钢渣改性制备玻璃纤维原料的方法与流程

本发明属于钢渣回收技术领域，具体涉及钢渣改性制备玻璃纤维原料的方法。

背景技术：

钢渣来源于炼钢过程中矿石或精炼矿中的脉石和添加剂产生的化合物，是一种工业固体废物，常作为废物被抛弃，占用土地，污染环境；钢渣中含有硅，铁、铝等有用成分，搞好钢渣的综合开发利用，不仅可以节省资源、能源，还可以减少排渣占地和对环境的污染；钢渣现有技术主要做冶金原料(烧结熔剂、高炉或化铁炉熔剂)，用于建筑材料(生产水泥、碎石、细骨料)，其他用途(环境中污水处理、农业上)。寻找钢渣处理新方法，提高效率，实现资源的有效利用，具有明显的现实性意义。

技术实现要素：

本发明提供一种钢渣改性制备玻璃纤维原料的方法，利用已有氟硅酸和固体废物钢渣，将钢渣中原有的硅酸钙形式改性为caf2和sio2(原硅酸)，达到符合玻璃原料目的。具体技术方案为：

钢渣改性制备玻璃纤维原料的方法，各个原料按照以下配比，包括以下步骤：

(1)氟硅酸制备氟化铵副产白炭黑

在反应釜中加入质量浓度为10％-28％氨水20m³-25m³，在不断搅拌下缓慢加入质量浓度20％-40％氟硅酸9.5m³-12.5m³，控制30min-60min加完，用氨水控制终点溶液ph值7-8；

将反应物转入压滤机，收集滤液，滤液含氟化铵，逆流洗涤副产白炭黑六次，每次洗涤用水不超过1.2m³-2.3m³，前两次洗涤液与滤液合并使用，后四次继续洗涤；洗涤后的白炭黑过滤，过滤后通过螺旋送料机进入闪蒸机得到成品白炭黑；

(2)钢渣改性

在反应釜中加入质量浓度30％-40％的氟化铵溶液10m³-16m³，在不断搅拌下加入粉碎至120目的钢渣10t，不断搅拌反应3h后，过滤滤液，得钢渣改性滤液，留用回收氨气制备白炭黑；逆流洗涤改

性后的钢渣六次，洗涤滤液进入步骤(3)回收氨气制备白炭黑；

(3)洗涤滤液回收氟化铵循环使用和制备白炭黑

在反应釜中，将过滤所得钢渣改性滤液10m³，不断搅拌下缓慢加入10％-28％的氨水4m³-10m³，30min-60min加完，可得到1.0t沉淀白炭黑和含有33％的回收氟化铵溶液供循环第二步钢渣改性直接使用。将得到的白炭黑逆流洗涤，洗涤后的白炭黑进行过滤，然后通过螺旋送料机进入闪蒸机得到白炭黑成品；剩余滤液返回步骤(1)氟硅酸制备氟化铵副产白炭黑环节循环使用。

此法过程中物料中的硅质转化为有价白炭黑，钢渣中硅含量相应降低，需要后续补硅。如不需要制备白炭黑，也可以将步骤(2)钢渣改性和步骤(3)滤液回收氟化铵和制备白炭黑合并，钢渣改性与回收氟化铵可同时进行，即钢渣改性在不断搅拌下缓慢加入氨水中进行，此时物料中的硅质以白炭黑的形式进入钢渣补硅，无法回收制白炭黑。

本发明提供的钢渣改性制备玻璃纤维原料的方法，为钢渣再利用提供一种新的途径，利用已有氟硅酸和固体废物钢渣，将钢渣中原有的硅酸钙形式改性为caf2和sio2，用于制备玻璃纤维原料。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为逆流洗涤工艺示意图。

具体实施方式

结合实施例说明本发明的具体技术方案。

实施例1

如图1所示，钢渣改性制备玻璃纤维原料的方法，包括以下步骤：

(1)氟硅酸制备氟化铵副产白炭黑

在反应釜中加入28％氨水15m³，在不断搅拌下缓慢加入40％氟硅酸9.5m³，控制40min加完，注意控制终点溶液ph值7-8(如果ph值小于7用氨水中和至7-8)。

将反应物转入压滤机，收集滤液，此液体理论含33％的氟化铵25m³，用作下一步钢渣改性。逆流洗涤副产白炭黑六次，每次洗涤用水量2.0m³，前两次洗涤液与滤液合并使用，后四次继续洗涤。洗涤后的白炭黑，过滤后固相通过螺旋送料机进入闪蒸机得到成品白炭黑2.3t。

其中，逆流洗涤工艺如图2所示，原始被浸废物则与浸出液接触，而浸出贫化的废物与新鲜浸出剂接触，浸出剂与被浸废料运动方向相反，可较充分地利用浸出液中的剩余浸出剂，浸出液中目的组分含量高，浸出剂消耗量较小，但浸出速度较低，浸出时间较长，需较多的浸出段数，效率高，操作较麻烦。

逆流洗涤过程在压滤机中实现，每次用水量是固体量的0.5倍-1倍)，如30％氟硅酸9.5m³与25％氨水25m³反应，可得到不纯的含水白炭黑3t-6t，每次洗涤用水量2.0m³，前两次洗涤液与滤液合并使用，后四次继续用于下一批次白炭黑的洗涤。洗涤后的白炭黑，通过螺旋送料机进入闪蒸机得到白炭黑成品2.3t。前两次洗涤液剩余滤液4m³返回氟硅酸制备氟化铵副产白炭黑环节循环使用。

理想状态下，含55％氟化铵的3t-6t白炭黑第一次压滤后，含水量50％，含氟化铵0.58t，一次洗涤后，含氟化铵0.29t，六次洗涤后，含氟化铵0.009t，即六次洗涤后白炭黑中氟化铵含量0.4％。

(2)钢渣改性

在反应釜中加入33％的氟化铵溶液25m³，在不断搅拌下加入粉碎至120目的钢渣10t，不断搅拌反应3h后，过滤滤液，可得钢渣改性滤液8.3m³，留用回收氨气制备白炭黑。逆流洗涤六次，洗涤滤液留作下一步回收氨气制备白炭黑。

改性后的钢渣，也是经过六次洗涤，含有部分挥发性的氟化铵，在后续高温冶炼过程中存在挥发问题。如果洗十次，物料中氟化铵可以降为0.00056t。

(3)洗涤滤液回收氟化铵循环使用和制备白炭黑

在反应釜中，将过滤所得钢渣改性滤液8.3m³，不断搅拌下缓慢加入20％的氨水6m³，50min加完，可得到1.0t沉淀白炭黑和含有33％的回收氟化铵溶液供循环第二步钢渣改性直接使用。沉淀白炭黑过滤后闪蒸得到白炭黑成品。

此法过程中物料中的硅质转化为有价白炭黑，钢渣中硅含量相应降低，需要后续补硅。如不需要制备白炭黑，也可以将步骤(2)钢渣改性和步骤(3)滤液回收氟化铵和制备白炭黑合并，钢渣改性与回收氟化铵可同时进行，即钢渣改性在不断搅拌下缓慢加入氨水中进行，此时物料中的硅质以白炭黑的形式进入钢渣补硅，无法回收制白炭黑。

实施例2

如图1所示，钢渣改性制备玻璃纤维原料的方法，包括以下步骤：

(1)氟硅酸制备氟化铵副产白炭黑

在反应釜中加入25％氨水18t，在不断搅拌下缓慢加入30％氟硅酸12.5m³，控制40min加完，注意控制终点溶液ph值7-8(如果ph值小于7用氨水中和至7-8)。

将反应物转入压滤机，收集滤液，此液体理论含30％的氟化铵28m³，用作下一步钢渣改性。逆流洗涤副产白炭黑六次，每次洗涤用水量2.0m³，前两次洗涤液与滤液合并使用，后四次继续洗涤。洗涤后的白炭黑滤渣，通过螺旋送料机进入闪蒸机得到成品白炭黑2.3t。

其中，逆流洗涤工艺如图2所示，原始被浸废物则与浸出液接触，而浸出贫化的废物与新鲜浸出剂接触，浸出剂与被浸废料运动方向相反。

逆流洗涤过程在压滤机中实现，每次洗涤用水量2.0m³，前两次洗涤液与滤液合并使用，后四次继续用于下一批次白炭黑的洗涤。洗涤后的白炭黑，通过螺旋送料机进入闪蒸机得到白炭黑成品2.3t。前两次洗涤液剩余滤液4m³返回氟硅酸制备氟化铵副产白炭黑环节循环使用。理想状态下，六次洗涤后白炭黑中氟化铵0.009t。

(2)钢渣改性

在反应釜中加入30％的氟化铵溶液28m³，在不断搅拌下加入粉碎至120目的钢渣10t，不断搅拌反应3h后，过滤滤液，可得钢渣改性滤液10m³。逆流洗涤六次，洗涤滤液留作下一步回收氟化铵和制备白炭黑。

改性后的钢渣，也是经过六次洗涤，含有部分挥发性的氟化铵，在后续高温冶炼过程中存在挥发问题。如果洗十次，物料中氟化铵可以降为0.00056t。

(3)洗涤滤液回收氟化铵循环使用和制备白炭黑

在反应釜中，将过滤所得钢渣改性滤液10m³，不断搅拌下缓慢加入28％的氨水4.5m³，30min加完，可得到1.0t沉淀白炭黑和含有33％的回收氟化铵溶液供循环第二步钢渣改性直接使用。沉淀白炭黑洗涤过滤后进入闪蒸得到白炭黑成品。

此法过程中物料中的硅质转化为有价白炭黑，钢渣中硅含量相应降低，需要后续补硅。如不需要制备白炭黑，也可以将步骤(2)钢渣改性和步骤(3)滤液回收氟化铵和制备白炭黑合并，钢渣改性与回收氟化铵可同时进行，即钢渣改性在不断搅拌下缓慢加入氨水中进行，此时物料中的硅质以白炭黑的形式进入钢渣补硅，无法回收制白炭黑。