способ переработки металлургического шлака на основе кальция

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.

Описание изобретения к патенту

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.