專利名稱：利用熔融爐渣生產泡沫材料的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無機非金屬材料領域，更具體地講，特別涉及一種利用熔融爐渣直接生產泡沫材料的方法。
背景技術：
鋼鐵冶金中的廢渣產量大、綜合利用難，已經開始嚴重危害環(huán)境、制約行業(yè)發(fā)展。 現(xiàn)在對這些廢渣的處理路線是1400-1600攝氏度的爐渣出爐后，用水冷卻(生產上謂之水淬)，然后撈渣、干燥、制粉，用于水泥生產，這個工藝只能處理部分廢渣，重要的是處理過程產生廢水、廢氣，高爐渣所含有的大量顯熱不僅被浪費，而且成為危害環(huán)境的因素。現(xiàn)在高爐渣綜合利用方面的生產和研究都是針對上述水淬后的廢渣，沒有辦法解決廢渣冷卻對新鮮水的消耗，不能很好的利用熔渣所含的熱能，而且產生二次廢物，也沒有能力消化所有廢渣。因此，亟待一種可以將大量爐渣變廢為寶的方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的之一是提供一種用熔融爐渣直接進行調質處理，加入發(fā)泡劑生產無機非金屬泡沫材料的方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種用熔融爐渣直接進行調質處理，在發(fā)泡劑的作用下生產無機非金屬泡沫材料制品的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種利用熔融爐渣生產泡沫材料的方法，所述方法包括的步驟有使熔融爐渣進入保溫調質池且將爐渣的溫度保持在1400°C -1500°C，根據(jù)將制備的產品的要求加入顏色調整劑和/或粘度調整劑來調整粘度和/或顏色；使從調質池出來的熔融爐渣進入發(fā)泡池，同時將發(fā)泡劑加入所述熔融爐渣中，且將發(fā)泡池內的熔融爐渣溫度控制在1250°C _1400°C，以進行發(fā)泡、成型；使發(fā)泡成型后的爐渣在800°C -1000°C 的溫度下，在非還原的氣氛下保溫20-30分鐘，然后自然冷卻到室溫，得到泡沫材料。在本發(fā)明的實施例中，所述熔融爐渣的成分可為10-40wt% Al203>5-25wt% MgO, 10-50wt% Si02U0-40wt% Ca0、0. l-5wt% TiO2,0. l-5wt% Fe0、0. l-5wt% MnO。在本發(fā)明的實施例中，粘度調整劑可為粘土、瓷土、磁石、陶土、長石和石英砂中的至少一種，其加入量為熔融爐渣加入量的3-10Wt%。顏色調整劑可為Ti、Cr、Ni、Cu、C0Je 的氧化物、含有所述氧化物的礦石粉末和工業(yè)廢料中的至少一種，其加入量為熔融爐渣加入量的0-5wt%。發(fā)泡劑可為碳酸鹽，其加入量為熔融爐渣加入量的3-5wt%。所述碳酸鹽可包括碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鈣鎂、含有碳酸鹽的其它礦物及它們的混合物。更具體地講，所述碳酸鹽可包括石灰石、白云石和菱鎂礦。在本發(fā)明的實施例中，在發(fā)泡成型步驟中，所述熔融爐渣可以先發(fā)泡再進入模具成型，或者在模具中直接發(fā)泡成型。在本發(fā)明的實施例中，所述熔融爐渣為冶金反應器中直接排放出的熔融爐渣，或者為重熔的爐渣。
具體實施例方式以下，將詳細描述根據(jù)本發(fā)明的實施例。本發(fā)明的實施例提供了一種利用熔融爐渣生產泡沫材料的方法，所述熔融爐渣的組成成分可為:10-40wt% Al203>5-25wt% Mg0U0-50wt% Si02U0-40wt% Ca0、0. l-5wt% TiO2,0. l-5wt% FeO.O. l-5wt% MnO0并且，所述熔融爐渣可為冶金反應器中直接排放出來的熔融爐渣，也可以為重新熔煉的爐渣。根據(jù)本發(fā)明的方法，可直接利用從高爐中排放出的熔融爐渣，既節(jié)省了熔化原料的能耗，又避免了高爐渣水淬冷卻的水資源消耗和二次廢物的產生。在該方法中，在保溫調質池內將熔融爐渣的溫度控制在1400°C -1500°C。根據(jù)將要生產泡沫產品的表觀密度(或者孔隙度)、顏色，可對熔融爐渣進行調質處理或不進行任何處理，其中，所述調質處理包括粘度和/或顏色的調整。更具體地講，粘度調整劑可為粘土、瓷土、磁石、陶土、長石和石英砂中的至少一種，其加入量為熔融爐渣加入量的3-10Wt% ；顏色調整劑可為Ti、Cr、Ni、Cu、Co Je的氧化物(例如TiO2、Cr2O3、Ni0、CuO、Cu2O、CoO、Fe0、Fe203等)、含有這些氧化物的礦石粉末和工業(yè)廢料中的至少一種，例如氧化鋁生產的廢渣(赤泥)，加入量為熔融爐渣加入量的0-5wt %。接下來，使調質池內的熔融爐渣進入發(fā)泡池，同時將發(fā)泡劑加入所述爐渣中且將發(fā)泡池內的爐渣溫度控制在1250°C -1400°C，以進行發(fā)泡成型。具體地講，發(fā)泡劑可為碳酸鹽，其加入量為熔融爐渣加入量的3_5wt %。具體地講， 所述碳酸鹽可包括碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鈣鎂、含有碳酸鹽的其它礦物及它們的混合物中的至少一種，例如，碳酸鈣、碳酸鎂、石灰石、白云石、菱鎂礦等。在發(fā)泡成型的過程中，可以先將熔融爐渣發(fā)泡，再進入模具成型；或者也可以使熔融爐渣直接在模具中發(fā)泡成型。然后，使發(fā)泡成型后的爐渣在800°C -1000°C的溫度下且在非還原的氣氛下保溫 20-30分鐘，然后自然冷卻降到室溫，得到所需的泡沫材料。此外，在該方法中，根據(jù)成型過程所使用的模具的大小和形狀，該方法可以利用熔融爐渣直接生產所需形狀的泡沫制品。下面將具體描述本發(fā)明的方法的實施例。實施例1在1500°C下向熔融爐渣中加入磁石，調整熔渣的粘度，其加入量為熔融爐渣加入量的10wt%。在實施例1中，不加顏色調整劑。然后，在1400°C下發(fā)泡，發(fā)泡劑為碳酸鈣， 其加入量為熔融爐渣加入量的5wt%。發(fā)泡后的制品在1000°C保溫20分鐘，自然冷卻到室溫。據(jù)需要可以制備密度0. 40g/cm3的泡沫材料。實施例2在1400°C下向熔融爐渣中加入粘土，調整熔渣的粘度，其加入量為熔融爐渣加入量的5wt%，加入顏色調整劑氧化鐵紅，其加入量為熔融爐渣加入量的5wt%。然后， 在1300°C下發(fā)泡，發(fā)泡劑為碳酸鎂，加入量為熔融爐渣加入量的5wt%。發(fā)泡后的制品在 800°C保溫30分鐘，自然冷卻到室溫。根據(jù)需要可以制備密度0. 41g/cm3的泡沫材料。實施例3
在1450°C下向熔融爐渣中加入二氧化鈦調整熔渣的粘度，其加入量為熔融爐渣加入量的3wt%，并且加顏色調整劑三氧化二鉻，其加入量為熔融爐渣加入量的3wt%。然后， 在1250°C下發(fā)泡，發(fā)泡劑為白云石，其加入量為熔融爐渣加入量的3wt%。發(fā)泡后的制品在 950°C保溫25分鐘，自然冷卻到室溫。根據(jù)需要可以制備密度0. 45g/cm3的泡沫材料。實施例4在1500°C下向熔融爐渣中加入二氧化鈦、石英砂，調整熔渣的粘度，其加入量為熔融爐渣加入量的6wt% (各3% )，并且加顏色調整劑三氧化二鉻，其加入量為熔融爐渣加入量的0.5wt%。然后，在1250°C下發(fā)泡，發(fā)泡劑為白云石，其加入量為熔融爐渣加入量的如丨％。發(fā)泡后的制品在950°C保溫25分鐘，自然冷卻到室溫。根據(jù)需要可以制備密度 0. 43g/cm3的泡沫材料。根據(jù)本發(fā)明實施例的利用熔融爐渣生產泡沫材料的方法有如下優(yōu)點1)為綜合利用高爐爐渣開創(chuàng)了一條節(jié)能、高效的途徑；2)直接利用高爐排放的熔融爐渣，既節(jié)省了融化原料的能耗，又避免了高爐渣水淬冷卻的水資源消耗和二次廢物的產生；3)所生產的無機非金屬泡沫材料及其制品具有色質穩(wěn)定、抗磨、耐壓、導熱系數(shù)小，吸音、吸附、過濾性能優(yōu)異的特性，其主要性能指標可以如下所示
權利要求
1.一種利用熔融爐渣生產泡沫材料的方法，其特征在于，所述方法包括的步驟有 熔融爐渣進入保溫調質池且將爐渣的溫度保持在1400°C -1500°C，根據(jù)將制備的產品的要求加入顏色調整劑和/或粘度調整劑來調整粘度和/或顏色；使從調質池出來的熔融爐渣進入發(fā)泡池，同時將發(fā)泡劑加入所述熔融爐渣中，且將發(fā)泡池內的熔融爐渣溫度控制在1250°C -1400°C，以進行發(fā)泡、成型；使發(fā)泡成型后的爐渣在800°C -1000°C的溫度下，在非還原氣氛下保溫20-30分鐘，然后自然冷卻到室溫，得到泡沫材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔融爐渣的成分為10-40wt%Al203、 5-25wt % Mg0U0-50wt% Si02U0-40wt% Ca0、0. l-5wt% TiO2,0. l-5wt % Fe0、0. l-5wt % MnO。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，粘度調整劑為粘土、瓷土、磁石、陶土、長石、石英砂和二氧化鈦中的至少一種，其加入量為熔融爐渣加入量的3-10wt%。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，顏色調整劑為Ti、Cr、Ni、CU、C0、!^的氧化物、含有所述氧化物的礦石粉末和工業(yè)廢料中的至少一種，其加入量為熔融爐渣加入量的 0-5wt%。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，發(fā)泡劑為碳酸鹽，其加入量為熔融爐渣的 3-5wt%。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述碳酸鹽包括碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鈣鎂、含有碳酸鹽的其它礦物及它們的混合物中的至少一種。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在發(fā)泡成型步驟中，所述熔融爐渣先發(fā)泡再進入模具成型，或者在模具中直接發(fā)泡成型。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔融爐渣為冶金反應器中直接排放出的熔融爐渣，或者為重熔的爐渣。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用熔融爐渣生產泡沫材料的方法，所述方法包括的步驟有使熔融爐渣進入保溫調質池且將爐渣的溫度保持在1400℃-1500℃，根據(jù)將制備的產品的要求加入顏色調整劑和/或粘度調整劑來調整粘度和/或顏色；使從調質池出來的熔融爐渣進入發(fā)泡池，同時將發(fā)泡劑加入所述熔融爐渣中，且將發(fā)泡池內的熔融爐渣溫度控制在1250℃-1400℃，以進行發(fā)泡、成型；使發(fā)泡成型后的爐渣在800℃-1000℃的溫度下，在非還原的氣氛下保溫20-30分鐘，然后自然冷卻到室溫，得到泡沫材料。本發(fā)明為綜合利用高爐渣提供了一種節(jié)能、高效的途徑，所生產的無機非金屬泡沫材料及其制品具有色質穩(wěn)定、抗磨、耐壓、導熱系數(shù)小、收縮率小和吸音、吸附、過濾性能優(yōu)異的特性。
文檔編號C04B38/02GK102249731SQ20101029306
公開日2011年11月23日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權日2010年9月27日
發(fā)明者于先進, 宮本奎, 明君, 李月云, 王清濤, 趙昕, 魏振俠 申請人:山東焦化集團有限公司, 山東理工大學