到熔池的顶部，使铁、铬熔体与炉渣熔体自动分离；
（3）发泡：发泡剂通过发泡剂入口7压入并与通过炉渣高温熔体入口6流入的高温熔体在初端发泡区5相遇，发泡剂中的水迅速气化膨胀，在螺旋沟槽2的作用下熔体和气化气体形成气液混合旋转流体，这时发泡剂粉体表面的玻璃首先熔化并包覆在碳酸钙（或碳酸镁，或碳酸钙和碳酸镁的混合物）的颗粒表面并与高温熔体混合，当温度达到碳酸钙（或碳酸镁）的分解温度时高温熔体被分解产生的气体进一步发泡，其中发泡剂的加入量为炉渣熔体重量的3~10%，经冷却后切割制成铬渣轻质泡沫陶瓷。
本发明与现有技术相比，其优点为：
1、本发明提供的方法可以有效的、大规模地利用铬渣和赤泥生产生产轻质泡沫陶瓷，其副产品为铬铁，将工业废料铬渣和赤泥一步转化为铬铁熔体和炉渣熔体，并使炉渣熔体直接形成轻质泡沫陶瓷，节约了大量能量； 
2、铬渣中的低价铬离子和有毒的六价铬离子及赤泥中的铁离子在碳热还原作用下还原成金属铬和铁，且在1655~1695℃的高温下形成铬、铁混合熔体，并与高温熔渣产生分离，高温熔渣中金属铁和铬含量小于1%；
3、可以根据铬渣中铬离子的含量、赤泥中铁离子的含量、粉煤灰中碳的含量和煤矸石中碳的含量调整煤粉的加入量，从而可以精确控制高温熔体中碳元素的含量，上述原料的成分为：粉煤灰化学成分为C：3~20%，SiO2：5~36%，Al2O3：10~25%，Fe2O3：8~40%，CaO：5~30%，MgO：0.1~5%，Na2O+K2O：3~8%，SO3：0.1~1.5%；煤矸石化学成分为C：5~15%，SiO2：51~60%，Al2O3：13~25%，Fe2O3：3~6%，CaO：0.4~7%，MgO：0.5~5%，Na2O+K2O：1~3%，SO3：0.1~1%；铬渣化学成分为SiO2：5~30%，Al2O3： 5~10%，CaO：15~44%，MgO：10~36%，Fe2O3：4~11%，Cr2O6：0.3~0.8%，Cr2O3：5~35% ；赤泥化学成分为Fe2O3：8~30%，SiO2：3~10%，Al2O3：5~24%，CaO：15~30%，MgO：0.5~3%，Na2O：0.5~4%，TiO2：3~10%；
4、本发明以工业废料为主，不仅降低生产成本，而且降低环境污染，经济环保，废料可以重复利用。
附图说明
图1是本发明所用发泡装置的结构示意图；
图中：发泡装置1、螺旋沟槽2、终端发炮区3、中端发泡区4、初端发泡区5、高温熔体入口6、发泡剂入口7。
具体实施方式
在图1所示的发泡装置1中，发泡剂通过发泡剂入口7压入并与通过炉渣高温熔体入口6流入的高温熔体在初端发泡区5相遇，发泡剂中的水迅速气化膨胀，在螺旋沟槽2的作用下熔体和气化气体形成气液混合旋转流体，这时发泡剂粉体表面的玻璃首先熔化并包覆在碳酸钙（或碳酸镁，或碳酸钙和碳酸镁的混合物）的颗粒表面并与高温熔体混合，当温度达到碳酸钙（或碳酸镁，或碳酸钙）的分解温度时高温熔体被分解产生的气体进一步发泡，使炉渣高温熔体形成轻质泡沫陶瓷，其中发泡剂的加入量为炉渣熔体重量的3~10%，经冷却后切割制成铬渣轻质泡沫陶瓷。
具体实施方式
实施例1
（1）配料：铬渣30%，赤泥40%，粉煤灰10%，煤矸石15%，石英砂4.5%，煤粉0.5%，并混合均匀制得混合料； 
（2）发泡剂的制备：发泡剂是发泡剂粉体、高岭土、水和水玻璃以重量比为：30：10： 55：5均匀混合制成的悬浮浆料，其中，发泡剂粉体是由碳酸钙、碳酸镁的一种或两种与水玻璃和废玻璃粉以重量比为60：20：20均匀混合，干燥后400℃保温1小时烧成后磨细粒度为3μm制成的；
（3）熔融还原：将上述混合料在还原气氛下1100℃充分混合还原，然后压块投入到高温熔池内，温度为1655℃压块沉入到炉渣熔体液面以下并熔融，还原后形成的铁和铬形成熔体下沉到熔池的底部，而炉渣熔体上浮到熔池的顶部，使铁水与炉渣熔体自动分离；
 （4）发泡：发泡剂通过发泡剂入口7压入并与通过炉渣高温熔体入口6流入的高温熔体在初端发泡区5相遇，发泡剂中的水迅速气化膨胀，在螺旋沟槽2的作用下熔体和气化气体形成气液混合旋转流体，这时发泡剂粉体表面的玻璃首先熔化并包覆在碳酸钙（或碳酸镁，或碳酸钙和碳酸镁）的颗粒表面并与高温熔体混合，当温度达到碳酸钙（或碳酸镁）的分解温度时高温熔体进一步分解产生的气体发泡，其中发泡剂的加入量为炉渣熔体重量的3%，经冷却后切割制成铬渣轻质泡沫陶瓷；
经检验，制得的铬渣发泡装置渣轻质泡沫陶瓷抗弯强度为18Mpa。
实施例2
（1）配料：铬渣35%，赤泥25%，粉煤灰12%，煤矸石17%，石英砂8%，煤粉3%，并混合均匀制得混合料； 
（2）发泡剂的制备：发泡剂是发泡剂粉体、高岭土、水和水玻璃以重量比为：15：5：77：3均匀混合制成的悬浮浆料，其中，发泡剂粉体是由碳酸钙、碳酸镁的一种或两种与水玻璃和废玻璃粉以重量比为75：13：12均匀混合，干燥后550℃保温2小时烧成后磨细粒度为6μm制成的；
（3）熔融还原：将上述混合料在还原气氛下1200℃充分混合还原，然后压块投入到高温熔池内，温度为1675℃压块沉入到炉渣熔体液面以下并熔融，还原后形成的铁和铬形成熔体下沉到熔池的底部，而炉渣熔体上浮到熔池的顶部，使铁水与炉渣熔体自动分离；
 （4）发泡：发泡剂通过发泡剂入口7压入并与通过炉渣高温熔体入口6流入的高温熔体在初端发泡区5相遇，发泡剂中的水迅速气化膨胀，在螺旋沟槽2的作用下熔体和气化气体形成气液混合旋转流体，这时发泡剂粉体表面的玻璃首先熔化面包覆在碳酸钙（或碳酸镁，或碳酸钙和碳酸镁的混合物）的颗粒表面并与高温熔体混合，当温度达到碳酸钙（或碳酸镁）的分解温度时高温熔体进一步分解产生的气体发泡，其中发泡剂的加入量为炉渣熔体重量的7%，经冷却后切割制成铬渣轻质泡沫陶瓷；
经检验，制得的铬渣发泡装置渣轻质泡沫陶瓷抗弯强度为15Mpa。
实施例3
（1）配料：铬渣40%，赤泥10%，粉煤灰15%，煤矸石20%，石英砂10%，煤粉5%，并混合均匀制得混合料； 
（2）发泡剂的制备：发泡剂是发泡剂粉体、高岭土、水和水玻璃以重量比为： 0.5：0.5：98：1均匀混合制成的悬浮浆料，其中，发泡剂粉体是由碳酸钙、碳酸镁的一种或两种与水玻璃和废玻璃粉以重量比为90： 5： 5均匀混合，干燥后700℃保温3小时烧成后磨细粒度为10μm制成的；
（3）熔融还原：将上述混合料在还原气氛下1300℃充分混合还原，然后压块投入到高温熔池内，温度为1695℃压块沉入到炉渣熔体液面以下并熔融，还原后形成的铁和铬形成熔体下沉到熔池的底部，而炉渣熔体上浮到熔池的顶部，使铁水与炉渣熔体自动分离；
（4）发泡：发泡剂通过发泡剂入口7压入并与通过炉渣高温熔体入口6流入的高温熔体在初端发泡区5相遇，发泡剂中的水迅速气化膨胀，在螺旋沟槽2的作用下熔体和气化气体形成气液混合旋转流体，这时发泡剂粉体表面的玻璃首先熔化面包覆在碳酸钙（或碳酸镁，或碳酸钙和碳酸镁的混合物）的颗粒表面并与高温熔体混合，当温度达到碳酸钙（或碳酸镁）的分解温度时高温熔体进一步分解产生的气体发泡，其中发泡剂的加入量为炉渣熔体重量的10%，经冷却后切割制成铬渣轻质泡沫陶瓷；
经检验，制得的铬渣发泡装置渣轻质泡沫陶瓷抗弯强度为11Mpa。 

Claims (2)

1.一种铬渣铬还原炉渣高温熔体发泡方法及发泡装置，其特征在于，发泡装置的结构包括：发泡装置1、螺旋沟槽2、终端发炮区3、中端发泡区4、初端发泡区5、高温熔体入口6、发泡剂入口7，其中，初端发泡区5和中端发泡区4内表面分别为R2和R1的球面，三个发泡区内表面均带有均匀分布的螺旋沟槽2。
2.根据权利要求1所述的铬渣铬还原炉渣高温熔体发泡方法及发泡装置，其特征在于：发泡方法具体包括以下步骤：
（1）配料：铬渣30~40%，赤泥40~10%，粉煤灰10~15%，煤矸石15~20%，石英砂4.5~10%，煤粉0.5~5%，并混合均匀制得混合料； 
（2）发泡剂的制备：发泡剂是发泡剂粉体、高岭土、水和水玻璃以重量比为：0.5~30：0.5~10：98~55：1~5均匀混合制成的悬浮浆料，其中，发泡剂粉体是由碳酸钙、碳酸镁的一种或两种与水玻璃和废玻璃粉以重量比为60~90：20~5：20~5均匀混合，干燥后400~700℃保温1-3小时烧成后磨细粒度为3~10μm制成的；
（3）熔融还原：将上述混合料在还原气氛下1100~1300℃充分混合还原，然后压块投入到高温熔池内，温度为1655~1695℃压块沉入到炉渣熔体液面以下并熔融，还原后形成的铁和铬形成熔体下沉到熔池的底部，而炉渣熔体上浮到熔池的顶部，使铁水与炉渣熔体自动分离；
（4）发泡：发泡剂通过发泡剂入口7压入并与通过炉渣高温熔体入口6流入的高温熔体在初端发泡区5相遇，发泡剂中的水迅速气化膨胀，在螺旋沟槽2的作用下熔体和气化气体形成气液混合旋转流体，这时发泡剂粉体表面的玻璃首先熔化面包覆在碳酸钙（或碳酸镁，或碳酸钙和碳酸镁的混合物）的颗粒表面并与高温熔体混合，当温度达到碳酸钙（或碳酸镁）的分解温度时高温熔体进一步分解产生的气体发泡，其中发泡剂的加入量为炉渣熔体重量的3~10%，经冷却后切割制成铬渣轻质泡沫陶瓷。
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