CN114105474A - 一种高炉熔渣与废弃药用玻璃协同处置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高炉熔渣与废弃药用玻璃协同处置方法，将高炉熔渣作为反应介质与基体材料，与药用玻璃进行协同处置：包括熔渣保温加热***、双流体雾化喷头；所述熔渣保温加热***包括电极升降装置，电极升降装置顶端轴向连接电极夹臂，电极夹臂边缘固定连接石墨电极；电极升降装置由驱动电机一齿轮驱动电极夹臂进行上下移动；熔渣保温加热***还包括倾动***，所述倾动***由驱动电机二齿轮驱动罐体使其倾动；所述双流体雾化喷头包括中间包、加热线圈和喷嘴体。通过药用玻璃对高炉熔渣进行调质，在充分利用熔渣显热的基础上，有效降低喷吹压力，在节能降耗的基础上显著提升产品附加值。

Description

一种高炉熔渣与废弃药用玻璃协同处置方法
技术领域
本发明属于工业固废和医疗固废协同处置及资源化利用技术领域，具体涉及一种高炉熔渣与废弃药用玻璃协同处置方法。
背景技术
高炉渣是钢铁生产流程中炼铁工序的主要副产品，出炉温度在1450℃以上，是一种蕴含大量高品质显热的二次资源。根据国家***统计数据，2019年我国生铁产量约8.08亿吨，按冶炼1吨生铁产生高炉渣350kg计算，高炉渣产生量高达2.8亿吨。目前我国高炉熔渣主要是水淬法处理，不仅不能回收高温余热，而且存在消耗大量淡水（水蒸发量1~1.5吨/吨渣）、易产生H2S等有毒气体的弊端。显热回收是炼铁工序节能降耗的突破口，而熔渣干法粒化技术被认为是显热回收的理想方式。在干法粒化过程中细化渣粒、提升渣珠品质，不但可以提高显热回收效率，还可以拓展粒化高炉渣的应用范围。
药用玻璃属于医疗废物中的感染性废物与损伤性废物，占医疗废物总量的12%左右。不同于有机类可燃性医疗废物可以完全焚烧成灰烬，药用玻璃经过高温灭菌消毒毁形后会形成残渣，填埋处理造成资源浪费与土地占用问题，因此它是亟需资源化处置的一类高危害废弃物。
根据《药用玻璃容器分类与应用指南》(征求意见稿)，药用玻璃包括石英玻璃、硼硅玻璃、铝硅玻璃、钠钙玻璃四类，而硼硅玻璃具有较高的化学稳定性和热稳定性，在药品包装中应用广泛，因此硼硅玻璃在药用玻璃中占比很大。而且出于安全性、遮光性、稳定性等考虑，当前的发展趋势是，将有越来越多的药用玻璃会升级为中（高）硼硅玻璃（B2O3含量不低于8%）。普通玻璃主要成分为SiO2，此外还有少量Na2O、CaO等，这都是可用于水泥等生产的主要原料；药用玻璃因其含部分B2O3，不能简单应用于建材领域，其资源化利用途径尚需深入研究。药用玻璃在成分上满足高炉渣调质剂的要求，其中的B2O3在渣中起到助熔剂的作用，能降低熔渣的黏度和熔化温度，改善熔渣的流动性，并且会增强熔渣的剪切变稀特性，B2O3对渣系产生的这些影响都使熔渣更容易粒化成渣珠。在对高炉熔渣调质的同时协同处理药用玻璃，控制并优化干法粒化过程，不但可以充分利用熔渣显热，扩充城市钢厂的社会功能，还可以与其他行业链接开发高附加值高炉渣产品，对我国钢铁工业节能减排和可持续发展具有积极的促进作用。
熔渣气淬粒化主要设备为雾化喷头，本发明中双流体雾化喷头主要结构详见《一种用于制备高炉渣基粉体的双流体雾化喷头》（ZL202120008114.6）。中间包位于喷嘴体上侧，包体外部为钢制外壳，内侧带保温耐火材料，用于缓冲熔渣并使其成为较细流股；双流体雾化喷头由沿喷嘴体径向均匀分布的6个拉瓦尔型喷孔组成，各喷孔与喷嘴体轴向夹角均为30°，拉瓦尔型喷孔以沿喷嘴体径向均匀形式排列，各喷孔圆心间夹角为60°。
发明内容
本发明的目的在于有效利用高炉熔渣显热协同处置医疗废物药用玻璃，提供一种高炉熔渣与废弃药用玻璃协同处置方法，在节能减排的基础上最大限度提升产品附加值。
本发明主要通过以下技术方案实现： 一种高炉熔渣与废弃药用玻璃协同处置方法，其中：将高炉熔渣作为反应介质与基体材料，与含有B2O3的药用玻璃进行协同处置：包括熔渣保温加热***、双流体雾化喷头；所述熔渣保温加热***包括电极升降装置，电极升降装置顶端轴向连接电极夹臂，电极夹臂边缘固定连接石墨电极；电极升降装置由驱动电机一齿轮驱动电极夹臂进行上下移动；熔渣保温加热***还包括倾动***，所述倾动***由驱动电机二齿轮驱动罐体使其倾动；所述双流体雾化喷头包括中间包、加热线圈、喷嘴体、和喷吹加料弯管；所述中间包通过支架座安装于喷嘴体正上方；所述加热线圈套设在喷嘴体自由端的外侧；中间包、支架座、喷嘴体和加热线圈同轴；所述喷吹加料弯管出口管设置在雾化喷头进渣口中心部位，进口管焊接于中间包上边缘，进口管连接气体或粉状发泡剂喷射装置。
采用高炉熔渣与废弃药用玻璃协同处置方法的步骤如下：
步骤一：将含有B2O3的药用玻璃作为调质剂与高炉熔渣进行混合，药用玻璃添加量为25%~50%；
步骤二：将步骤一中利用药用玻璃改性的高炉渣在罐体中进行补热；
步骤三：补热达到设定温度与时间，将调质高炉熔渣倾倒入双流体雾化喷头中；
步骤四：熔渣经过中间包缓冲由喷嘴体流出，同时被同轴同向的高速气体射流喷吹破碎，通过渣粒收集室收集得到玻璃微珠。
进一步的所述罐体外层为钢板外壳，内层为耐材内衬、罐体上部设置罐盖，罐盖中心开进渣口，罐体侧部开出渣口；罐体中心通过与倾动***连接固定于地面。
进一步的所述渣珠收集室位于双流体雾化喷头下侧，该渣珠收集室上端开口与喷嘴体出口相对。
进一步的加热温度1500℃。
进一步的保温时间60min。
进一步的气淬压力为0.4MPa。
进一步的药用玻璃添加量为35%。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明充分利用高炉熔渣显热，通过较低的补热量与较短的保温时间，达到利用药用玻璃改性高炉熔渣的目的，充分利用了固体废物，节约了资源。本发明提供的处理装置结构简单。同现有的流槽与粒化喷头结合的形式相比，由于双流体雾化喷头有加热功能，可有效保持熔渣温度，在很大程度上降低了能耗。
本发明聚焦目前跨行业典型固废耦合利用、协同处置问题，利用高炉熔渣提供了单独处理药用玻璃所需的高温环境，在高炉熔渣与废弃药用玻璃协同处置的过程中，还能有效降低高炉熔渣粒化处理所需的喷吹压力，有效避免了高炉熔渣与医疗废物药用玻璃在各自的处理处置过程中存在的附加值较低、浪费资源、污染环境等弊端，达到高炉熔渣与废弃药用玻璃协同处置的目的。
附图说明
图1为本发明实施例装置结构示意图；
图2为保温渣罐体结构正视图；
图3为双流体雾化喷头结构正视图；
图中：石墨电极1、电极升降装置2、罐体3、罐盖4、驱动电机一5-1、驱动电机二5-2、倾动***6、中间包7、渣粒收集室8、加热线圈9、喷嘴体10、出渣口11、进渣口12、钢板外壳13、耐材内衬14、喷吹加料弯管15。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细说明。
一种高炉熔渣与废弃药用玻璃协同处置方法，包括熔渣保温加热***、双流体雾化喷头；所述熔渣保温加热***包括电极升降装置2，电极升降装置顶端轴向连接电极夹臂，工作中电极夹臂由罐体侧方转至罐体正上方；电极夹臂边缘固定连接石墨电极1；电极升降装置由驱动电机一5-1齿轮驱动电极夹臂进行上下移动；，并可以通过进渣口下降至罐体内部； 熔渣保温加热***还包括倾动***6，所述倾动***由驱动电机二5-2齿轮驱动罐体3使其倾动；所述双流体雾化喷头包括中间包7、加热线圈9、喷嘴体10和喷吹加料弯管15；所述中间包通过支架座安装于喷嘴体正上方；所述加热线圈套设在喷嘴体自由端的外侧；中间包、支架座、喷嘴体和加热线圈同轴；所述喷吹加料弯管出口管设置在雾化喷头进渣口中心部位，进口管焊接于中间包上边缘，进口管连接气体或粉状发泡剂喷射装置，可以通过空压机实现气体或粉状发泡剂的喷射，喷射力度可以控制粒化渣珠的空心度，可用于空心玻璃微珠的生产；
所述罐体外层为钢板外壳13，内层为耐材内衬14、罐体上部设置罐盖，罐盖中心开进渣口12，罐体侧部开出渣口11；罐体中心通过与倾动***连接固定于地面。
所述渣珠收集室位于双流体雾化喷头下侧，该渣珠收集室上端开口与喷嘴体出口相对，用于收集从喷嘴排出的玻璃微珠。
采用所述高炉熔渣调质协同处置药用玻璃的方法步骤如下：
步骤一：将熔融高炉渣注入保温罐体3，根据药用玻璃成分，将其按总质量百分比25%~50%分批次加入保温罐体3中与高炉熔渣进行混合；
步骤二：启动电极升降装置，石墨电极由进渣口进入保保温罐体内部，关闭罐盖，将步骤一中利用药用玻璃改性的高炉渣在电弧加热的保温罐体中进行补热，使熔渣温度不低于1500℃，保温时间60min；
步骤三：补热达到设定温度1500℃与保温时间60min，打开罐盖，启动电极升降装置，将石墨电极由出渣口移动到罐体上方，启动倾动***，将调质高炉熔渣倾倒入双流体雾化喷头中；
步骤四：熔渣经过中间包缓冲由喷嘴体10喷孔流出，同时被高速同轴同向的气体射流喷吹破碎，气淬压力0.4MPa，通过渣粒收集室收集得到粒径大部分分布在1mm~5mm的玻璃微珠。
高炉渣与药用玻璃典型成分如表1所示。
表1 高炉渣和药用玻璃典型成分
Figure 313000DEST_PATH_IMAGE001
药用玻璃添加量25%、35%、50%时调质高炉渣成珠率及渣珠粒度分布分别如表2、表3和表4所示。
表2 添加25%药用玻璃的高炉渣成珠率及渣珠粒度分布
Figure 292457DEST_PATH_IMAGE002
表3 添加35%药用玻璃的高炉渣成珠率及渣珠粒度分布
Figure 541036DEST_PATH_IMAGE003
表4 添加50%药用玻璃的高炉渣成珠率及渣珠粒度分布
Figure 795300DEST_PATH_IMAGE004
在综合考虑玻璃微珠粒径及加热温度与保温条件下，药用玻璃添加量35%时调质高炉渣成珠效果最好。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，对本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高炉熔渣与废弃药用玻璃协同处置方法，其特征在于：将高炉熔渣作为反应介质与基体材料，与含有B2O3的药用玻璃进行协同处置：包括熔渣保温加热***、双流体雾化喷头；所述熔渣保温加热***包括电极升降装置（2），电极升降装置顶端轴向连接电极夹臂，电极夹臂边缘固定连接石墨电极（1）；电极升降装置由驱动电机一（5-1）齿轮驱动电极夹臂进行上下移动；熔渣保温加热***还包括倾动***（6），所述倾动***由驱动电机二（5-2）齿轮驱动罐体（3）使其倾动；所述双流体雾化喷头包括中间包（7）、加热线圈（9）、喷嘴体（10）和喷吹加料弯管（15）；所述中间包通过支架座安装于喷嘴体正上方；所述加热线圈套设在喷嘴体自由端的外侧；中间包、支架座、喷嘴体和加热线圈同轴；所述喷吹加料弯管出口管设置在雾化喷头进渣口中心部位，进口管焊接于中间包上边缘，进口管连接气体或粉状发泡剂喷射装置；
采用高炉熔渣与废弃药用玻璃协同处置方法的步骤如下：
步骤一：将含有B2O3的药用玻璃作为调质剂与高炉熔渣进行混合，药用玻璃添加量为25%~50%；
步骤二：将步骤一中利用药用玻璃改性的高炉渣在罐体中进行补热；
步骤三：补热达到设定温度与时间，将调质高炉熔渣倾倒入双流体雾化喷头中；
步骤四：熔渣经过中间包缓冲由喷嘴体流出，同时被同轴同向的高速气体射流喷吹破碎，通过渣粒收集室（8）收集得到玻璃微珠。
2.根据权利要求1所述的一种高炉熔渣与废弃药用玻璃协同处置方法，其特征在于：所述罐体外层为钢板外壳（13），内层为耐材内衬（14）、罐体上部设置罐盖，罐盖中心开进渣口（12），罐体侧部开出渣口（11）；罐体中心通过与倾动***连接固定于地面。
3.根据权利要求1所述的一种高炉熔渣与废弃药用玻璃协同处置方法，其特征在于：所述渣珠收集室位于双流体雾化喷头下侧，该渣珠收集室上端开口与喷嘴体出口相对。
4.根据权利要求1所述的一种高炉熔渣与废弃药用玻璃协同处置方法，其特征在于：加热温度1500℃。
5.根据权利要求1所述的一种高炉熔渣与废弃药用玻璃协同处置方法，其特征在于：保温时间60min。
6.根据权利要求1所述的一种高炉熔渣与废弃药用玻璃协同处置方法，其特征在于：气淬压力为0.4MPa。
7.根据权利要求1所述的一种高炉熔渣与废弃药用玻璃协同处置方法，其特征在于：药用玻璃添加量为35%。
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Application publication date: 20220301

Assignee: Beijing Haoyuan Keyi Technology Co.,Ltd.

Assignor: NORTH CHINA University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Contract record no.: X2023980037887

Denomination of invention: A Collaborative Disposal Method for Blast Furnace Slag and Waste Medical Glass

Granted publication date: 20220408

License type: Common License

Record date: 20230711