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废旧玻璃应用在焖渣系统作为尾渣改良性的前景分析
2019-08-09 09:29作者:陆宗峰 来源:冶金渣与尾矿 1227
在柳钢目前实施工业垃圾分类回收处置的过程,产生一定量的废旧玻璃,处理难度较大,大部分废旧玻璃制品还是通过生活垃圾的处理渠道解决,为能做好资源回收利用的工作,作者就目前本公司涉及的工艺作一个前景分析及应用可行性探究。

1玻璃回收及处置情况
 
废旧玻璃为一种再生资源,如果放弃回收而直接当原生垃圾处理,不仅有危害环境的风险,同时也是一种资源的浪费。废旧玻璃产生于工业企业生产过程和居民日常生产过程,我国现能将少量玻璃回收利用,其余都是被填埋。目前废旧玻璃大多当生活垃圾处理,处理成本较大。由于玻璃的物相较稳定,难于降解,填埋过程会占用大量场地,有色玻璃中含有的重金属还存在迁移、污染土壤和地下水的风险。我国每年产生的废旧玻璃约有1100万吨,占固体废物总量的5%左右,且每年都在增加。废玻璃往往被划入低值废弃物,其回收利用的意愿并不强烈,再利用的方法可分为直接回用和间接作为原料、燃料使用。现在国际上,大部分废旧玻璃应用于建筑工业中,如混凝土材料的骨料、沥青路面铺设等,还有部分应用于农业。而我国玻璃回收利用起步较晚,目前只回收完整的酒瓶、罐头瓶,有些回收的废玻璃只是用来生产再生小平拉玻璃,随着这些厂的关闭,玻璃的回收利用更加难开展。
 
目前我国玻璃回收利用网络非常不完善,再利用的途径也比较少,如果按照每年玻璃产生量占比5%计,仅柳钢每年产生的废旧玻璃就有300吨左右,但是回收利用率为零,这就不难看出玻璃回收实施性低及回收行业的艰难。

2玻璃种类及理化性能分析
 
简单的分类则分为平板玻璃和特种玻璃,在日常生产中及工业应用上,接触较多的都是平板玻璃,主要有钢化玻璃、磨砂玻璃、喷砂玻璃、压花玻璃、夹丝玻璃等。
 
玻璃(即二氧化硅)是非晶体,无固定的熔点,只有融程。在600-800℃,开始软化,温度越高,流动性越好。铅玻璃的软化点为500℃,石英玻璃的软化点为1600℃。一般玻璃可以用炉火变软,拉玻璃丝。煤气喷灯火焰温度能达1300℃,酒精喷灯能达1000℃。普通玻璃主要成分大致为CaO∶Na2O∶6SiO2,它是磷酸钠、硅酸钙和二氧化硅熔合在一起的物质。因此,普通的酒精灯就足以使玻璃软化。除普通玻璃外,还有以硼酸盐、磷酸盐、氟化物为主的特种玻璃。
 
制玻璃时,原料略高于1200℃时熔化,冷却以后即又形成玻璃。

3钢渣热焖工艺介绍(工艺流程见图1)
 
在焖渣系统处理过程,刚从炉体倾倒的渣温高达1600℃,即使在静置4个小时后,液态渣渣温仍然有1200℃。为保证焖渣过程的安全性,该工艺的焖渣初温控制在1200℃以下,在焖渣之前有4-6小时的静置时间。经焖渣系统出来的尾渣主要由水泥厂协同处置,现活性还不能大量的满足水泥厂的要求。一般来说,激发粉体活性的方法常用的则是机械法,即通过磨机改善粉体细度来提高粉体活性。然而经此工艺处理的尾渣易磨性能还比较差。

钢渣热焖工艺介绍

4利用废旧玻璃提高钢渣尾渣易磨性分析
 
行业分析,水泥熟料中的主要矿物相是硅酸二钙、硅酸三钙,其莫氏硬度小于5,而钢渣中含有的蔷薇辉石、铁酸盐、RO相等矿物相莫氏硬度约为5-7,因而钢渣的易磨性远远低于水泥熟料。
 
为了提高钢渣易磨性以促进其在水泥行业的应用及节能,不少学者都开展了相关研究。周云等[1]尝试用粉煤灰作为改性剂对钢渣进行高温调质,得到了显著改善;吴六顺[2]等将SiO2作为改性剂加入钢渣中发现,随SiO2加入量增加,钢渣中铁酸钙量减少,渣的易磨性也得到逐渐改善。
 
钢渣中大量富铁相的存在是导致钢渣易磨性差的主要原因。颗粒大的单质铁可以经磁选分离,而无磁性的FeO、Fe2O3和小部分单质铁在磁选后依然存在于尾渣中。
 
由以上分析可知,借助合理的改质工艺可使钢渣的易磨性得到改善。因玻璃的主要成分为SiO2,普通玻璃里还含有少量Na2O和CaO,普通玻璃的化学组成是Na2SiO3、CaSiO3、Na2O·CaO·6SiO2等,钢渣原料其化学成分如表1。

钢渣原料其化学成分

从此前参考文献的分析中得出,钢渣液态渣出渣温度达到1600℃,静置4-6小时后温度仍然有1200℃,将玻璃捣碎后,放置于空渣罐的底部,在炼钢出渣的状态下,高温足使玻璃呈熔融态物质,符合试验条件。在投入一定量的废旧玻璃后,形成易磨性较好的硅酸二钙(2CaO·SiO2),在钢渣成分中,硅酸二钙相(2CaO·SiO2)物质的易磨性远好于铁酸二钙相(2CaO·Fe2O3)物质。

5结论
 
废旧玻璃的回收处置问题已经刻不容缓,而钢渣处理目前来说还存在成本较高、活性低等问题,如果能利用废旧玻璃改善钢渣的易磨性能,不仅减少了废旧玻璃对环境的影响,更能为钢渣加工及水泥企业减少能源消耗,钢渣在易磨性改善后磨出的粉体活性也将得到有效提高,应用更广泛。

参考文献:
 
[1]周云,刘会斌,董元篪,等.钢渣改性对其易磨性影响的试验研究[J].中国冶金,2010(11).
 
[2]周六顺,周云,王珏,等.二氧化硅改性钢渣易磨性的研究[J].炼钢,2014(2).
 
[3]徐美君.国际国内废玻璃的回收与利用[J].建材发展导向,2007(3)

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