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廢舊玻璃應用在焖渣系統作爲尾渣改良性的前景分析
http://www.abbgo.com 2019-08-09 15:41:27 冶金渣與尾礦

  在柳鋼目前實施工業垃圾分類回收處置的過程,産生一定量的廢舊玻璃,處理難度較大,大部分廢舊玻璃制品還是通過生活垃圾的處理渠道解決,爲能做好資源回收利用的工作,作者就目前本公司涉及的工藝作一個前景分析及應用可行性探究。

  1、玻璃回收及處置情況

  廢舊玻璃爲一種再生資源,如果放棄回收而直接當原生垃圾處理,不僅有危害環境的風險,同時也是一種資源的浪費。廢舊玻璃産生于工業企業生産過程和居民日常生産過程,我國現能將少量玻璃回收利用,其余都是被填埋。目前廢舊玻璃大多當生活垃圾處理,處理成本較大。由于玻璃的物相較穩定,難于降解,填埋過程會占用大量場地,有色玻璃中含有的重金屬還存在遷移、汙染土壤和地下水的風險。我國每年産生的廢舊玻璃約有1100萬噸,占固體廢物總量的5%左右,且每年都在增加。廢玻璃往往被劃入低值廢棄物,其回收利用的意願並不強烈,再利用的方法可分爲直接回用和間接作爲原料、燃料使用。現在國際上,大部分廢舊玻璃應用于建築工業中,如混凝土材料的骨料、瀝青路面鋪設等,還有部分應用于農業。而我國玻璃回收利用起步較晚,目前只回收完整的酒瓶、罐頭瓶,有些回收的廢玻璃只是用來生産再生小平拉玻璃,隨著這些廠的關閉,玻璃的回收利用更加難開展。

  目前我國玻璃回收利用網絡非常不完善,再利用的途徑也比較少,如果按照每年玻璃産生量占比5%計,僅柳鋼每年産生的廢舊玻璃就有300噸左右,但是回收利用率爲零,這就不難看出玻璃回收實施性低及回收行業的艱難。

  2、玻璃種類及理化性能分析

  簡單的分類則分爲平板玻璃和特種玻璃,在日常生産中及工業應用上,接觸較多的都是平板玻璃,主要有鋼化玻璃、磨砂玻璃、噴砂玻璃、壓花玻璃、夾絲玻璃等。

  玻璃(即二氧化硅)是非晶體,無固定的熔點,只有融程。在600-800℃,開始軟化,溫度越高,流動性越好。鉛玻璃的軟化點爲500℃,石英玻璃的軟化點爲1600℃。一般玻璃可以用爐火變軟,拉玻璃絲。煤氣噴燈火焰溫度能達1300℃,酒精噴燈能達1000℃。普通玻璃主要成分大致爲CaO∶Na2O∶6SiO2,它是磷酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅熔合在一起的物質。因此,普通的酒精燈就足以使玻璃軟化。除普通玻璃外,還有以硼酸鹽、磷酸鹽、氟化物爲主的特種玻璃。

  制玻璃時,原料略高于1200℃時熔化,冷卻以後即又形成玻璃。

  3、鋼渣熱焖工藝介紹(工藝流程見圖1)

  在焖渣系統處理過程,剛從爐體傾倒的渣溫高達1600℃,即使在靜置4個小時後,液態渣渣溫仍然有1200℃。爲保證焖渣過程的安全性,該工藝的焖渣初溫控制在1200℃以下,在焖渣之前有4-6小時的靜置時間。經焖渣系統出來的尾渣主要由水泥廠協同處置,現活性還不能大量的滿足水泥廠的要求。一般來說,激發粉體活性的方法常用的則是機械法,即通過磨機改善粉體細度來提高粉體活性。然而經此工藝處理的尾渣易磨性能還比較差。

  4、利用廢舊玻璃提高鋼渣尾渣易磨性分析

  行業分析,水泥熟料中的主要礦物相是硅酸二鈣、硅酸三鈣,其莫氏硬度小于5,而鋼渣中含有的薔薇輝石、鐵酸鹽、RO相等礦物相莫氏硬度約爲5-7,因而鋼渣的易磨性遠遠低于水泥熟料。

  爲了提高鋼渣易磨性以促進其在水泥行業的應用及節能,不少學者都開展了相關研究。周雲等[1]嘗試用粉煤灰作爲改性劑對鋼渣進行高溫調質,得到了顯著改善;吳六順[2]等將SiO2作爲改性劑加入鋼渣中發現,隨SiO2加入量增加,鋼渣中鐵酸鈣量減少,渣的易磨性也得到逐漸改善。

  鋼渣中大量富鐵相的存在是導致鋼渣易磨性差的主要原因。顆粒大的單質鐵可以經磁選分離,而無磁性的FeO、Fe2O3和小部分單質鐵在磁選後依然存在于尾渣中。

  由以上分析可知,借助合理的改質工藝可使鋼渣的易磨性得到改善。因玻璃的主要成分爲SiO2,普通玻璃裏還含有少量Na2O和CaO,普通玻璃的化學組成是Na2SiO3、CaSiO3、Na2O·CaO·6SiO2等,鋼渣原料其化學成分如表1。

  從此前參考文獻的分析中得出,鋼渣液態渣出渣溫度達到1600℃,靜置4-6小時後溫度仍然有1200℃,將玻璃搗碎後,放置于空渣罐的底部,在煉鋼出渣的狀態下,高溫足使玻璃呈熔融態物質,符合試驗條件。在投入一定量的廢舊玻璃後,形成易磨性較好的硅酸二鈣(2CaO·SiO2),在鋼渣成分中,硅酸二鈣相(2CaO·SiO2)物質的易磨性遠好于鐵酸二鈣相(2CaO·Fe2O3)物質。

  5、結論

  廢舊玻璃的回收處置問題已經刻不容緩,而鋼渣處理目前來說還存在成本較高、活性低等問題,如果能利用廢舊玻璃改善鋼渣的易磨性能,不僅減少了廢舊玻璃對環境的影響,更能爲鋼渣加工及水泥企業減少能源消耗,鋼渣在易磨性改善後磨出的粉體活性也將得到有效提高,應用更廣泛。

  參考文獻:

  [1]周雲,劉會斌,董元篪,等.鋼渣改性對其易磨性影響的試驗研究[J].中國冶金,2010(11).

  [2]周六順,周雲,王珏,等.二氧化硅改性鋼渣易磨性的研究[J].煉鋼,2014(2).

  [3]徐美君.國際國內廢玻璃的回收與利用[J].建材發展導向,2007(3)

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