Способ грануляции доменного шлака Советский патент 1992 года по МПК C04B5/02 

Изобретение относится к области производства строительных материалов, б частности к производству активных добавок к вяжущим.

Известен способ грануляции доменного шлака, включающий обработку шлакового расплава в водном растворе активатора с последующим охлаждением. В качестве активатора используют 20-50%-ный водный раствор алунита.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ грануляции доменного шлака, включающий слив шлакового расплава-в водный раствор щелочного активатора с плотностью 1,12-1,20 г/см3 и значением водородного показателя рН 11-12. В качестве щелочного активатора используют осадки центральных очистительных сооружений хлорной металлургии титана, магния, кремния и германия.

Недостатками этого способа грануляции доменного шлака являются высокие материальные и энергетические затраты на подготовку водного раствора активатора, низкие размолоспособность и гидравлическая активность шлака, высокое выделение в атмосферу соединений серы.

Целью изобретения является снижение материальных и энергетических затрат на подготовку водного раствора активатора, повышение размолоспособности, гидравлической активности шлака, снижение выделения в атмосферу соединений серы.

Кислые стоки хлорной металлургии содержат взвешенные вещества в количестве 61-67 мг/л, сухой остаток 22175-22245 мг/л. В состав кислых стоков входят, мг/л:

HCI20420-20460

МдО240-252

ТЮ2558-584

Ре20з68,1-88,4

СиО4,6-5,6

Cla34.9-36,2

F28,2-8,7

СаСОз235-267

л

)2

133-159

238-259

182-208

148-173

16,8-25,0

8,55-9,28

7,42-7,90

6,24-6,58

1,54-2,47

33,2-35,8

28,3-31,8

10,7-12,8

0,15-0,25

31,7-33,9

2440-2527

Нейтрализованные стоки, полученные осле обработки кислых стоков известкоым молоком, содержат взвешенные вещетва в количестве 15483-15912 мг/л, сухой статок 25486-25632 мг/л В состав нейтраизованных стоков входят, мг/л:

МдО33,8-60,6

TiOa25,3-32,4

РеаОз0,47-0,64

СиО0,14-0,17

CI20.1-0.2

F23,6-4,0

СаО+Са(ОН)23080-7100

А 20з25,2-30,8

SI0232,4-36,1

У2Оэ0,19-0,25

Мп020,09-0,11

ТЭ2050,08-0,1

ZrO20,12-0,17

N02050,007-0,01

5е2Оз0,002-0,003

СгОз0,37-0,42

Сумма хлоридов и гипохлоритов кальция, ка/1ия, натрия, кремния. алюминия, железа, титана, магния, марганца, меди, ванадия,тантала циркония, ниобия,селена, хрома 11200-14800

В нейтрализованных кислых стоках хлорной металлургии резко возрастает коичество взвешенных веществ, представляющих собой мелкодисперсные частицы соединений хлора с кремнием, алюминием, железом, кальцием, магнием и др. и являющихся активными катализаторами процесса кристаллизации при грануляции. Соединения хлора способствуют выделению минералогических фаз, обладающих повышенной гидравлической способностью.

Свободные оксид и гидроксид кальция, образующиеся в процессе нейтрализации, активно связывают серу с образованием

сульфатов и сульфидов кальция, играющих роль возбудителей активности шлака.

Пример. Процесс грануляции осуществлялся следующим образом. Кислые стоки хлорной металлургии, поставщиком которых является Запорожский титаномагниевый комбинат, нейтрализовали известковым молоком со средним содер- жанием СаОН 106 г/л, доставляли 0 потребителю, которым является завод За- порожсталь и сливали в гранбассейн. Нейтрализованные стоки имели плотность 1,12-1,2 г/см3.

Жидкий шлак с температурой 1400- 5 1450°С из ковшей через приемные воронки сливали в гранбассейн. Время слива 3-5 мин. Погружаясь в нейтрализованные стоки, струи расплавленного шлака гранулируются, образуя мелкие зерна и одно- 0 временно вспучиваются. Газовая фаза, вызывающая поризацию гранул шлака, многокомпонентная по составу, формируется из собственных газов шлака и продуктов взаимодействия серы с гидроокисью кальция, а 5 также кислорода воздуха, оксида кальция и железа.

В процессе грануляции нейтрализованные стоки хлорной металлургии в гранбас- сейнах постоянно пополняли по мере 0 испарения влаги. Гранулированный шлак, полученный таким способом, имел влажность 15-20%.

Предлагаемым способом было получено три партии гранулированного доменного 5 шлака. Для проведения сравнительных испытаний доменного шлака была получена одна партия, гранулированная в водном растворе осадков ЦОС хлорной металлургии титана, магния, кремния и германия. Были 0 получены также две партии доменного шлака, гранулированные в стоках, нейтрализованных при избытке (партия 1) и при недостатке (партия 5) известкового молока. В процессе грануляции всех шести пар- 5 тий отбирались пробы газовых выбросов. После грануляции все партии доменного шлака подвергали помолу до удельной поверхности 3135 см2/г.

Из молотого шлака были изготовлены 0 образцы 10x10x10 мм, которые были подвергнуты испытаниям на прочность.

Результаты сравнительных испытаний и анализа проб газовых выбросов приведены в таблице.

5 Из таблицы видно, что предел прочности на сжатие и изгиб имеет самое высокое значение у доменного шлака, гранулированного в стоках нейтрализованных при соотношении кислые стоки/известковое молоко 22,5:1, что свидетельствует о самой высокой

гидравлической активности шлаков этих партий. Как следствие, возросла прочность вяжущих, в которых используются эти шлаки.

Концентрация соединений серы в газовых выбросах снизилась по сравнению с концентрацией при гранулировании доменного шлака в водном растворе осадков ЦОС в 1,5-2 раза.

Из таблицы видно также, что существенно снизились материальные и энергетические затраты на приготовление щелочного активатора.

Использование способа грануляции доменного шлака обеспечит по сравнению с известным способом, принятым в качестве прототипа, следующие преимущества:

снижение выделения в атмосферу соединений серы в 1,5-2 раза;

повышение гидравлической активности доменного гранулированного шлака;

повышение размолоспособности доменного гранулированного шлака;

повышение прочности вяжущих, использующих доменные шлаки, гранулированные предлагаемым способом;

снижение материальных затрат на приготовление щелочного активатора;

снижение энергетических затрат как у поставщика нейтрализованных стоков хлорной металлургии,так и у потребителя;

утилизацию кислых стоков хлорной ме- таллургии. что позволяет не только улучшить экологическую обстановку, но с максимальной1 пользой использовать элементы, входящие в состав кислых стоков, для легирования шлака, а затем при его ис- пользовании для изготовления вяжущих и этих вяжущих;

снижение расхода технической воды.

Формула изобретения

Способ грануляции доменного шлака

путем слива шлакового расплава в водный раствор щелочного активатора с плотно- стью 1,12-1,20 г/см3 и последующего охлаждения, отличающийся тем, что, с целью

снижения материальных и энергетических затрат на подготовку водного раствора активатора, повышения размолоспособности, гидравлической активности шлака и снижения выделения в атмосферу соединений серы, в качестве водного раствора щелочного активатора используют кислые стоки хлорной металлургии, предварительно нейтрализованные известковым молоком при соотношении кислые стоки:известковое молоко20:1 -25:1.

Сущность изобретения: сливают шлаковый расплав в водный раствор щелочного активатора с плотностью 1,12-1,20 г/см3 и охлаждают. В качестве водного раствора щелочного активатора используют кислые стоки хлорной металлургии, предварительно нейтрализованные известковым молоком при соотношении кислые стоки/известковое молоко 20:1-25:1. 1 табл.

Кислые стоки хлорной

металлургии, нейтрали