Способ переработки металлургического шлака на основе кальция

 

Использование: переработка шлака на основе кальция. Сущность изобретения заключается в следующем: расплавляют и перемешивают в емкости жидким металлургическим шлаком щелочесодержащие породы, в массовом соотношении к жидкому шлаку в пределах 0,15 - 0,25 : 1 и с массовым содержанием щелочей в щелочесодержащей породе в виде суммы оксидов натрия и калий Na₃O и K₂O и кальцинированной соды Na₂CO₃ в пределах 0,2 - 0,3 : 1. 2 табл.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при переработке металлургического шлака в натриевый силикат.

Известны традиционно сложившиеся в практике металлургических предприятий технологические приемы по переработке металлургического шлака с получением наиболее массовой продукции - щебня для дорожного строительства (см. журнал информ-эко N 1, 1990, с.60, Мариупольская фирма "Эколог").

Однако широкому применению в дорожном строительстве металлургического шлака текущего выхода препятствует интенсивный известковый распад, обусловленный присутствующей в них свободной извести. Реагируя с влагой она превращается в продукты с повышенным удельным объемом, присутствие которых в основаниях дорог вызывает вспучивание и нарушение дорожного полотна.

Использование для этих целей отвальных шлаков стало возможным только после превращений, длящихся в обычных условиях от 2 до 3 лет, путем интенсивной объемной обработки текущего шлака водой при определенной его исходной температуре, характеризующейся началом аллотропических превращений. В результате период известкового распада шлака сократился, а степень силикатного распада осталась прежней.

Описанный способ переработки металлургического шлака не отвечает современным требованиям охраны окружающей среды, не оправданным трудозатратам и влажности обогащенного шлака.

Прототипом предлагаемого способа является способ переработки металлургического шлака путем обработки его расплава вибрацией при 1400-1500^оС (см. авт. св. N 1447903, кл. С 22 B 7/04 и С 22 B 5/00, 1988).

Данный способ не сокращает степени известкового и силикатного распада в шлаке.

Целью изобретения является переработка металлургического шлака в натриевый силикат для изготовления технического жидкого стекла и утилизация отходов.

Цель переработки металлургического шлака в натриевый силикат достигается путем расплава и перемешивания в емкости жидким металлургическим шлаком щелочесодержащих пород в массовом соотношении к жидкому шлаку в пределах 0,15-0,25: 1 и с массовым содержанием щелочей в щелочесодержащей породе в виде суммы сульфата натрия Na₂O, калия K₂O и кальцинированной соды Na₂CO₃ в пределах 0,2-0,3:1.

Переработка металлургического шлака в натриевый силикат достигается следующим образом.

Перед тем как сливать жидкий металлургический шлак на дно емкости загружают щелочесодержащую породу влажностью до 8% в массовом соотношении к жидкому шлаку, сливаемому в емкость, в пределах 0,15-0,25:1, например, фонолит или нефелин с химическим составом, в мас.%: Al₂O₃ = 8, Fe₂O₃ = 2,3, CaO + MоO = 1,5, K₂O = 8,9, Na₂O = =12, SiO₂ = 50, 100 кг которых заменяют 50 кг песка и 36 кг сульфата натрия или 27 кг кальцинированной соды.

При сливании в емкость жидкого шлака щелочесодержащая порода расплавится под воздействием высокой температуры и перемещается с металлургическим шлаком, имеющим следующий химический состав, мас.%: SiO₂ = 21, Al₂O₃ = 3,6, Fe₂O₃ = 8,4, FeO = = 10,3, MnO = 6,6, CaO = 40,2, MgO = 7,2.

В расплавленном состоянии остаточная окись кальция, не вошедшая в реакцию с кислотными окислами, и непрореагировавшие зерна кварца прореагируют с сульфатом натрия Na₂O, калия K₂O и кальцинированной содой Na₂CO₃.

Полученную таким способом прореагировавшую стекломассу, представляющую собой, главным образом, натриевый силикат Na₂O ˙ nSiO₂, двухкальциевый силикат 2CaO ˙ SiO₂, однокальциевый алюминат CaO ˙Al₂O₃, двухкальциевый феррит 2CaO˙ Fl₂O₃ выливают из чаши таким же образом, как жидкий шлак в приямок, где она, охлаждаясь, распадается на фракции.

Для получения технического жидкого стекла куски полученного натриевого силиката в количестве 500 кг загружают с водой 0,4 м³ в автоклав, куда под давлением 3-8 атм подается пар 140^оС, растворяющий натриевый силикат до сиропообразной консистенции плотностью 1,1-1,2 г/см³.

Полученное таким способом техническое жидкое стекло сливается из автоклава через решетчатое устройство, отделяющее нерастворимые включения, имеющиеся в шлаке, утилизация которых осуществляется по технологической схеме в качестве оборотных материалов.

Варианты возможного массового соотношения жидкого металлургического шлака и щелочесодержащей породы приведены в табл. 1 Варианты возможного массового содержания щелочей в щелочесодержащей породе приведены в табл. 2.

Эффективность предлагаемого способа достигается сокращением огромных финансовых затрат на ликвидацию имеющихся проблем в области нейтрализации отходов металлургического производства и охрану окружающей среды, а вместе с этим дополнительным получением металла, жидкого стекла и строительного материала.

Формула изобретения

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ШЛАКА НА ОСНОВЕ КАЛЬЦИЯ, включающий слив расплавленного шлака, отличающийся тем, что слив осуществляют на твердую щелочесодержащую породу при массовом соотношении ее и жидкого шлака в пределах 0,15 - 0,25 : 1, причем используют породу при массовом соотношении суммы содержания оксидов натрия Na₂O, калия K₂O и кальцинированной соды Na₂CO₃ в пределах 0,2 - 0,3 : 1.

РИСУНКИ

Рисунок 1