专利名称：利用熔融炉渣生产泡沫材料的方法
技术领域：
本发明涉及无机非金属材料领域，更具体地讲，特别涉及一种利用熔融炉渣直接生产泡沫材料的方法。
背景技术：
钢铁冶金中的废渣产量大、综合利用难，已经开始严重危害环境、制约行业发展。 现在对这些废渣的处理路线是1400-1600摄氏度的炉渣出炉后，用水冷却(生产上谓之水淬)，然后捞渣、干燥、制粉，用于水泥生产，这个工艺只能处理部分废渣，重要的是处理过程产生废水、废气，高炉渣所含有的大量显热不仅被浪费，而且成为危害环境的因素。现在高炉渣综合利用方面的生产和研究都是针对上述水淬后的废渣，没有办法解决废渣冷却对新鲜水的消耗，不能很好的利用熔渣所含的热能，而且产生二次废物，也没有能力消化所有废渣。因此，亟待一种可以将大量炉渣变废为宝的方法。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种用熔融炉渣直接进行调质处理，加入发泡剂生产无机非金属泡沫材料的方法。本发明的另一目的是提供一种用熔融炉渣直接进行调质处理，在发泡剂的作用下生产无机非金属泡沫材料制品的方法。根据本发明的实施例，提供了一种利用熔融炉渣生产泡沫材料的方法，所述方法包括的步骤有使熔融炉渣进入保温调质池且将炉渣的温度保持在1400°C -1500°C，根据将制备的产品的要求加入颜色调整剂和/或粘度调整剂来调整粘度和/或颜色；使从调质池出来的熔融炉渣进入发泡池，同时将发泡剂加入所述熔融炉渣中，且将发泡池内的熔融炉渣温度控制在1250°C _1400°C，以进行发泡、成型；使发泡成型后的炉渣在800°C -1000°C 的温度下，在非还原的气氛下保温20-30分钟，然后自然冷却到室温，得到泡沫材料。在本发明的实施例中，所述熔融炉渣的成分可为10-40wt% Al203>5-25wt% MgO, 10-50wt% Si02U0-40wt% Ca0、0. l-5wt% TiO2,0. l-5wt% Fe0、0. l-5wt% MnO。在本发明的实施例中，粘度调整剂可为粘土、瓷土、磁石、陶土、长石和石英砂中的至少一种，其加入量为熔融炉渣加入量的3-10Wt%。颜色调整剂可为Ti、Cr、Ni、Cu、C0Je 的氧化物、含有所述氧化物的矿石粉末和工业废料中的至少一种，其加入量为熔融炉渣加入量的0-5wt%。发泡剂可为碳酸盐，其加入量为熔融炉渣加入量的3-5wt%。所述碳酸盐可包括碳酸钙、碳酸镁、碳酸钙镁、含有碳酸盐的其它矿物及它们的混合物。更具体地讲，所述碳酸盐可包括石灰石、白云石和菱镁矿。在本发明的实施例中，在发泡成型步骤中，所述熔融炉渣可以先发泡再进入模具成型，或者在模具中直接发泡成型。在本发明的实施例中，所述熔融炉渣为冶金反应器中直接排放出的熔融炉渣，或者为重熔的炉渣。
具体实施例方式以下，将详细描述根据本发明的实施例。本发明的实施例提供了一种利用熔融炉渣生产泡沫材料的方法，所述熔融炉渣的组成成分可为:10-40wt% Al203>5-25wt% Mg0U0-50wt% Si02U0-40wt% Ca0、0. l-5wt% TiO2,0. l-5wt% FeO.O. l-5wt% MnO0并且，所述熔融炉渣可为冶金反应器中直接排放出来的熔融炉渣，也可以为重新熔炼的炉渣。根据本发明的方法，可直接利用从高炉中排放出的熔融炉渣，既节省了熔化原料的能耗，又避免了高炉渣水淬冷却的水资源消耗和二次废物的产生。在该方法中，在保温调质池内将熔融炉渣的温度控制在1400°C -1500°C。根据将要生产泡沫产品的表观密度(或者孔隙度)、颜色，可对熔融炉渣进行调质处理或不进行任何处理，其中，所述调质处理包括粘度和/或颜色的调整。更具体地讲，粘度调整剂可为粘土、瓷土、磁石、陶土、长石和石英砂中的至少一种，其加入量为熔融炉渣加入量的3-10Wt% ；颜色调整剂可为Ti、Cr、Ni、Cu、Co Je的氧化物(例如TiO2、Cr2O3、Ni0、CuO、Cu2O、CoO、Fe0、Fe203等)、含有这些氧化物的矿石粉末和工业废料中的至少一种，例如氧化铝生产的废渣(赤泥)，加入量为熔融炉渣加入量的0-5wt %。接下来，使调质池内的熔融炉渣进入发泡池，同时将发泡剂加入所述炉渣中且将发泡池内的炉渣温度控制在1250°C -1400°C，以进行发泡成型。具体地讲，发泡剂可为碳酸盐，其加入量为熔融炉渣加入量的3_5wt %。具体地讲， 所述碳酸盐可包括碳酸钙、碳酸镁、碳酸钙镁、含有碳酸盐的其它矿物及它们的混合物中的至少一种，例如，碳酸钙、碳酸镁、石灰石、白云石、菱镁矿等。在发泡成型的过程中，可以先将熔融炉渣发泡，再进入模具成型；或者也可以使熔融炉渣直接在模具中发泡成型。然后，使发泡成型后的炉渣在800°C -1000°C的温度下且在非还原的气氛下保温 20-30分钟，然后自然冷却降到室温，得到所需的泡沫材料。此外，在该方法中，根据成型过程所使用的模具的大小和形状，该方法可以利用熔融炉渣直接生产所需形状的泡沫制品。下面将具体描述本发明的方法的实施例。实施例1在1500°C下向熔融炉渣中加入磁石，调整熔渣的粘度，其加入量为熔融炉渣加入量的10wt%。在实施例1中，不加颜色调整剂。然后，在1400°C下发泡，发泡剂为碳酸钙， 其加入量为熔融炉渣加入量的5wt%。发泡后的制品在1000°C保温20分钟，自然冷却到室温。据需要可以制备密度0. 40g/cm3的泡沫材料。实施例2在1400°C下向熔融炉渣中加入粘土，调整熔渣的粘度，其加入量为熔融炉渣加入量的5wt%，加入颜色调整剂氧化铁红，其加入量为熔融炉渣加入量的5wt%。然后， 在1300°C下发泡，发泡剂为碳酸镁，加入量为熔融炉渣加入量的5wt%。发泡后的制品在 800°C保温30分钟，自然冷却到室温。根据需要可以制备密度0. 41g/cm3的泡沫材料。实施例3
在1450°C下向熔融炉渣中加入二氧化钛调整熔渣的粘度，其加入量为熔融炉渣加入量的3wt%，并且加颜色调整剂三氧化二铬，其加入量为熔融炉渣加入量的3wt%。然后， 在1250°C下发泡，发泡剂为白云石，其加入量为熔融炉渣加入量的3wt%。发泡后的制品在 950°C保温25分钟，自然冷却到室温。根据需要可以制备密度0. 45g/cm3的泡沫材料。实施例4在1500°C下向熔融炉渣中加入二氧化钛、石英砂，调整熔渣的粘度，其加入量为熔融炉渣加入量的6wt% (各3% )，并且加颜色调整剂三氧化二铬，其加入量为熔融炉渣加入量的0.5wt%。然后，在1250°C下发泡，发泡剂为白云石，其加入量为熔融炉渣加入量的如丨％。发泡后的制品在950°C保温25分钟，自然冷却到室温。根据需要可以制备密度 0. 43g/cm3的泡沫材料。根据本发明实施例的利用熔融炉渣生产泡沫材料的方法有如下优点1)为综合利用高炉炉渣开创了一条节能、高效的途径；2)直接利用高炉排放的熔融炉渣，既节省了融化原料的能耗，又避免了高炉渣水淬冷却的水资源消耗和二次废物的产生；3)所生产的无机非金属泡沫材料及其制品具有色质稳定、抗磨、耐压、导热系数小，吸音、吸附、过滤性能优异的特性，其主要性能指标可以如下所示
权利要求
1.一种利用熔融炉渣生产泡沫材料的方法，其特征在于，所述方法包括的步骤有 熔融炉渣进入保温调质池且将炉渣的温度保持在1400°C -1500°C，根据将制备的产品的要求加入颜色调整剂和/或粘度调整剂来调整粘度和/或颜色；使从调质池出来的熔融炉渣进入发泡池，同时将发泡剂加入所述熔融炉渣中，且将发泡池内的熔融炉渣温度控制在1250°C -1400°C，以进行发泡、成型；使发泡成型后的炉渣在800°C -1000°C的温度下，在非还原气氛下保温20-30分钟，然后自然冷却到室温，得到泡沫材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔融炉渣的成分为10-40wt%Al203、 5-25wt % Mg0U0-50wt% Si02U0-40wt% Ca0、0. l-5wt% TiO2,0. l-5wt % Fe0、0. l-5wt % MnO。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，粘度调整剂为粘土、瓷土、磁石、陶土、长石、石英砂和二氧化钛中的至少一种，其加入量为熔融炉渣加入量的3-10wt%。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，颜色调整剂为Ti、Cr、Ni、CU、C0、!^的氧化物、含有所述氧化物的矿石粉末和工业废料中的至少一种，其加入量为熔融炉渣加入量的 0-5wt%。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发泡剂为碳酸盐，其加入量为熔融炉渣的 3-5wt%。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述碳酸盐包括碳酸钙、碳酸镁、碳酸钙镁、含有碳酸盐的其它矿物及它们的混合物中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在发泡成型步骤中，所述熔融炉渣先发泡再进入模具成型，或者在模具中直接发泡成型。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔融炉渣为冶金反应器中直接排放出的熔融炉渣，或者为重熔的炉渣。
全文摘要
本发明提供了一种利用熔融炉渣生产泡沫材料的方法，所述方法包括的步骤有使熔融炉渣进入保温调质池且将炉渣的温度保持在1400℃-1500℃，根据将制备的产品的要求加入颜色调整剂和/或粘度调整剂来调整粘度和/或颜色；使从调质池出来的熔融炉渣进入发泡池，同时将发泡剂加入所述熔融炉渣中，且将发泡池内的熔融炉渣温度控制在1250℃-1400℃，以进行发泡、成型；使发泡成型后的炉渣在800℃-1000℃的温度下，在非还原的气氛下保温20-30分钟，然后自然冷却到室温，得到泡沫材料。本发明为综合利用高炉渣提供了一种节能、高效的途径，所生产的无机非金属泡沫材料及其制品具有色质稳定、抗磨、耐压、导热系数小、收缩率小和吸音、吸附、过滤性能优异的特性。
文档编号C04B38/02GK102249731SQ20101029306
公开日2011年11月23日 申请日期2010年9月27日 优先权日2010年9月27日
发明者于先进, 宫本奎, 明君, 李月云, 王清涛, 赵昕, 魏振侠 申请人:山东焦化集团有限公司, 山东理工大学