CN114163131A - 一种高钛轻质保温材料及其生产工艺 - Google Patents

一种高钛轻质保温材料及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高钛轻质保温材料及其生产工艺，属于钒钛磁铁矿高炉渣处理技术领域。其包括以下步骤：钒钛磁铁矿高炉渣进行保温处理后，再降温再保温后，静置分层处理，取上层清液经散热处理和防粘渣处理后以旋转抛冷的方式制得高钛轻质保温材料。本发明得到高品质的高钛轻质保温材料，堆积密度为500～800kg/m3，产品粒度≤28mm，铁含量≤1％，内含水份≤4％，具有轻质、吸音、保温等良好性能，可应用于民用建筑的墙面保温隔热砂浆、轻质砂浆、轻集料混凝土砌块的轻细骨料，以及屋面和楼地面保温隔热填充材料，市场前景广阔。

Description

一种高钛轻质保温材料及其生产工艺
技术领域
本发明涉及钒钛磁铁矿高炉渣处理技术领域，具体涉及一种高钛轻质保温材料及其生产工艺。
背景技术
我国西南攀西地区蕴藏着极其丰富的钒钛磁铁矿，钒钛磁铁矿在高炉冶炼过程中产生大量的TiO2含量高达15～25％的钒钛磁铁矿高炉渣，也称高钛型高炉渣。重庆大学在上世纪七八十年代就深入开展了高钛型高炉渣用作水泥混合材的技术研究，发现在水泥中只能添加8％～10％的高炉渣，且不能生产高标号的水泥，究其原因是其中以钙钛矿、富钛辉石和钛辉石等矿物组成存在的钛，导致高钛型高炉渣的化学活性低，所以就无法像其他普通铁矿石冶炼渣一样可以大量用于水泥行业，因此，钒钛磁铁矿高炉渣是业内公认的“呆渣”。
长期以来，钒钛磁铁矿高炉渣的处理方式主要是采用热泼缓冷方式形成一种具有一定强度的石质材料--高钛重矿渣，然后通过机械设备的破碎、除铁、筛分等工序生产渣砂、碎石等建筑材料，其渣处理时间长、生产工序繁杂、占地面积大、产品价格低廉，导致企业始终处于高成本低利润的生产经营状况。
目前已有的利用高温液态高钛型高炉渣生产膨珠玻化微珠的试验线，通过该试验线虽然能够生产出膨珠玻化微珠产品，但是产量较低，主要是因为该试验线的接渣槽在受渣流渣的过程中会不断的粘渣硬化堵塞流渣通道，被迫停机待槽内的固态渣冷却后人工清除才能恢复生产。而且经检测，所生产的膨珠玻化微珠产品含铁率很难控制在1％以下，堆积密度也很难控制在800kg/m3以下，市场接受度不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种高钛轻质保温材料及其生产工艺，以解决现有膨珠玻化微珠产品质量无法满足更高要求的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种高钛轻质保温材料的生产工艺，包括以下步骤：
(1)保温：将钒钛磁铁矿高炉渣在1380～1400℃保温；
(2)降温再保温：完成保温处理后，钒钛磁铁矿高炉渣降温至900～1100℃，后再保温；
(3)分层：钒钛磁铁矿高炉渣经降温再保温处理后，静置分层，取上层清液；
(4)生产：对经散热处理和防粘渣处理后的上层清液以旋转抛冷的方式制得高钛轻质保温材料。
在本发明中，高钛轻质保温材料实质上为无机膨胀玻化微珠。钒钛磁铁矿高炉渣，其表面被一层有金属光泽的黄色致密泡沫状固体包裹，有部分的孔隙和孔洞；在其外表面和内部之间还存在一层灰黑色的致密层，表面光洁，几乎没有孔洞；通过SEM照片中可观察到球形颗粒均匀分布在其中；内里为深灰色的多孔疏松状固体，表面粗糙，嵌布有银白色的固体。其主要化学成分大致包括：CaO 20～30％、SiO2 20～30％、TiO2 15～25％、Al2O3 5～18％、MgO 5～12％、Fe2O3 2～6.8％、V2O5 0.1～1％。主要矿相是钙钛矿、攀钛透辉石、镁铝尖晶石、富钛透辉石和碳氮化钛。
在钒钛磁铁矿高炉渣中含有高TiO2，是无机膨胀玻化微珠很好的材料。通过前期的保温以及后期再降温，并通过静置分层的方式使悬浮在高温液态渣中的含铁粒子完全沉底，并取上层清液，这样就能最大限度降低含铁率，在生产步骤中，上层清液以旋转抛冷的方式抛出，急速冷却过程中急冷过程中的半凝固状态的高炉渣击碎并沿抛物线方向抛甩至空中，在空气、水的作用下，高炉渣进一步膨化、冷却形成固体颗粒状的高钛轻质保温材料。得到高品质的高钛轻质保温材料，具有化学稳定性好，具有质量轻、防火、保温隔热等良好性能，可应用于工业和民用建筑的墙面保温隔热砂浆、轻质砂浆、轻集料混凝土砌块的轻细骨料，以及屋面和楼地面保温隔热填充材料，市场前景广阔。
进一步地，步骤(1)中保温的时间为2～4h。
进一步地，步骤(2)中再保温的时间为3～5h。
进一步地，步骤(3)中降温速度为10～25℃/0.5h。
进一步地步骤(5)中散热处理的步骤包括：上层清液通过翻罐流入到流渣槽中与水对流散热；其中，翻罐的条件为：流出量29～30t/h，翻罐角度小于80°。
进一步地步骤(5)防粘渣处理的步骤包括：对经散热处理后的上层清液进行喷淋冲渣。
进一步地进行喷淋时出水量为58～60t/h。
进一步地步骤(5)中旋转抛冷的转速为280～350r/min。
本发明还提供了通过上述的高钛轻质保温材料的生产工艺制得的高钛轻质保温材料。
进一步地，所述高钛轻质保温材料，其堆积密度为500～800kg/m3，产品粒度≤28mm，铁含量≤1％，内含水份≤4％。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明利用钒钛磁铁矿高炉渣中含有高TiO2，是无机膨胀玻化微珠很好的材料。通过前期的保温以及后期再降温，并通过静置分层的方式使悬浮在高温液态渣中的含铁粒子完全沉底，并取上层清液，这样就能最大限度降低含铁率，在生产步骤中，上层清液以旋转抛冷的方式抛出，急速冷却过程中急冷过程中的半凝固状态的高炉渣击碎并沿抛物线方向抛甩至空中，在空气、水的作用下，高炉渣进一步膨化、冷却形成固体颗粒状的高钛轻质保温材料。得到高品质的高钛轻质保温材料，堆积密度为500～800kg/m3，产品粒度≤28mm，铁含量≤1％，内含水份≤4％，具有轻质、吸音、保温等良好性能，可应用于民用建筑的墙面保温隔热砂浆、轻质砂浆、轻集料混凝土砌块的轻细集料，以及屋面和楼地面保温隔热填充材料，市场前景广阔。
2、本发明的生产工艺，对设备要求低，占地面积小，结构紧凑，高炉渣冷却粒化周期短，能连续性长时间工作，可以100％地将钒钛磁铁矿高炉渣制成高钛轻质保温材料。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的高钛轻质保温材料的产品实物图。
具体实施方式
以下结合实施例及附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1：
本实施例的高钛轻质保温材料的生产工艺，包括以下步骤：
(1)保温：将钒钛磁铁矿高炉渣在1300℃保温处理4h；
(2)降温再保温：完成保温处理后，钒钛磁铁矿高炉渣以速度为10℃/0.5h降温至900℃，保温处理5h；
(3)分层：钒钛磁铁矿高炉渣经降温再保温处理后，静置分层，取上层清液；
(4)生产：上层清液通过翻罐流入到流渣槽中与水对流散热，翻罐的的流出量控制在29t/h，翻罐角度75°；再对上层清液用出水量为58t/h进行喷淋冲渣的防粘渣处理，最后上层清液以280r/min的转速进行旋转抛冷的方式制得高钛轻质保温材料。
本实施例的高钛轻质保温材料的生产工艺制得的高钛轻质保温材料，堆积密度为752kg/m3，产品粒度≤28mm，铁含量<0.5％，内含水份3％。
实施例2：
本实施例的高钛轻质保温材料的生产工艺，包括以下步骤：
(1)保温处理：将钒钛磁铁矿高炉渣在1450℃保温处理3h；
(2)降温再保温：完成保温处理后，钒钛磁铁矿高炉渣以速度为15℃/0.5h降温至1000℃，保温处理4h；
(3)分层：钒钛磁铁矿高炉渣经降温再保温处理后，静置分层，取上层清液；
(4)生产：上层清液通过翻罐流入到流渣槽中与水对流散热，翻罐的的流出量控制在30t/h，翻罐角度45°；再对上层清液用出水量为59t/h进行喷淋冲渣的防粘渣处理，最后上层清液以320r/min的转速进行旋转抛冷的方式制得高钛轻质保温材料。
本实施例的高钛轻质保温材料的生产工艺制得的高钛轻质保温材料，堆积密度为650kg/m3，产品粒度≤28mm，铁含量0.5％，内含水份4％。
实施例3：
本实施例的高钛轻质保温材料的生产工艺，包括以下步骤：
(1)保温：将钒钛磁铁矿高炉渣在1500℃保温处理2h；
(2)降温再保温：完成保温处理后，钒钛磁铁矿高炉渣以速度为25℃/0.5h降温至1100℃，保温处理3h；
(3)分层：钒钛磁铁矿高炉渣经降温再保温处理后，静置分层，取上层清液；
(4)生产：上层清液通过翻罐流入到流渣槽中与水对流散热，翻罐的的流出量控制在30t/h，翻罐角度25°；再对上层清液用出水量为60t/h进行喷淋冲渣的防粘渣处理，最后上层清液以350r/min的转速进行旋转抛冷的方式制得高钛轻质保温材料。本实施例的高钛轻质保温材料的生产工艺制得的高钛轻质保温材料，堆积密度为540kg/m3，产品粒度≤28mm，铁含量0.9％，内含水份3.5％。
试验例
本试验例的高钛轻质保温材料的生产工艺，包括以下步骤：
(1)装有高温液态高钛型高炉渣的渣罐罐车在渣场铁路停车区静置保温后，降温处理再保温，在此期间渣罐罐内的上层液态高炉渣遇冷空气自然凝固结壳，罐内高温高炉渣的渣温始终保持在900～1100℃，悬浮在液态高炉渣中的含铁粒子完全沉底，罐内中上层95％以上的液态高炉渣的铁含率不超过1％，该部分液态高炉渣均可用于生产高钛轻质保温材料；
(2)将上述静置沉铁完成的渣罐罐车运输至翻渣道；
(3)对罐车渣罐的翻罐电机通电，启动正翻转开关使其逐渐翻罐，翻罐到一定程度后罐内的高温液态渣冲破硬壳沿渣罐檐口流出并流入渣坑内，表明破渣壳成功，此时启动反翻转开关使罐口回正朝上，翻罐电机断电；
(4)将破壳后的渣罐运输至高钛轻质保温材料生产线处；高钛轻质保温材料生产线，包括：电脑自动化控制***、翻罐***、中空箱式流渣槽、高速细水喷淋***、高速旋转抛冷设备等设备设施；
(5)启动高速旋转抛冷设备、高速细水喷淋***的设备电源，打开电脑并将设备切换至自动化控制状态，通过电脑控制使高速旋转抛冷设备的转速稳定调整范围为280～320r/min，通过电脑控制使高速细水喷淋***喷淋管出水总流量调整范围为58～60t/h。
其中，高速细水喷淋***，包括：出水管电动闸阀、管道离心泵、电磁流量计、压力变送器、喷淋管，其中喷淋管为DN65的镀锌管，镀锌管上有两排错位布置的出水孔，孔径3mm，孔距20mm；
启动翻渣***的设备电源，通过电脑自动控制启动翻罐正翻转，使出渣流量稳定在29～30t/h，并设置最大翻罐角度为80°以防止罐底含铁渣翻出影响产品质量。高温液态渣沿渣罐檐口处逐渐流出并流入流渣槽，流入流渣槽内的高温液态渣与喷淋管流出的高速细水流充分混合并开始急速冷却，进而流入高速旋转抛冷设备，该设备将仍处于急冷过程中的半凝固状态的高炉渣击碎并沿抛物线方向抛甩至空中，在空气、水的作用下，高炉渣进一步膨化、冷却形成固体颗粒状的高钛轻质保温材料，最终落入集料坑内。
翻罐达到80°，电脑自动停止翻罐正翻转并自动切换至反翻转使渣罐回正到0°，关闭水源，切断高钛轻质保温材料生产线所有设备电源，将空罐罐车移走为下一批生产做准备。
经过大批量的产品检测，该高钛轻质保温材料堆积密度仅为500～800kg/m3，产品粒度≤28mm，铁含量≤1％，内含水份≤4％，完全满足产品指标要求，如图1所示。并且具有质量轻、防火、保温隔热等良好性能，可应用于民用建筑的墙面保温隔热砂浆、轻质砂浆、轻集料混凝土砌块的轻细集料，以及屋面和楼地面保温隔热填充材料。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高钛轻质保温材料的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)保温：将钒钛磁铁矿高炉渣在1380～1400℃保温；
(2)降温再保温：完成保温处理后，钒钛磁铁矿高炉渣降温至900～1100℃，后再保温；
(3)分层：钒钛磁铁矿高炉渣经降温再保温处理后，静置分层，取上层清液；
(4)生产：对经散热处理和防粘渣处理后的上层清液以旋转抛冷的方式制得高钛轻质保温材料。
2.根据权利要求1所述的高钛轻质保温材料的生产工艺，其特征在于，步骤(1)中保温的时间为2～4h。
3.根据权利要求1所述的高钛轻质保温材料的生产工艺，其特征在于，步骤(2)中再保温的时间为3～5h。
4.根据权利要求1-3任一项所述的高钛轻质保温材料的生产工艺，其特征在于，步骤(2)中降温速度为10～25℃/0.5h。
5.根据权利要求4所述的高钛轻质保温材料的生产工艺，其特征在于，步骤(4)中散热处理的步骤包括：上层清液通过翻罐流入到流渣槽中与水对流散热；其中，翻罐的条件为：流出量29～30t/h，翻罐角度小于80°。
6.根据权利要求4所述的高钛轻质保温材料的生产工艺，其特征在于，步骤(4)防粘渣处理的步骤包括：对经散热处理后的上层清液进行喷淋冲渣。
7.根据权利要求6所述的高钛轻质保温材料的生产工艺，其特征在于，进行喷淋时出水量为58～60t/h。
8.根据权利要求4所述的高钛轻质保温材料的生产工艺，其特征在于，步骤(4)中旋转抛冷的转速为280～350r/min。
9.采用权利要求1-8任一项所述的高钛轻质保温材料的生产工艺制得的高钛轻质保温材料。
10.根据权利要求9所述的高钛轻质保温材料，其特征在于，所述高钛轻质保温材料，其堆积密度为500～800kg/m3，产品粒度≤28mm，铁含量≤1％，内含水份≤4％。
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