[发明专利]一种黄磷炉渣制备泡沫型材的方法

说明书

本发明涉及一种黄磷炉渣制备泡沫型材的方法，包括：将磷矿、硅石和碳质还原剂按照二氧化硅和三氧化二铝的总质量与氧化钙和氧化镁的总质量的比值为0.80～0.90，碳过量系数为1.00～1.07进行黄磷生产，获得五氧化二磷含量为0.7～1.5％的黄磷熔渣；通过熔融料出口小套组件实现黄磷熔渣连续出渣，采用自动排渣集气塔水淬黄磷熔渣，得到高潜在活性黄磷炉渣，同时收集连续而稳定的饱和水淬蒸气，再将高潜在活性黄磷炉渣烘干后球磨得到高潜在活性黄磷炉渣粉末；制备轻质料浆；成型养护；切割拆模；蒸压养护。本发明的高潜在活性黄磷炉渣提高了泡沫型材的早期和后期强度，降低了生产成本，实现了黄磷炉渣、黄磷熔渣显热和黄磷尾气的规模化资源综合利用和环保治理。

技术领域

本发明涉及冶金化工和建材技术领域，特别是涉及一种黄磷炉渣制备泡沫型材的方法。

背景技术

黄磷炉渣是电炉法生产黄磷的副产物。每生产1t黄磷副产炉渣7.5～11.8t。现有的黄磷电炉大多数采用熔渣间断自流出渣，经磷铁沉降后，直流入水淬池水淬。其数量、化学组成与所用炉料及配比有关，氧化钙含量47％～52％，二氧化硅含量40％～43％，三氧化二铝含量2％～8％，氧化镁含量0.80％～2.5％，三氧化二铁含量0.3％～0.9％，五氧化二磷含量0.80％～3.5％，氟含量1％～3％。经岩相分析，主要为β-2CaO·SiO₂和5Ca·Al₂O₃，并含有透明玻璃体和多孔结构，能被酸直接分解，相对密度约2.89，松散状态含水量为1％～10％时，堆密度为800～1000kg/m³。

黄磷熔渣按传统方法水淬时，每吨熔渣产生的水蒸汽超过1000m³，且四处弥散，造成严重的环境污染和视觉污染。所获得的黄磷炉渣粒径普遍在1～5mm，玻璃质含量一般低于或接近85％，五氧化二磷残留量一般为1.50％～3.5％，是低活性矿渣，特别是三氧化二铝的含量低，难以生成水化硫酸铝钙，无论用于水泥熟料添加料还是用作混凝土集料(骨料，下同)和掺和料，都会导致混凝土凝固时间长，早期强度低，从而限制了黄磷炉渣的使用。目前，除部分用于生产矿渣水泥和矿渣微粉外，绝大部分均以尾矿库堆存，成为各级政府和环保部门头疼的固体废物。

据相关统计，我国现有电炉法黄磷生产装置392台(套)，装机规模394.7万KVA，生产能力191.40万t/a，实际产量约80万t/a，副产黄磷炉渣约800万t/a。

传统的泡沫砖或砌块，是在水泥、集料、掺合料、外加剂与水拌和的混合料中引入泡沫，形成轻质料浆，经浇注成型再蒸压养护而成。集料又称骨料，有天然集料和人造集料之分，前者如碎石、卵石、浮石、天然砂等；后者如煤渣、矿渣、陶粒、膨胀珍珠岩等。掺和料是为了改善混凝土性能，节约用水，调节混凝土强度等级，在混凝土拌合时掺入天然的或人工的能改善混凝土性能的粉状矿物质。掺合料可分为活性掺合料和非活性掺合料。活性矿物掺合料本身不硬化或者硬化速度很慢,但能与水泥水化生成的氧化钙起反应,生成具有胶凝能力的水化产物,如粉煤灰,粒化高炉矿渣粉,沸石粉,硅灰等。非活性矿物掺合料基本不与水泥组分起反应,如石灰石,磨细石英砂等材料。常用的混凝土掺合料有粉煤灰、粒化高炉矿渣、火山灰类物质。尤其是粉煤灰、超细粒化电炉矿渣、硅灰等应用效果良好。

黄磷炉渣作为集料和掺和料用于生产泡沫砖或砌块(或其它型材)未见公开报道。

在现有技术中，如何用低成本和高可靠性装置水淬黄磷熔渣，实现将传统低活性黄磷炉渣提升为高潜在活性炉渣，同时无动力或低动力实现渣、汽、水自动分离，并获得稳定而连续的饱和水淬蒸汽，进而实现熔渣显热和黄磷炉渣的资源综合利用是黄磷行业亟待解决的问题。

发明内容