专利名称：一种工业固体废弃物的造块方法
技术领域：
本发明属于エ业固体废弃物综合利用技术领域，尤其涉及是ー种节能的，エ业固体废弃物的造块方法。
背景技术：
作为拥有十几亿人口的国家，近些年的经济高速增长使我国成了世界钢铁的生产和消费大国。钢产量的迅速增长带来了铁矿石需求量的増加，中国是资源稀缺国家，国内的铁矿石资源有限，已经满足不了钢铁生产的需求量，大量的铁矿石需求依靠进ロ来满足。我国钢铁业的发展带动了国际铁矿石价格的上涨。我国的钢铁企业在资源方面受制于人，昂贵国际的铁矿石价格成了钢铁企业沉重的负担。作为发展中国家，中国人均钢材消费水平 仍处于低位，人口的增长和城镇化是拉动钢材需求的两大驱动力，中国钢铁业仍有长期发展，中国对铁矿石需求仍将持续増加。我国钢铁、化工等行业快速发展为国家的经济建设奠定了坚强的基础，作出了巨大的贡献，但同时在钢铁、化工生产中产生了大量的エ业固体废弃物。エ业固体废弃物是指エ业生产过程产生的固体废弃物，也就是“エ业垃圾”，很可能含有重金属，大量的エ业固体废弃物未经过合理的处理不仅占用土地资源，还造成严重的大气污染、土壤污染和水资源污染，危害自然环境和人类健康，已成为一大社会公害。目前钢铁エ业固体废弃物中的炼钢渣多用作筑路材料，化工行业中的硫酸渣等由于难处理及对环境产生污染等原因没有得到很好的利用，堆弃的エ业固体废弃物浪费了宝贵的土地资源，对生态环境造成破坏，同时由于这些废渣中含有宝贵的铁、锰等金属元素和建筑材料，不加以合理利用也是对资源的巨大浪费。目前我国钢铁总产量已达到六亿吨，毎年产生的冶金渣达ー亿多吨。其中钢渣利用率较低，仅有20%左右。未得到利用的废渣长期堆放而未及时综合利用，一方面冶金渣逐渐失去活性难于再利用，另ー方面占用大量土地、严重污染环境。高炉冶炼过程中会产生瓦斯灰，高炉瓦斯灰是随高炉煤气携带出的原料粉尘及高温区激烈反应而产生的微粒经湿式或干式除尘而得到的エ业固体废物。一般含铁大于20%,含碳大于25%。除尘灰是钢铁行业高炉(包括COREX熔融还原)、转(电)炉生产冶炼过程中排放收集的各类除尘灰，经加湿处理后的灰尘。是钢铁行业的エ业固体废弃物之一。化工行业硫酸生产制备过程中会产生大量的エ业废物——硫酸渣，每生产It硫酸就排放It左右的硫酸渣泥。在我国，硫酸渣泥的利用率不足50%。除少量作为炼铁添加剂和水泥原料、制砖材料外，大部分的硫酸洛作为废弃物堆放，造成环境污染，影响エ农业生产，还危害人类健康。垃圾只是放错了地方的资源。如果能提取其中的有用元素，这些“エ业垃圾”就是资源。目前，摆在我们面前的问题是，我们要尽力降低资源消耗，最大限度地提高资源利用率、提高废弃资源回收利用率和减少环境污染。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种エ业固体废弃物的造块方法。利用上述含鉄工业废渣(泥)作为原料，通过人工造块方法生产型渣，使难以回收利用的エ业固体废弃物矿化改性，转变为可被重新利用的产品。成品型渣可以作为ー种含铁原料，用于生产改性渣和回收金属铁，实现了含鉄工业废渣的资源化，在一定程度上解决了钢铁企业的原料问题。本发明的目的是能过以下技术方案实现的。按照本发明的エ业固体废弃物的造块方法，其特征在于通过对エ业固体废弃物和高炉瓦斯灰原料的成分进行控制，调整原料中的ニ元碱度，使难以回收利用的エ业固体废弃物矿化改性，转变为可被重新利用的产品，具体方法是
1)以エ业固体废弃物为原料,配加高炉瓦斯灰制成配合料,所述的エ业固体废弃物为粒径6_以下的炼钢渣、冶金厂除尘灰和硫酸渣，所述的配合料应满足ニ元碱度(Ca0/Si02)在I. 6 I. 9，Si含量小于7%的要求，
2)将上述配合料加水混合成含水率约为7.5%的混合料，
3)将混合后的混合料在1120°C 1150°C的温度下点火，混合料中的碳燃烧提供热量，使粉末状的混合料生成液相，将物料颗粒粘结在一起，完成矿化成型过程，混合料变成块状的型渣，
4)完成矿化过程的型渣块温度在700 800°C，通过风冷进行降温处理，使温度降到120°C以下，最后对型渣进行粒度分级处理。所述的混合料中的固定碳占原料重量百分比的4 5 %。所述的高炉瓦斯灰含碳量C彡25%。所述的型渣粒度分级是在出厂前将粒度小于6mm的粉末分离出来，型渣粒度分级设备为振动筛，经过筛分实现型渣的粒度分级，筛出小于6_的粉末配入原料中重新进行造块，10 20mm的部分作为铺底料保护型渣成型设备；其余部分是成品型渣，作为生产改性渣和回收金属铁的原料。本发明的优点是
I)由于本发明用作原料的エ业固体废弃物自身含有一定的Fe、C和CaO，不需要在原料中添加任何焦粉和煤等固体燃料，也不需要添加石灰石、生石灰等熔剂，通过本发明提供的方法造块后型渣块，可以作为一种含铁原料，用于生产改性渣和回收金属铁，节约了大量的资源、能源和资金。2)通过本发明提供的方法，可获得高质量的型渣产品，保证型渣具备一定的冶金性能，能够满足其作为含铁原料的基本要求。3)每处理I. 6tエ业废渣可产生It型渣，使エ业废渣变“废”为“宝”，成为ー种资源可被重新利用，可以作为一种含铁原料，用于生产改性渣和回收金属铁，实现了含铁エ业废渣的资源化，在一定程度上解决了钢铁企业的原料问题。采用此方法生产型渣原料成本低，节省能源，符合循环经济的产业政策，并兼顾市场需求。同时将エ业废渣经过矿化改性，使废渣转化为受欢迎的建筑材料成为可能，也减轻了对生态环境的不利影响。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进ー步说明。按照本发明的エ业固体废弃物的造块方法，其特征在于通过对エ业固体废弃物和高炉瓦斯灰原料的成分进行控制，调整原料中的ニ元碱度，使难以回收利用的エ业固体废弃物矿化改性，转变为可被重新利用的产品，具体方法是
I)原料控制
采用エ业固体废弃物进行人エ造块，其中ー个重要环节是原料准备，对原料的粒度和成分进行控制，
采用本发明的方法进行人工造块所用的エ业固体废弃物要满足一定的粒度要求，尽管大部分エ业固体废弃物即エ业废渣(泥)的粒度很小，仍需要对原料的粒度进行控制，从而保证造块过程的顺利进行。所用原料的粒度，小于6mm的部分比例要在80%以上；
对エ业固体废弃物原料的成分进行控制，主要是“控硅”，在エ业固体废弃物矿化过程中，会优先形成硅酸钙，包括正硅酸钙、偏硅酸钙等，硅酸钙使型渣在降温过程中容易碎裂，因此要抑制废渣成型过程中硅酸钙的生成，这就要控制原料中“硅”的含量，把各种原料综合在一起，控制含硅量小于7%。具体做法是根据各种原料的含硅量，通过自动重量配料来实现。2)调整碱度
为了获得高质量的型渣产品，需要将各种エ业固体废弃物原料进行合理搭配，如炼钢渣、冶金厂除尘灰和硫酸渣等，主要是要保证原料的综合碱度。使配合料的ニ元碱度(CaO/SiO2)在I. 6 I. 9，这样才能保证型渣具备一定的冶金性能，能够满足其作为含铁原料的基本要求。具体做法是，首先要分析各种エ业固体废弃物的化学成分，根据成分确定其配比，通过自动重量配料来实现。在造块过程中，是需要“碳”来提供热源的，使エ业固体废弃物原料在一定温度下发生矿化反应。通过本发明的方法生产型渣，在原料中配加高炉瓦斯灰来提供热量，根据高炉瓦斯灰的含碳量，确定其配比，通过自动重量配料，使固定碳占原料的重量百分比为4 5%。控制好原料中的碳含量，可以保证造块过程中料层的透气性，提高矿化反应速度，保证型渣的产量。不需要在原料中添加任何焦粉和煤等固体燃料。3)混匀控水造粒
为了满足矿化成型エ艺的需要，需要对配好的各种废渣进行混匀，本发明采用机械方法对配好的原料进行混匀、造粒，在混匀过程中，根据原料的含水量，适当加水，使含水率约为7. 5%，形成ー种粒度、成份、水份分布均匀的混合料。保持原料合适的水份对废渣矿化成型至关重要，适宜的混合料水份有利于废渣进行造粒，提高料层透气性，保证废渣矿化过程顺利进行。水份过大，容易形成过湿层，増加料层阻力，反而会阻碍废渣矿化过程。因此，要使原料中的水份均匀、稳定，混合料含水量要控制在7. 5%左右。4)矿化成型矿化成型是包含许多物理化学变化的综合过程。混合料层上表面在1120°C 1150°C的温度下经过点火，其中的碳燃烧提供热量，在负压的作用下，空气至上而下穿过料层，使反应在混合料层中连续向下进行。混合料中会发生一系列物理、化学变化，这些变化包括
I>、混合料中碳的燃烧和废气与混合料的热交換；
2>、水分的蒸发及冷凝；
3>、碳酸盐的分解，燃料中挥发分的挥发；
4>、铁矿物的氧化、还原与分解；
5>、硫化物的氧化和去除；
6>、固相间的反应与液相生成；
7>、液相的冷却凝结和烧结矿的再氧化等。混合料中生成的液相冷却后将周围的物料颗粒粘接在一起，使散状的混合料固结成块，固结方式以液相粘结为主，固相固结起次要作用。经过上述过程，混合料的物理化学性能发生根本改变,完成了矿化成型过程。经过矿化过程，各种エ业废渣成为ー种外形不规则的、多孔状的、具有一定強度的块状物——型渣。经过矿化过程，エ业废渣的性能被改变，废渣料变成了ー种人造块矿。5)型渣降温
废渣成型后，型渣温度在700 800°C，需要对其进行降温处理，型渣温度要降到120°C以下才能便于运输和进行粒度分级处理。型渣降温方式为风冷，采用鼓风机将环境空气鼓入型渣料层，使空气与高温型渣接触，换热后使型渣温度下降。这种降温方法消耗的风量为每吨型渣2200 2400m3。6)型渣粒度分级
作为回收金属铁的原料，需要满足一定的粒度，型渣在破碎、转运过程中会产生大量的粉末，在出厂前要将粒度小于6mm的粉末分离出来。型渣粒度分级设备为环保振动筛，经过几段筛分实现型渣的粒度分级，筛出小于6mm的粉末配入原料中重新进行矿化成型；10 20mm的部分作为铺底料保护型渣成型设备；其余部分是成品型渣，作为生产改性渣和回收金属铁的原料。
权利要求
1.一种工业固体废弃物的造块方法，其特征在于通过对工业固体废弃物和高炉瓦斯灰原料的成分进行控制，调整原料中的二元碱度，使难以回收利用的工业固体废弃物矿化改性，转变为可被重新利用的产品，具体方法是 1)以工业固体废弃物为原料，配加高炉瓦斯灰制成配合料，所述的配合料应满足二元碱度(0&0/5102)在1.6 I. 9，Si含量小于7%的要求， 2)将上述配合料加水混合成含水率约为7.5%的混合料， 3)将混合后的混合料在1120°C 1150°C的温度下点火，混合料中的碳燃烧提供热量，使粉末状的混合料生成液相，将物料颗粒粘结在一起，完成矿化成型过程，混合料变成块状的型渣， 4)完成矿化过程的型渣块温度在700 800°C，通过风冷进行降温处理，使温度降到120°C以下，最后对型渣进行粒度分级处理。
2.根据权利要求I所述的工业固体废弃物的造块方法，其特征在于所述的工业固体废弃物为粒径6_以下的炼钢渣、冶金厂除尘灰和硫酸渣。
3.根据权利要求I所述的工业固体废弃物的造块方法，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.根据权利要求I所述的工业固体废弃物的造块方法，其特征在于所述的高炉瓦斯灰含碳量C ^ 25%。
5.根据权利要求I所述的工业固体废弃物的造块方法，其特征在于所述的型渣粒度分级是在出厂前将粒度小于6mm的粉末分离出来，型渣粒度分级设备为振动筛，经过筛分实现型渣的粒度分级，筛出小于6mm的粉末配入原料中重新进行造块，10 20mm的部分作为铺底料保护型渣成型设备；其余部分是成品型渣，作为生产改性渣和回收金属铁的原料。
全文摘要
本发明属于工业固体废弃物综合利用技术领域，一种节能型工业固体废弃物的造块方法，其特点是所用原料全部为炼钢渣、冶金厂除尘灰、硫酸渣等工业固体废弃物，通过在原料中配加高炉瓦斯灰来提供热量，使固定碳占原料的重量百分比为4～5％，在生产过程中不添加任何焦粉和煤等固体燃料。采用此方法生产型渣原料成本低，节省能源。成品型渣可以作为一种原料用于生产改性渣和回收金属铁，本发明使难以直接利用的炼钢渣、冶金厂除尘灰、硫酸渣等工业固体废弃物变“废”为“宝”，实现了工业固体废弃物的资源化，减轻给环境带来的负担。
文档编号C22B1/16GK102816923SQ20121033125
公开日2012年12月12日 申请日期2012年9月10日 优先权日2012年9月10日
发明者郑绥旭, 栾颖, 崔四荣, 韩伟, 林波帆, 刘青山 申请人:泰州振昌工业废渣综合利用有限责任公司, 中冶北方工程技术有限公司