Изобретение относится к области переработки твердых отходов, в частности мартеновских шлаков металлургического производства, в пористые теплоизоляционные стекломатериалы для строительной индустрии и при производстве фильтрующих материалов.
Известен способ получения стекломатериалов из золошлаковых отходов (/1/ Патент Российской Федерации N 2052400), заключающийся в том, что в шихте следующего состава, мас.%:
SiO2 - 13 - 75
Al2O3 - 5 - 26
CaO - 9 - 54
Fe2O3 - 1 - 24
MdO - 2 - 6
Na2O - 0,1 - 1
K2O - 0,2 - 1
SO3 - 0,1 - 0,6
TiO2 - 0,2
C - 1 - 2
увеличивают содержание углерода до 3 - 8 мас.%, плавят в восстановительной среде, а затем полученный расплав "термоударом" охлаждают до образования стекломатериала. Таким способом достигается более полное извлечение железа и других переходных металлов из золошлаковых отходов и восстановление оксида кальция в карбид кальция, который на стадии "термоудара" вследствие разложения в воде образует газовую среду, способствующую получению стекломатериала с высокой пористостью. Это позволяет использовать их в качестве теплоизоляционных материалов. Однако наличие восстановительной атмосферы при плавлении способствует восстановлению сульфатной серы, содержащейся в золошлаковых отходах, до сульфидной, что при осуществлении "термоудара" контактированием с водой приводит к образованию сероводорода (вследствие гидролиза сульфидов), который накапливается в порах стекломатериала. Кроме того, непрореагировавшие с водой сульфиды являются потенциальными источниками сероводорода, поскольку при воздействии атмосферных водяных паров или другого источника влаги они гидролизуются с выделением сероводорода. Таким образом, эмиссия сероводорода из пористых стекломатериалов снижает их эксплуатационные качества и возможности применения в качестве строительных материалов.
В известном способе получения пористых материалов (/2/ RU N 2114797 С. 1 в шихте следующего состава, мас.%:
SiO2 - 45,0 - 60,0
CaO - 20,3 - 40,0
Al2O3 - 1,5 - 15,0
MgO - 1,0 - 5,0
Fe2O3 - 5,0 - 9,0
MnO - 4,0 - 18,0
SO3 - 0,1 - 3,0
Na2O - 0,4 - 0,6
K2O - 0,3 - 0,8
TiO2 - 0,1 - 0,2
доводят содержание углерода до 3 - 8 мас.%, плавят в восстановительной среде, а охлаждение "термоударом" осуществляют в водном растворе солей цинка, который связывает образовавшийся сероводород в нерастворимый сульфид цинка. Содержание оксида марганца в шихте способствует частичному перераспределению серы в металл.
Данный способ выбран в качестве прототипа по максимальному совпадению существенных признаков.
В процессе восстановительной плавки происходит перераспределение серы между оксидной и металлической фазами. Известно (/3/ Комплексная переработка силикатных отходов. Алма-Ата: Наука, 1985, 172 с., /4/ Теория металлургических процессов. М.: Металлургия, 1989, 392 с.), что понижение основности оксидной фазы снижает содержание серы в ней за счет перераспределения ее в металл. В частности, в металлургических шлаках за счет образования карбида кальция, восстановления оксидов железа происходит не полное перераспределение серы в металл, что не гарантирует снижения эмиссии сероводорода из полученных по способу /2/ стекломатериалов.
В основу заявленного изобретения положена задача разработки способа получения пористых стекломатериалов из мартеновских шлаков с низкой эмиссией сероводорода с тем, чтобы расширить возможности их применения в качестве строительных и фильтрующих материалов.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения пористых стекломатериалов из мартеновских шлаков, заключающемся в том, что в шихте следующего состава, мас.%:
SiO2 - 20 - 25
CaO - 25 - 40
Al2O3 - 2 - 8
MgO - 7 - 15
MnO - 5 - 10
FeO - 12 - 18
Fe2O3 - 3 - 5
P2O5 - 0,3 - 0,7
Na2O - 0,3 - 0,5
K2O - 0,15 - 0,5
TiO2 - 0,2 - 0,5
SO3 - 0,05 - 0,09
доводят содержание углерода до 3 мас.% и плавят в восстановительной среде, затем силикатную часть расплава охлаждают в режиме "термоудара". Согласно изобретению содержание оксида кремния в шихте доводят до массового отношения SiO2/CaO, равного 1 - 2.
Сущность заявляемого способа заключается в том, что восстановление закиси железа, образование карбида кальция и алюминия в процессе восстановительной плавки, наличие P2O5 в силикатной части расплава, а также разубоживание шихты кремнеземом приводит к существенному понижению основности силикатной части расплава и перераспределению серы в металл. При охлаждении силикатной части расплава в полученном пористом теплоизоляционном материале эмиссии сероводорода не наблюдается.
Нижепредлагаемый способ получения пористых стекломатериалов из мартеновских шлаков поясняется конкретными примерами его осуществления.
Пример 1.
500 г мартеновских шлаков состава, мас.%:
SiO2 - 24,1
CaO - 29,9
Al2O3 - 7,4
MgO - 12,5
MnO - 7,9
FeO - 13,5
Fe2O3 - 3,1
P2O5 - 0,5
TiO2 - 0,5
Na2O - 0,36
K2O - 0,15
SO3 - 0,09
плавят в восстановительной среде при температуре 1580 - 1610oC в течение 1 часа. Затем полученную силикатную часть расплава охлаждают отливом в воду. При этом происходит вспенивание расплава. Полученный материал с насыпной плотностью 580 кг/м3 помещают в сосуд и измеряют эмиссию сероводорода, которая равна 0,002 мг/м3.
Пример 2.
В 500 г мартеновских шлаков состава, мас.%:
SiO2 - 23,0
CaO - 29,0
Al2O3 - 7,0
MgO - 12,0
MnO - 7,9
FeO - 13,5
Fe2O3 - 3,0
P2O5 - 0,5
TiO2 - 0,2
NaO2 - 0,46
K2O - 0,35
SO3 - 0,09
вводят 3 мас. % углерода и доводят отношение SiO2/CaO до 1,1, плавят в восстановительной среде при температуре 1580 - 1610oC в течение 1 часа. Затем полученную силикатную часть расплава охлаждают отливом в воду. При этом происходит вспенивание расплава. Полученный материал с насыпной плотностью 75 кг/м3 помещают в сосуд и измеряют эмиссию сероводорода, которая не обнаруживается.
Пример 3.
В 500 г мартеновских шлаков состава, аналогичного примеру 2, доводят отношение SiO2/CaO до 1,2, вводят углерод, плавят и охлаждают аналогично примеру 2, полученный материал с насыпной плотностью 100 кг/м3 помещают в сосуд и измеряют эмиссию сероводорода, которая не обнаруживается.
Пример 4.
В 500 г мартеновских шлаков состава, аналогичного примеру 2, доводят отношение SiO2/CaO до 1,42, вводят углерод, плавят и охлаждают аналогично примеру 2. Полученный материал с насыпной плотностью 72 кг/м3 помещают в сосуд и измеряют эмиссию сероводорода, которая не обнаруживается.
Пример 5.
В 500 г мартеновских шлаков состава, аналогичного примеру 2, доводят отношение SiO2/CaO до 1,5, вводят углерод, плавят и охлаждают аналогично примеру 2. Полученный материал с насыпной плотностью 45 кг/м3 анализируют аналогично примеру 2. Эмиссия сероводорода не обнаружено.
Пример 6.
В 500 г мартеновских шлаков состава, аналогичного примеру 2, доводят отношение SiO2/CaO до 2, вводят углерод, плавят и охлаждают аналогично примеру 2. Полученный материал с насыпной плотностью 80 кг/м3 анализируют аналогично примеру 2. Эмиссии сероводорода не обнаружено.
Пример 7.
В 500 г мартеновских шлаков состава, аналогичного примеру 2, доводят отношение SiO2/CaO до 2,5, вводят углерод, плавят аналогично примеру 2. Полученный расплав имеет большую вязкость и исключает возможность охлаждения его в режиме "термоудара".
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ СТЕКЛОМАТЕРИАЛОВ ИЗ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ШЛАКОВ | 1996 |
|
RU2114797C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ СТЕКЛОМАТЕРИАЛОВ ИЗ НЕРУДНОГО СЫРЬЯ | 2001 |
|
RU2211811C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ СТЕКЛОМАТЕРИАЛОВ | 2013 |
|
RU2537304C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ СТЕКЛОМАТЕРИАЛОВ ИЗ НЕФЕЛИНОВЫХ ШЛАМОВ | 1997 |
|
RU2146234C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ СТЕКЛОМАТЕРИАЛОВ ИЗ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ | 1995 |
|
RU2104976C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО СТЕКЛОМАТЕРИАЛА С НИЗКИМ СОДЕРЖАНИЕМ МАРГАНЦА ИЗ БЕДНЫХ И ВЫСОКОФОСФОРИСТЫХ МАРГАНЦЕВЫХ РУД | 2007 |
|
RU2365546C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО СТЕКЛОМАТЕРИАЛА ИЗ РЕДКОМЕТАЛЬНЫХ РУД | 2013 |
|
RU2533511C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОСИЛИКАТА | 2012 |
|
RU2524585C2 |
Способ переработки замасленной окалины | 2021 |
|
RU2772777C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРСТЕРИТОВОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ДУНИТОВ | 2007 |
|
RU2369581C2 |
Использование: для изготовления теплоизоляционных стекломатериалов. Способ получения из мартеновских шлаков пористых стекломатериалов с насыпной плотностью 45 - 100 кг/м3 включает составление шихты, состоящей из окислов SiO2, CaO, Al2O3, MgO, Fe2O3, Na2O, K2O, TiO2, FeO, MnO, P2O5. Затем доводят содержание SiO2 в шихте до массового отношения SiO2/CaO, равного 1 - 2, плавят в восстановительной среде, а затем силикатную часть расплава охлаждают в режиме "термоудара". В полученном стекломатериале нет эмиссии сероводорода. Техническая задача изобретения: расширение возможности применения мартеновских шлаков в качестве строительных и фильтрующих материалов.
Способ получения пористых стекломатериалов с насыпной плотностью 45 - 100 кг/м3 из мартеновских шлаков путем плавления шихты, включающей SiO2, CaO, Al2O3, MgO, Fe2O3, Na2O, K2O, TiO2, SO3, MnO в восстановительной среде, причем перед плавлением содержание углерода доводят до 3 мас.%, и последующего охлаждения силикатной части расплава в режиме "термоудара", отличающийся тем, что шихта дополнительно содержит FeO, Р2О5, а содержание оксида кремния в шихте доводят до массового отношения SiO2/CaO, равного 1 - 2, при следующем содержании компонентов, мас.%:
SiO2 - 20 - 25
CaO - 25 - 40
Al2O3 - 2 - 8
MgO - 7 - 15
MnO - 5 - 10
FeO - 12 - 18
Fe2O3 - 3 - 5
Р2О5 - 0,3 - 0,7
Na2O - 0,3 - 0,5
K2O - 0,15 - 0,5
TiO2 - 0,2 - 0,5
SO3 - 0,05 - 0,09
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ СТЕКЛОМАТЕРИАЛОВ ИЗ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ШЛАКОВ | 1996 |
|
RU2114797C1 |
СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ПЕНОСТЕКЛА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 1992 |
|
RU2109700C1 |
US 4347326 A, 30.08.82 | |||
DE 3314797 A1, 25.10.84 | |||
Оптический индикатор | 1975 |
|
SU661240A1 |
Авторы
Даты
1999-06-27—Публикация
1998-07-20—Подача