一種還原氣氛下熔融鋼渣還原調(diào)質(zhì)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金鋼渣綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種還原氣氛下熔融鋼渣還原調(diào)質(zhì) 處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼渣是煉鋼過程中排出的廢渣，屬于大宗量工業(yè)固體廢棄物，鋼渣的排放量一般 約為鋼產(chǎn)量的15%~20%。自2008年起，我國的粗鋼年產(chǎn)量已突破5億噸，2014年達到8. 23 億噸，占全球粗鋼產(chǎn)量的49. 6%，同年我國鋼渣排放量超過1億噸。大量鋼渣的棄置堆積， 既污染了環(huán)境又占用了大量的土地，同時造成了資源的浪費。鋼渣的主要礦物組成為：硅 酸三鈣、硅酸二鈣、鈣鎂橄欖石、鈣鎂薔薇輝石、鐵鋁酸鈣以及硅、鎂、鐵、錳、磷的氧化物形 成的固溶體，還含有少量游離氧化鈣等，其中硅酸鹽礦物具有一定潛在膠凝活性，具有開發(fā) 作為水泥混合材或混凝土摻合料的潛在基礎(chǔ)。然而，相對于水泥熟料，鋼渣中膠凝活性礦物 總量不足，且硅酸鹽礦物形成溫度高，結(jié)晶致密，水化速度緩慢，導(dǎo)致膠凝活性整體偏低；另 外，鋼渣中游離CaO以及R0相對水泥混凝土體積安定性具有潛在危害。因此，迫切需要一 種新的技術(shù)和方法，來改善鋼渣的膠凝活性，提高鋼渣的高附加值資源化利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為克服上述的技術(shù)缺點，本發(fā)明提供一種還原氣氛下熔融鋼渣還原調(diào)質(zhì)處理方 法，它能夠利用鋼渣與還原性組分調(diào)節(jié)材料混合均勻后進行煅燒，使各組分之間發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)，將鋼渣中鐵的氧化物與含鐵的礦物進行還原分解，釋放出更多的CaO,促進了硅酸鹽 礦物的形成，從本質(zhì)上優(yōu)化鋼渣的礦物組成，提高鋼渣的膠凝活性。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方法是：一種還原氣氛下熔融鋼渣還原調(diào) 質(zhì)處理方法，其制備過程是：先將鋼渣與還原性組分調(diào)節(jié)材料破碎、粉磨至勃氏比表面積 200~400m2/kg，摻入適量水，混合均勻后壓制成試餅，烘干，然后置于還原氣氛高溫爐中進 行煅燒(試驗時，先對高溫電爐進行抽真空)，在氣氛保護下煅燒溫度1300°C~1600°C，保溫 時間30min以上，使各組分在高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最后將還原后的物料經(jīng)冷卻、破碎、粉 磨制備出改性鋼渣粉。
[0005] 上述制備過程中鋼渣與還原性組分調(diào)節(jié)材料的重量百分比為鋼渣：還原性組分調(diào) 節(jié)材料=80~97% :3~20%。
[0006] 所述還原性組分調(diào)節(jié)材料為石墨、活性炭、煙煤、無煙煤、褐煤、煤矸石中一種或幾 種復(fù)合而成。
[0007] 所述置于還原氣氛高溫爐中進行煅燒的煅燒溫度為1300°C~1600°C。
[0008] 所述粉磨出改性鋼渣粉的勃氏比表面積為350~450m2/kg。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明能夠在一方面將鋼渣中的Fe203、Fe0還原成單質(zhì)鐵， 又能在另一方面將鐵鋁鈣相進行分解，釋放出CaO,二者均有利于高膠凝活性的硅酸鹽礦物 的形成，從本質(zhì)上優(yōu)化鋼渣的礦物組成，提高鋼渣的膠凝活性。
【具體實施方式】
[0010] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0011] -種還原氣氛下熔融鋼渣還原調(diào)質(zhì)處理方法，其制備過程是：先將鋼渣與還原性 組分調(diào)節(jié)材料破碎、粉磨至勃氏比表面積200~400m2/kg，摻入適量水，混合均勻后壓制成 試餅，烘干，然后置于還原氣氛高溫爐中進行煅燒(試驗時，先對高溫電爐進行抽真空)，在 氣氛保護下煅燒溫度1300°C~1600°C，保溫時間30min以上，使各組分在高溫下發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)，最后將還原后的物料經(jīng)冷卻、破碎、粉磨制備出改性鋼渣粉。
[0012] 上述制備過程中鋼渣與還原性組分調(diào)節(jié)材料的重量百分比為鋼渣：還原性組分調(diào) 節(jié)材料=80~97% :3~20%。
[0013] 所述還原性組分調(diào)節(jié)材料為石墨、活性炭、煙煤、無煙煤、褐煤、煤矸石中一種或幾 種復(fù)合而成。
[0014] 所述置于還原氣氛高溫爐中進行煅燒的煅燒溫度為1300°C~1600°C。
[0015] 所述粉磨出改性鋼渣粉的勃氏比表面積為350~450m2/kg。
[0016] 為了進一步探討本發(fā)明的應(yīng)用效果，選取韶關(guān)鋼鐵公司的鋼渣進行四次實驗，其 化學(xué)組成見表1 : 表1鋼渣化學(xué)組成
實施例1: 將原料破碎粉磨后，按照重量百分比分別選取93%轉(zhuǎn)爐鋼渣、7%石墨作為還原性組分 調(diào)節(jié)材料，加入適量水混合均勻，經(jīng)YAW-300B型水泥壓力機緩慢加壓制成〇 12cmX2cm的 料餅，最大壓力為100kN并保持30s。將壓好的料餅分層疊放置于高純MgO陶瓷坩堝或鉬坩 堝內(nèi)，置于還原氣氛高溫電爐中進行高溫模擬重構(gòu)試驗。試驗時，先對高溫電爐進行真空脫 氣充氮，然后在氣氛保護（N2)下加熱至1400°C，并在最高設(shè)定溫度下保溫120min后，在氣 氛保護于爐內(nèi)冷卻至室溫，取出。對所獲得的樣品，采用YB/T140-2009《鋼渣化學(xué)分析方 法》測定重構(gòu)鋼渣的化學(xué)組成。試驗結(jié)果見表2。
[0017] 采用顎式破碎機進行破碎，采用球磨機進行粉磨，粉磨至勃氏比表面積為398m2/ kg，按w(基準水泥）(白渣）=70% :30%配制成膠凝材料，依據(jù)GB/T2419-2004《水泥膠 砂流動度測定方法》和（GB/T17671-1999)《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》分別測定其 膠砂流動度和膠砂強度。試驗結(jié)果見表3。
[0018] 實施例2: 將原料破碎粉磨后，按照重量百分比分別選取90%轉(zhuǎn)爐鋼渣、10%煙煤作為還原性組分 調(diào)節(jié)材料，加入適量水混合均勻，經(jīng)YAW-300B型水泥壓力機緩慢加壓制成〇 12cmX2cm的 料餅，最大壓力為lOOkN并保持30s。將壓好的料餅分層疊放置于高純MgO陶瓷坩堝或鉬坩 堝內(nèi)，置于還原氣氛高溫電爐中進行高溫模擬重構(gòu)試驗。試驗時，先對高溫電爐進行真空脫 氣充氮，然后在氣氛保護（N2)下加熱至1400°C，并在最高設(shè)定溫度下保溫120min后，在氣 氛保護于爐內(nèi)冷卻至室溫，取出。對所獲得的樣品，采用YB/T140-2009《鋼渣化學(xué)分析方 法》測定重構(gòu)鋼渣的化學(xué)組成。試驗結(jié)果見表2。
[0019] 采用顎式破碎機進行破碎，采用球磨機進行粉磨，粉磨至勃氏比表面積為392m2/ kg，按w(基準水泥）(白渣）=70% :30%配制成膠凝材料，依據(jù)GB/T2419-2004《水泥膠 砂流動度測定方法》和（GB/T17671-1999)《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》分別測定其 膠砂流動度和膠砂強度。試驗結(jié)果見表3。
[0020] 實施例3: 將原料破碎粉磨后，按照重量百分比分別選取85%轉(zhuǎn)爐鋼渣、15%煙煤作為還原性組分 調(diào)節(jié)材料，加入適量水混合均勻，經(jīng)YAW-300B型水泥壓力機緩慢加壓制成〇 12cmX2cm的 料餅，最大壓力為lOOkN并保持30s。將壓好的料餅分層疊放置于高純MgO陶瓷坩堝或鉬坩 堝內(nèi)，置于還原氣氛高溫電爐中進行高溫模擬重構(gòu)試驗。試驗時，先對高溫電爐進行真空脫 氣充氮，然后在氣氛保護（N2)下加熱至1400°C，并在最高設(shè)定溫度下保溫240min后，在氣 氛保護于爐內(nèi)冷卻至室溫，取出。對所獲得的樣品，采用YB/T140-2009《鋼渣化學(xué)分析方 法》測定重構(gòu)鋼渣的化學(xué)組成。試驗結(jié)果見表2。
[0021] 采用顎式破碎機進行破碎，采用球磨機進行粉磨，粉磨至勃氏比表面積為396m2/ kg，按w(基準水泥）(白渣）=70% :30%配制成膠凝材料，依據(jù)GB/T2419-2004《水泥膠 砂流動度測定方法》和（GB/T17671-1999)《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》分別測定其 膠砂流動度和膠砂強度。試驗結(jié)果見表3。
[0022] 實施例4: 將原料破碎粉磨后，按照重量百分比分別選取80%轉(zhuǎn)爐鋼渣、20%煙煤作為還原性組分 調(diào)節(jié)材料，加入適量水混合均勻，經(jīng)YAW-300B型水泥壓力機緩慢加壓制成〇 12cmX2cm的 料餅，最大壓力為100kN并保持30s。將壓好的料餅分層疊放置于高純MgO陶瓷坩堝或鉬坩 堝內(nèi)，置于還原氣氛高溫電爐中進行高溫模擬重構(gòu)試驗。試驗時，先對高溫電爐進行真空脫 氣充氮，然后在氣氛保護（N2)下加熱至1400°C，并在最高設(shè)定溫度下保溫240min后，在氣 氛保護于爐內(nèi)冷卻至室溫，取出。對所獲得的樣品，采用YB/T140-2009《鋼渣化學(xué)分析方 法》測定重構(gòu)鋼渣的化學(xué)組成。試驗結(jié)果見表2。
[0023] 采用顎式破碎機進行破碎，采用球磨機進行粉磨，粉磨至勃氏比表面積為402m2/ kg，按w(基準水泥）(白渣）=70% :30%配制成膠凝材料，依據(jù)GB/T2419-2004《水泥膠 砂流動度測定方法》和（GB/T17671-1999)《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》分別測定其 膠砂流動度和膠砂強度。試驗結(jié)果見表3。
[0024] 表2為上述四個實例改性鋼渣粉與原鋼渣粉的主要化學(xué)組成比較
從上述附表可以看出利用鋼渣與還原性組分調(diào)節(jié)材料混合均勻后進行煅燒，使各組分 之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將鋼渣中鐵的氧化物與含鐵的礦物進行還原分解，釋放出更多的CaO， 促進了硅酸鹽礦物的形成，從本質(zhì)上優(yōu)化鋼渣的礦物組成，提高鋼渣的膠凝活性。
【主權(quán)項】
1. 一種還原氣氛下熔融鋼渣還原調(diào)質(zhì)處理方法，其特征在于制備過程是：先將鋼渣與 還原性組分調(diào)節(jié)材料破碎、粉磨至勃氏比表面積200~400m 2/kg，摻入適量水，混合均勻后 壓制成試餅，烘干，然后置于還原氣氛高溫爐中進行煅燒(試驗時，先對高溫電爐進行抽真 空)，在氣氛保護下煅燒溫度1300°C~1600°C，保溫時間30min以上，使各組分在高溫下發(fā) 生化學(xué)反應(yīng)，最后將還原后的物料經(jīng)冷卻、破碎、粉磨制備出改性鋼渣粉。2. 如權(quán)利要求1所述還原氣氛下熔融鋼渣還原調(diào)質(zhì)處理方法，其特征是：上述制備過 程中鋼渣與還原性組分調(diào)節(jié)材料的重量百分比為鋼渣：還原性組分調(diào)節(jié)材料=80~97% : 3 ~20%〇3. 如權(quán)利要求1所述還原氣氛下熔融鋼渣還原調(diào)質(zhì)處理方法，其特征是：所述還原性 組分調(diào)節(jié)材料為石墨、活性炭、煙煤、無煙煤、褐煤、煤矸石中一種或幾種復(fù)合而成。4. 如權(quán)利要求1所述還原氣氛下熔融鋼渣還原調(diào)質(zhì)處理方法，其特征是：所述置于還 原氣氛高溫爐中進行煅燒的煅燒溫度為1300°C~1600°C。5. 如權(quán)利要求1所述還原氣氛下熔融鋼渣還原調(diào)質(zhì)處理方法，其特征是：所述粉磨出 改性鋼渣粉的勃氏比表面積為350~450m 2/kg。
【專利摘要】本發(fā)明涉及<b>一種</b>還原氣氛下熔融鋼渣還原調(diào)質(zhì)處理方法，其制備過程是：先將鋼渣與還原性組分調(diào)節(jié)材料破碎、粉磨至勃氏比表面積200～400m2/kg，摻入適量水，混合均勻后壓制成試餅，烘干，然后置于還原氣氛高溫爐中進行煅燒（試驗時，先對高溫電爐進行抽真空），在氣氛保護下煅燒溫度1300℃～1600℃，保溫時間30min以上，使各組分在高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最后將還原后的物料經(jīng)冷卻、破碎、粉磨制備出改性鋼渣粉。能夠在一方面將鋼渣中的Fe2O3、FeO還原成單質(zhì)鐵，又能在另一方面將鐵鋁鈣相進行分解，釋放出CaO，二者均有利于高膠凝活性的硅酸鹽礦物的形成，從本質(zhì)上優(yōu)化鋼渣的礦物組成，提高鋼渣的膠凝活性。
【IPC分類】C04B5/06, C04B5/00
【公開號】CN105110660
【申請?zhí)枴緾N201510509922
【發(fā)明人】趙三銀, 黎載波, 趙旭光, 賀圖升, 陳衍澤
【申請人】韶關(guān)學(xué)院
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年8月19日