權(quán)利要求

1.酸化與碳化耦合改性鋼渣的工藝，其特征在于：采用乙酸、磷酸三丁酯、乙醇胺、NaOH和Ca(OH) 2乳液作為反應(yīng)增強(qiáng)劑，與石灰窯富含CO 2煙氣一起對(duì)鋼渣進(jìn)行改性處理。

2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于：酸化與碳化耦合改性鋼渣的具體步驟為：向鋼渣中依次加入水和乙酸固體，充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)后，通入含有CO 2氣體的石灰窯煙氣，同時(shí)加入磷酸三丁酯、NaOH和Ca(OH) 2乳液、乙醇胺，進(jìn)行酸化與碳化耦合反應(yīng)。 

3.如權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于：向鋼渣中依次加入水和乙酸固體時(shí)，按照液固比為20:1～5:1控制加水量，乙酸的濃度控制在5％～20％； 進(jìn)一步的，攪拌反應(yīng)時(shí)間為20～60min； 進(jìn)一步的，磷酸三丁酯最終的加入總量與加入的乙酸的摩爾量相同； 進(jìn)一步的，NaOH和Ca(OH) 2乳液的添加量為調(diào)整液體的PH值在8～11之間所需的量； 進(jìn)一步的，乙醇胺的總加入量為5％～20％； 進(jìn)一步的，酸化與碳化耦合反應(yīng)時(shí)間控制在15～30min； 進(jìn)一步的，煙氣壓力控制為0.1～2MPa； 進(jìn)一步的，反應(yīng)溫度為25～100℃。 

4.如權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于：在酸化與碳化耦合改性鋼渣后，將改性后的鋼渣與液體進(jìn)行分離，分開(kāi)處理，使用經(jīng)蒸餾分離化學(xué)藥劑的循環(huán)水對(duì)鋼渣進(jìn)行清洗，收集鋼渣，剩余的含固懸濁液繼續(xù)進(jìn)行固體顆粒與液體的分離，對(duì)分離出來(lái)的固體進(jìn)行清洗收集，對(duì)分離出的液體進(jìn)行蒸餾，得到各個(gè)組分進(jìn)行再利用。 

5.權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的酸化與碳化耦合改性鋼渣的工藝得到的改性鋼渣。 

6.一種酸化與碳化耦合改性鋼渣的裝置，其特征在于：所述裝置包括酸化與碳化耦合反應(yīng)單元、液固分離單元和蒸餾分離單元，所述酸化與碳化耦合反應(yīng)單元、液固分離單元和蒸餾分離單元依次連接。 

7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于：所述酸化與碳化耦合反應(yīng)單元，包括反應(yīng)室，反應(yīng)室上端設(shè)置有鋼渣進(jìn)料裝口、排氣口和電機(jī)，還設(shè)置有乙酸、磷酸三丁酯、乙醇胺、NaOH和Ca(OH) 2乳液的進(jìn)料口； 進(jìn)一步的，所述電機(jī)連接帶有螺旋葉片的攪拌軸，通過(guò)攪拌軸帶動(dòng)螺旋葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)室內(nèi)物料的混勻； 進(jìn)一步的，所述反應(yīng)室側(cè)面設(shè)置有均勻排布的石灰窯煙氣噴嘴和清水沖洗噴嘴； 進(jìn)一步的，在石灰窯煙氣噴嘴和清水沖洗噴的上方，設(shè)置有溫度傳感器和壓力傳感器； 進(jìn)一步的，在排氣口附近設(shè)置有壓力傳感器； 進(jìn)一步的，在反應(yīng)室底部設(shè)置有孔徑為1mm的濾網(wǎng)； 進(jìn)一步的，所述濾網(wǎng)下方設(shè)置有卸料閥，卸料閥下方配有三通閥，三通閥分別連通反應(yīng)室、固體通道和液體通道； 進(jìn)一步的，酸化與碳化耦合反應(yīng)單元的本體結(jié)構(gòu)為不銹鋼，反應(yīng)室內(nèi)部與鋼渣接觸部位貼有耐磨襯板。 

8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于：所述液固分離單元包括儲(chǔ)液罐、液體均勻分布器、下料噴嘴和密封罩、真空抽濾機(jī)和液體回收管道； 經(jīng)酸化與碳化耦合反應(yīng)單元處理后得到的含固的懸濁液存儲(chǔ)在儲(chǔ)液罐中，先經(jīng)過(guò)液體均勻分布器進(jìn)行預(yù)處理，再通過(guò)下料噴嘴進(jìn)入政界抽濾機(jī)進(jìn)行抽濾，實(shí)現(xiàn)固液分離，分離后的液體從液體回收管道收集，從液體回收管道收集的液體泵入蒸餾分離單元的液體儲(chǔ)罐內(nèi)備用，固體輸送至堆場(chǎng)備用。 

9.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于：所述蒸餾分離單元包括蒸餾室，所述蒸餾室的上端設(shè)置有液體進(jìn)料口和排氣口；蒸餾室內(nèi)從上至下依次設(shè)置有乙酸分離室、乙醇胺分離室和磷酸三丁酯分離室，每個(gè)分離室的底部均設(shè)置有相應(yīng)的液體儲(chǔ)存裝置，直接為酸化與碳化耦合反應(yīng)單元的乙酸、磷酸三丁酯、乙醇胺進(jìn)料口進(jìn)行供料； 所述排氣口連接有冷凝水回收設(shè)備，回收的冷凝水用于清洗鋼渣和酸化與碳化耦合反應(yīng)； 所述蒸餾室的底部設(shè)置有排液和循環(huán)裝置，與蒸餾分離塔的進(jìn)料裝置連通。 

10.權(quán)利要求5所述的改性鋼渣在制備瀝青、混凝土的骨料和各類建材產(chǎn)品用的混合材中的應(yīng)用。

說(shuō)明書(shū)

酸化與碳化耦合改性鋼渣及其制備工藝與應(yīng)用

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金固廢資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種酸化與碳化耦合改性鋼渣及其制備工藝與應(yīng)用。

背景技術(shù)

公開(kāi)該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

鋼鐵生產(chǎn)是CO 2排放的主要行業(yè)之一，根據(jù)礦物碳酸化原理，利用石灰窯富含CO 2煙氣對(duì)鋼渣進(jìn)行碳酸化預(yù)處理，不僅可以起到固碳的作用，也可以改善鋼渣的性能。而目前研究大多采用鋼渣的直接碳酸化反應(yīng)存在如下問(wèn)題：(1)反應(yīng)條件苛刻，需要較高的CO 2壓力；(2)碳酸化反應(yīng)速率低，無(wú)法有效的通過(guò)碳酸化反應(yīng)有效的消除鋼渣中的f-CaO和f-MgO，導(dǎo)致鋼渣碳酸化技術(shù)未進(jìn)行推廣和應(yīng)用，鋼渣的綜合處理問(wèn)題日益嚴(yán)峻。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種酸化與碳化耦合改性鋼渣及其制備工藝與應(yīng)用，在目前風(fēng)淬鋼渣處理工藝具有可控粒度，鋼渣顆粒形貌為球形和具有光滑表面的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)的一種新技術(shù)，通過(guò)在對(duì)鋼渣進(jìn)行酸化與碳化耦合技術(shù)的處理，以及入各種反應(yīng)增強(qiáng)劑，加速鋼渣中的f-CaO和f-MgO的消堿反應(yīng)和碳酸化反應(yīng)。

本發(fā)明第一方面提供一種酸化與碳化耦合改性鋼渣的工藝，具體為：采用乙酸、磷酸三丁酯、乙醇胺、NaOH和Ca(OH) 2乳液作為反應(yīng)增強(qiáng)劑，與石灰窯富含CO 2煙氣一起對(duì)鋼渣進(jìn)行改性處理。

本發(fā)明第二方面提供一種上述工藝得到的改性鋼渣。

本發(fā)明第三方面提供一種酸化與碳化耦合改性鋼渣的裝置，所述裝置包括酸化與碳化耦合反應(yīng)單元、液固分離單元和蒸餾分離單元，所酸化與碳化耦合反應(yīng)單元、液固分離單元和蒸餾分離單元依次連接。

本發(fā)明第四方面提供一種上述改性鋼渣在制備瀝青、混凝土的骨料和各類建材產(chǎn)品用的混合材中的應(yīng)用。

本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式至少具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明所提供的利用酸化與碳化耦合改性鋼渣的工藝，具有反應(yīng)條件簡(jiǎn)單，無(wú)需高壓CO 2的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，能夠大大提升碳酸化反應(yīng)速率，有效的消除鋼渣中的f-CaO和f-MgO。

(2)本發(fā)明使用酸化與碳化耦合預(yù)處理的耦合技術(shù)，針對(duì)鋼渣顆粒進(jìn)行改性處理，使用該工藝技術(shù)處理后，f-CaO的含量可消解至1.5％以內(nèi)，消除了其體積安定性問(wèn)題；根據(jù)產(chǎn)品不同的應(yīng)用方向，可以調(diào)整處理的時(shí)間和各種反應(yīng)增強(qiáng)劑的加入量，來(lái)控制鋼渣表面的反應(yīng)程度，不僅可保留了鋼渣顆粒本身的硬度，同時(shí)消除了f-CaO和f-MgO帶來(lái)的體積安定性不良的問(wèn)題，因此可用于作為瀝青混凝土骨料或者道路用混凝土骨料使用。

目前各石灰石、玄武巖資源緊張，按照目前的價(jià)格約130(含稅和運(yùn)費(fèi))元/噸，鋼渣價(jià)格約為100元/噸(含稅和運(yùn)費(fèi))核算，噸渣效益為(130-100)×(100％-13％)＝26.1元/噸。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。

圖1為本發(fā)明所提供的利用酸化與碳化耦合改性鋼渣的工藝及制備方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明所提供的酸化與碳化耦合單元裝置示意圖，其中，1、鋼渣進(jìn)料口，2、排氣口，3、乙酸進(jìn)料口，4、磷酸三丁酯進(jìn)料口，5、乙醇胺進(jìn)料口，6、NaOH和Ca(OH) 2乳液進(jìn)料口，7、電機(jī)，8、帶螺旋葉片的攪拌軸，9、反應(yīng)室，10、均勻排布的石灰窯煙氣噴嘴和清水沖洗噴嘴，11、PH值傳感器，12、溫度傳感器，13、壓力傳感器，14、孔徑為1mm的濾網(wǎng)，15、卸料閥，16、三通閥；

圖3為本發(fā)明所提供的液固分離單元裝置示意圖，其中，1、儲(chǔ)液罐，2、液體均勻分布器，3、下料噴嘴和密封罩，4、真空抽濾機(jī)配套的濾布，5、真空抽濾配套的吸嘴，6、真空抽濾機(jī)配套的輸送帶的尾輪，7、真空抽濾機(jī)配套的輸送帶的頭輪，8、液體回收管道和儲(chǔ)存設(shè)備。

圖4為本發(fā)明所提供的蒸餾分離單元裝置示意圖；其中1、蒸餾室，2、液體進(jìn)料口，3、蒸餾后的排氣口，4、乙酸分離室，5、乙酸進(jìn)料和儲(chǔ)存裝置，6、乙醇胺分離室，7、乙醇胺進(jìn)料和儲(chǔ)存裝置，8、磷酸三丁酯分離室，9、磷酸三丁酯進(jìn)料和儲(chǔ)存裝置，10、底部排液和循環(huán)裝置，11、冷凝水回收設(shè)備。

具體實(shí)施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說(shuō)明都是示例性的，旨在對(duì)本發(fā)明提供進(jìn)一步的說(shuō)明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，目前研究大多采用鋼渣的直接碳酸化反應(yīng)存在如下問(wèn)題：(1)反應(yīng)條件苛刻，需要較高的CO 2壓力；(2)碳酸化反應(yīng)速率低，無(wú)法有效的通過(guò)碳酸化反應(yīng)有效的消除鋼渣中的f-CaO和f-MgO，導(dǎo)致鋼渣碳酸化技術(shù)未進(jìn)行推廣和應(yīng)用，鋼渣的綜合處理問(wèn)題日益嚴(yán)峻。

為了解決如上的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明第一方面提供一種酸化與碳化耦合改性鋼渣的工藝，具體為：采用乙酸、磷酸三丁酯、乙醇胺、NaOH和Ca(OH) 2乳液作為反應(yīng)增強(qiáng)劑，與石灰窯富含CO 2煙氣一起對(duì)鋼渣進(jìn)行處理。

其中，乙酸可以加快鋼渣中f-CaO和f-MgO中Ca 2+和Mg 2+的浸析速率；乙醇胺能夠提高石灰窯煙氣中CO 2的溶解度(CO 2氣體在乙醇胺中的溶解度是在水溶液中的8.5倍)；磷酸三丁酯可以萃取乙酸，促進(jìn)CaCO 3的生成，進(jìn)而加快鋼渣的碳酸化反應(yīng)；NaOH和Ca(OH) 2乳液用于調(diào)整碳酸化反應(yīng)時(shí)的PH值，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)環(huán)境由酸性轉(zhuǎn)變?yōu)閴A性，進(jìn)而促進(jìn)碳酸化反應(yīng)的進(jìn)行。本方案的核心在于將“酸化技術(shù)”與“碳酸化處理技術(shù)”進(jìn)行耦合，兩種核心工藝相互促進(jìn)，起到了降低鋼渣中f-CaO和f-MgO的含量，解決了鋼渣體積安定性的問(wèn)題，并完善了鋼渣風(fēng)淬處理的流程。

在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，具體步驟為：向鋼渣中依次加入水和乙酸固體，充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)后，通入含有CO 2氣體的石灰窯煙氣，同時(shí)加入磷酸三丁酯、NaOH和Ca(OH) 2乳液、乙醇胺，進(jìn)行酸化與碳化耦合反應(yīng)；

進(jìn)一步的，所述鋼渣優(yōu)選為風(fēng)淬鋼渣，因?yàn)橐簯B(tài)鋼渣經(jīng)風(fēng)淬處理后，鋼渣粒度可控，平均粒度在2mm，有利于進(jìn)行酸化與碳化耦合反應(yīng)，而經(jīng)熱悶處理后的鋼渣還需要經(jīng)過(guò)棒磨處理，平均粒度在10mm，粒度較大，反應(yīng)速率較低，不利于進(jìn)行酸化與碳化耦合反應(yīng)的處理。

進(jìn)一步的，向鋼渣中依次加入水和乙酸固體時(shí)，按照液固比為20:1～5:1控制加水量，乙酸的濃度控制在5％～20％。

進(jìn)一步的，攪拌反應(yīng)時(shí)間為20～60min；

進(jìn)一步的，磷酸三丁酯最終的加入總量與加入的乙酸的摩爾量相同。

進(jìn)一步的，NaOH和Ca(OH) 2乳液的添加量為調(diào)整液體的PH值在8～11之間所需的量；

進(jìn)一步的，乙醇胺的總加入量為5％～20％；

進(jìn)一步的，酸化與碳化耦合反應(yīng)時(shí)間控制在15～30min。

進(jìn)一步的，煙氣壓力控制為0.1～2MPa。

進(jìn)一步的，反應(yīng)溫度為25～100℃。

酸化與碳化耦合過(guò)程中，溶液中的乙酸侵蝕鋼渣顆粒表面并滲透至鋼渣內(nèi)部，將鋼渣中的f-CaO、f-MgO和一部分硅酸鈣中的鈣浸析出Ca 2+和Mg 2+，同時(shí)CO 2冗余水中生成H 2CO 3，與Ca 2+和Mg 2+反應(yīng)生成CaCO 3和MgCO 3，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)式如下：

f-CaO+H 2O→Ca(OH) 2 (1)

f-MgO+H 2O→Mg(OH) 2 (2)

CaSiO 3+2CH 3COOH→Ca 2++2CH 3COO -1+SiO 2+H 2O (3)

Ca 2++2CH 3COO -1+CO 2+H 2O→CaCO 3+2CH 3COOH (4)

Mg 2++2CH 3COO -1+CO 2+H 2O→MgCO 3+2CH 3COOH (5)

R-NH 2+CO 2+H 2O→R-NH 3 ++HCO 3 - (6)

NaOH+HCO 3 -→Na+CO 3 2-+H 2O (7)

2Ca(OH) 2+2HCO 3 -→2CaCO 3+3H 2O (8)

從上述反應(yīng)式可以看出，酸化反應(yīng)需要在酸性的反應(yīng)環(huán)境中，將鋼渣中f-CaO和f-MgO進(jìn)行消除，生成乙酸鈣，然后再與碳酸反應(yīng)，生成碳酸鈣和乙酸，再利用有機(jī)溶劑磷酸三丁酯對(duì)反應(yīng)生成的乙酸進(jìn)行萃取，加快碳酸化的反應(yīng)，可見(jiàn)，乙酸在反應(yīng)中僅作為催化劑。而碳酸化反應(yīng)與CO 2的溶解度需要堿性的反應(yīng)環(huán)境，因此在使用磷酸三丁酯萃取乙酸時(shí)，可加入促進(jìn)CO 2溶解的乙醇胺，分批次加入NaOH和Ca(OH) 2乳液逐步調(diào)整液體中的PH值至10～11范圍內(nèi)，進(jìn)行碳酸化反應(yīng)。針對(duì)酸化與碳化耦合中的各反應(yīng)增強(qiáng)劑的加入時(shí)機(jī)和含量進(jìn)行控制，可有利于加快酸化和碳化的反應(yīng)進(jìn)程。

本發(fā)明使用乙酸、磷酸三丁酯、乙醇胺和NaOH和Ca(OH) 2乳液，對(duì)鋼渣顆粒進(jìn)行酸化與碳化耦合處理，處理時(shí)間和流程短，可消除鋼渣中大部分的堿含量，f-CaO含量降至1.5％以內(nèi)?？筛鶕?jù)處理后的產(chǎn)品應(yīng)用調(diào)整處理的時(shí)間，各種反應(yīng)增強(qiáng)劑的添加量等，如需要較好的保留鋼渣顆粒的微觀形貌和顆粒強(qiáng)度，可選擇處理時(shí)間短、反應(yīng)增強(qiáng)劑添加量少的工藝參數(shù)，如果需要將鋼渣中的Ca、Fe元素較徹底的分離，則可以通過(guò)增加處理時(shí)間和增加反應(yīng)增強(qiáng)劑的含量進(jìn)行處理。

在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，在酸化與碳化耦合改性鋼渣后，將改性后的鋼渣與液體進(jìn)行分離，分開(kāi)處理，使用經(jīng)蒸餾分離化學(xué)藥劑的循環(huán)水對(duì)鋼渣進(jìn)行清洗，收集鋼渣，剩余的含固懸濁液繼續(xù)進(jìn)行固體顆粒與液體的分離，對(duì)分離出來(lái)的固體進(jìn)行清洗收集，對(duì)分離出的液體進(jìn)行蒸餾，得到各個(gè)組分進(jìn)行再利用。

剩余的含固的懸濁液，其主要包含的物質(zhì)為CaCO 3、＜1mm的鋼渣顆粒、乙酸、磷酸三丁酯、乙醇胺等。將上述含固懸濁液繼續(xù)進(jìn)行固液分離，剩余的液體中包含乙酸、乙醇胺和磷酸三丁酯，乙酸的沸點(diǎn)為117.9℃，乙醇胺的沸點(diǎn)為170.9℃，磷酸三丁酯的沸點(diǎn)為288.28℃，因此可根據(jù)三種化學(xué)物質(zhì)沸點(diǎn)的不同，利用蒸餾分離塔將三種化學(xué)物質(zhì)分離，然后循環(huán)使用，降低了該技術(shù)的處理成本和環(huán)境污染的問(wèn)題。

本發(fā)明第二方面提供一種上述工藝得到的改性鋼渣。

本發(fā)明第三方面提供一種酸化與碳化耦合改性鋼渣的裝置，所述裝置包括酸化與碳化耦合反應(yīng)單元、液固分離單元和蒸餾分離單元，所述酸化與碳化耦合反應(yīng)單元、液固分離單元和蒸餾分離單元依次連接。

鋼渣顆粒經(jīng)過(guò)酸化與碳化耦合反應(yīng)單元處理后，經(jīng)過(guò)液固分離單元，分離出液體和固體，固體經(jīng)過(guò)清洗后，運(yùn)至堆場(chǎng)存放備用，液體再經(jīng)過(guò)蒸餾分離單元分離出乙酸、磷酸三丁酯、乙醇胺和冷凝回水，該工藝所有環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢水都進(jìn)行處理和循環(huán)利用，過(guò)程中不排放對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)。

在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所酸化與碳化耦合反應(yīng)單元，包括反應(yīng)室，反應(yīng)室上端設(shè)置有鋼渣進(jìn)料裝口、排氣口和電機(jī)，還設(shè)置有乙酸、磷酸三丁酯、乙醇胺、NaOH和Ca(OH) 2乳液的進(jìn)料口；

進(jìn)一步的，所述電機(jī)連接帶有螺旋葉片的攪拌軸，通過(guò)攪拌軸帶動(dòng)螺旋葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)室內(nèi)物料的混勻。

進(jìn)一步的，所述反應(yīng)室側(cè)面設(shè)置有均勻排布的石灰窯煙氣噴嘴和清水沖洗噴嘴；

進(jìn)一步的，在石灰窯煙氣噴嘴和清水沖洗噴的上方，設(shè)置有溫度傳感器和壓力傳感器；

進(jìn)一步的，在排氣口附近設(shè)置有壓力傳感器。

進(jìn)一步的，在反應(yīng)室底部設(shè)置有孔徑為1mm的濾網(wǎng)；

進(jìn)一步的，所述濾網(wǎng)下方設(shè)置有卸料閥，卸料閥下方配有三通閥，三通閥分別連通反應(yīng)室、固體通道和液體通道。

進(jìn)一步的，酸化與碳化耦合反應(yīng)單元的本體結(jié)構(gòu)為不銹鋼，反應(yīng)室內(nèi)部與鋼渣接觸部位貼有耐磨襯板。

待酸化與碳化耦合反應(yīng)結(jié)束后，先通過(guò)濾網(wǎng)將反應(yīng)裝置內(nèi)的大部分的液體過(guò)濾，并通過(guò)液體通道排入儲(chǔ)液罐內(nèi)，即含固的懸濁液；然后利用清水沖洗噴嘴內(nèi)的清水對(duì)鋼渣進(jìn)行沖洗，洗出鋼渣顆粒附著的化學(xué)藥劑，液體進(jìn)入儲(chǔ)存罐內(nèi)。然后將三通閥翻轉(zhuǎn)至另一側(cè)，打開(kāi)反應(yīng)室底部濾網(wǎng)閥門，鋼渣落入固體通道內(nèi)，經(jīng)皮帶輸送至堆場(chǎng)備用。

在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述液固分離單元包括儲(chǔ)液罐、液體均勻分布器、下料噴嘴和密封罩、真空抽濾機(jī)和液體回收管道；

經(jīng)酸化與碳化耦合反應(yīng)單元處理后得到的含固的懸濁液存儲(chǔ)在儲(chǔ)液罐中，先經(jīng)過(guò)液體均勻分布器進(jìn)行預(yù)處理，再通過(guò)下料噴嘴進(jìn)入政界抽濾機(jī)進(jìn)行抽濾，實(shí)現(xiàn)固液分離，分離后的液體從液體回收管道收集，從液體回收管道收集的液體泵入蒸餾分離單元的液體儲(chǔ)罐內(nèi)備用，固體輸送至堆場(chǎng)備用。

在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述蒸餾分離單元包括蒸餾室，所述蒸餾室的上端設(shè)置有液體進(jìn)料口和排氣口；蒸餾室內(nèi)從上至下依次設(shè)置有乙酸分離室、乙醇胺分離室和磷酸三丁酯分離室，每個(gè)分離室的底部均設(shè)置有相應(yīng)的液體儲(chǔ)存裝置，直接為酸化與碳化耦合反應(yīng)單元的乙酸、磷酸三丁酯、乙醇胺進(jìn)料口進(jìn)行供料；

其中，乙酸分離室、乙醇胺分離室和磷酸三丁酯分離室是分離的，但有管路相通。

所述排氣口連接有冷凝水回收設(shè)備，回收的冷凝水用于清洗鋼渣和酸化與碳化耦合反應(yīng)；

所述蒸餾室的底部設(shè)置有排液和循環(huán)裝置，與蒸餾分離塔的進(jìn)料裝置連通。

其中，蒸餾過(guò)程中的熱源采用蒸汽，蒸汽的來(lái)源可才采用鋼渣處理過(guò)程中余熱鍋爐產(chǎn)蒸汽，或石灰回轉(zhuǎn)窯余熱鍋爐產(chǎn)蒸汽，或其他的工藝環(huán)節(jié)產(chǎn)生的蒸汽，要求蒸汽溫度≥350℃。

本發(fā)明第四方面提供一種上述改性鋼渣在制備瀝青、混凝土的骨料和各類建材產(chǎn)品用的混合材中的應(yīng)用。

為了使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更加清楚地了解本發(fā)明的技術(shù)方案，以下將結(jié)合具體的實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。

一種利用酸化與碳化耦合改性鋼渣的工藝：

鋼渣顆粒經(jīng)過(guò)皮帶、或斗提輸送機(jī)進(jìn)入酸化與碳化耦合反應(yīng)單元，首先加入水，啟動(dòng)帶有螺旋攪拌器，然后加入乙酸固體，乙酸的濃度控制在5％～20％，根據(jù)要處理的鋼渣的顆粒、f-CaO的含量進(jìn)行調(diào)整，分批連續(xù)的加入鋼渣，反應(yīng)時(shí)間控制在20～60min。使用插入反應(yīng)器內(nèi)的PH值測(cè)量?jī)x測(cè)量罐內(nèi)液體的PH值，然后通入含有CO 2氣體的石灰窯煙氣，分批次加入磷酸三丁酯，最終的加入總量與加入的乙酸的摩爾量相同。加入NaOH和Ca(OH) 2乳液，調(diào)整液體的PH值在8～11之間，分批次加入乙醇胺，因CO 2氣體在乙醇胺中的溶解度是在水溶液中的8.5倍，因此加入乙醇胺可有助于提高CO 2的溶解度，增強(qiáng)碳酸化反應(yīng)，控制乙醇胺的總加入量為5％～20％，進(jìn)行碳酸化反應(yīng)，時(shí)間控制在15～30min，罐內(nèi)的氣體壓力控制在0.1～2MPa，反應(yīng)溫度在25～100℃，達(dá)到設(shè)定反應(yīng)時(shí)間后，打開(kāi)反應(yīng)裝內(nèi)配套的風(fēng)機(jī)進(jìn)行排氣，將反應(yīng)裝置內(nèi)的液體排出，使用經(jīng)蒸餾分離化學(xué)藥劑的循環(huán)水對(duì)鋼渣進(jìn)行清洗，排出鋼渣至堆場(chǎng)備用。

含固的懸濁液體進(jìn)入到液固分離單元，利用真空抽濾設(shè)備實(shí)現(xiàn)固體顆粒與液體的分離，其中在抽濾機(jī)上部設(shè)置的噴嘴，對(duì)分離出來(lái)的固體進(jìn)行清洗，液體進(jìn)入儲(chǔ)罐內(nèi)，進(jìn)入蒸餾分離單元。

液體通過(guò)泵和管道，輸送至蒸餾分離單元的進(jìn)料裝置，使用鋼渣處理過(guò)程中余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽或石灰窯尾氣余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽或其他蒸汽來(lái)源，要求蒸汽溫度≥350℃，根據(jù)乙酸的沸點(diǎn)為117.9℃，乙醇胺的沸點(diǎn)為170.9℃，磷酸三丁酯的沸點(diǎn)為288.28℃，三種化學(xué)物質(zhì)不同的沸點(diǎn)，利用蒸餾分離塔將三種化學(xué)物質(zhì)分離，然后循環(huán)使用，降低了該技術(shù)的處理成本和環(huán)境污染的問(wèn)題，其中的水通過(guò)冷凝回收裝置進(jìn)行水的回收，循環(huán)利用。

下面結(jié)合具體附圖進(jìn)一步說(shuō)明：

實(shí)施例1

一種酸化與碳化耦合改性鋼渣的工藝：

(1)鋼渣顆粒經(jīng)過(guò)輸送進(jìn)入酸化與碳化耦合反應(yīng)單元，設(shè)備編號(hào)詳見(jiàn)圖2，其中通過(guò)1進(jìn)入反應(yīng)室9，循環(huán)水經(jīng)過(guò)6加入到反應(yīng)裝置內(nèi)，設(shè)置液固比在5:1控制加水量，啟動(dòng)電機(jī)7帶動(dòng)帶螺旋葉片的攪拌軸8運(yùn)動(dòng)，分批次的通過(guò)乙酸進(jìn)料口3加入乙酸固體，攪拌反應(yīng)20min后，通過(guò)磷酸三丁酯進(jìn)料口4加入磷酸三丁酯，同時(shí)通過(guò)石灰窯煙氣噴嘴10噴入含有CO 2的石灰窯煙氣，煙氣壓力控制為0.1MPa，分批次的通過(guò)乙醇胺進(jìn)料口5加入乙醇胺(5％)，提高CO 2的溶解度，通過(guò)NaOH和Ca(OH) 2乳液進(jìn)料口6加入NaOH和Ca(OH) 2乳液，調(diào)整碳酸化反應(yīng)的PH值，反應(yīng)結(jié)束后，通過(guò)濾網(wǎng)14的過(guò)濾，打開(kāi)卸料閥15和三通閥16實(shí)現(xiàn)1mm鋼渣顆粒與含固的懸濁液分離，放干水分時(shí)，鋼渣在反應(yīng)室內(nèi)已經(jīng)過(guò)干凈的循環(huán)水清洗，可運(yùn)至堆場(chǎng)備用。

(2)如圖3所示，含固懸濁液進(jìn)入液固分離單元的儲(chǔ)液罐1，通過(guò)液體均勻分布器2和下料噴嘴3進(jìn)行均勻分流和布料后進(jìn)入真空抽濾機(jī)，液體均勻落在真空抽濾機(jī)配套的濾布4上面，經(jīng)過(guò)吸嘴5的真空抽吸，分離出來(lái)固體和含固量低的液體，其中固體還需要經(jīng)過(guò)3內(nèi)布置的清洗噴嘴進(jìn)一步清洗后，通過(guò)6和7，運(yùn)至堆場(chǎng)備用，液體經(jīng)過(guò)液體回收管道8收集后送入儲(chǔ)罐內(nèi)，進(jìn)入蒸餾分離單元。

(3)如圖4所示，液體通過(guò)進(jìn)料口2進(jìn)入蒸餾分離單元的蒸餾室1，使用蒸汽對(duì)乙酸分離室4、乙醇胺分離室6、磷酸三丁酯分離室8加熱，控制溫度分別為288.28℃、170.9℃和117.9℃，并通過(guò)乙酸進(jìn)料和儲(chǔ)存裝置5，乙醇胺進(jìn)料和儲(chǔ)存裝置7，磷酸三丁酯進(jìn)料和儲(chǔ)存裝置9裝置收集，實(shí)現(xiàn)磷酸三丁酯、乙醇胺和乙酸的分離和單獨(dú)收集，剩余富含水的蒸汽通過(guò)排氣口3進(jìn)入至冷凝水回收設(shè)備11內(nèi)，對(duì)蒸汽進(jìn)行冷凝回收水，進(jìn)行100％的循環(huán)利用，無(wú)外排，無(wú)污染。

實(shí)施例2

一種酸化與碳化耦合改性鋼渣的工藝：

(1)鋼渣顆粒經(jīng)過(guò)輸送進(jìn)入酸化與碳化耦合反應(yīng)單元，設(shè)備編號(hào)詳見(jiàn)圖2，其中通過(guò)1進(jìn)入反應(yīng)室9，循環(huán)水經(jīng)過(guò)6加入到反應(yīng)裝置內(nèi)，設(shè)置液固比在20:1控制加水量，啟動(dòng)電機(jī)7帶動(dòng)帶螺旋葉片的攪拌軸8運(yùn)動(dòng)，分批次的通過(guò)乙酸進(jìn)料口3加入乙酸固體，攪拌反應(yīng)60min后，通過(guò)磷酸三丁酯進(jìn)料口4加入磷酸三丁酯，同時(shí)通過(guò)石灰窯煙氣噴嘴10噴入含有CO 2的石灰窯煙氣，煙氣壓力控制為2MPa，分批次的通過(guò)乙醇胺進(jìn)料口5加入乙醇胺(20％)，提高CO 2的溶解度，通過(guò)NaOH和Ca(OH) 2乳液進(jìn)料口6加入NaOH和Ca(OH) 2乳液，調(diào)整碳酸化反應(yīng)的PH值，反應(yīng)結(jié)束后，通過(guò)濾網(wǎng)14的過(guò)濾，打開(kāi)卸料閥15和三通閥16實(shí)現(xiàn)1mm鋼渣顆粒與含固的懸濁液分離，放干水分時(shí)，鋼渣在反應(yīng)室內(nèi)已經(jīng)過(guò)干凈的循環(huán)水清洗，可運(yùn)至堆場(chǎng)備用。

(2)如圖3所示，含固懸濁液進(jìn)入液固分離單元的儲(chǔ)液罐1，通過(guò)液體均勻分布器2和下料噴嘴3進(jìn)行均勻分流和布料后進(jìn)入真空抽濾機(jī)，液體均勻落在真空抽濾機(jī)配套的濾布4上面，經(jīng)過(guò)吸嘴5的真空抽吸，分離出來(lái)固體和含固量低的液體，其中固體還需要經(jīng)過(guò)3內(nèi)布置的清洗噴嘴進(jìn)一步清洗后，通過(guò)6和7，運(yùn)至堆場(chǎng)備用，液體經(jīng)過(guò)液體回收管道8收集后送入儲(chǔ)罐內(nèi)，進(jìn)入蒸餾分離單元。

(3)如圖4所示，液體通過(guò)進(jìn)料口2進(jìn)入蒸餾分離單元的蒸餾室1，使用蒸汽對(duì)乙酸分離室4、乙醇胺分離室6、磷酸三丁酯分離室8加熱，控制溫度分別為288.28℃、170.9℃和117.9℃，并通過(guò)乙酸進(jìn)料和儲(chǔ)存裝置5，乙醇胺進(jìn)料和儲(chǔ)存裝置7，磷酸三丁酯進(jìn)料和儲(chǔ)存裝置9裝置收集，實(shí)現(xiàn)磷酸三丁酯、乙醇胺和乙酸的分離和單獨(dú)收集，剩余富含水的蒸汽通過(guò)排氣口3進(jìn)入至冷凝水回收設(shè)備11內(nèi)，對(duì)蒸汽進(jìn)行冷凝回收水，進(jìn)行100％的循環(huán)利用，無(wú)外排，無(wú)污染。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

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