一種高水硬活性高爐渣處理方法
【專利摘要】一種高水硬活性高爐渣處理方法，屬于建筑材料【技術(shù)領(lǐng)域】。所述的高爐渣質(zhì)量百分比組成范圍是：CaO（38～45%）、SiO2（38～44%）、MgO（4～12%）、Al2O3（8.5～13%），且(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)為0.85～1.15、CaO/MgO為3.5～11.5，SiO2/Al2O3為3～5。將上述成分范圍、溫度為1450～1550℃的高爐渣出爐時(shí)快速盤旋傾倒在孔徑為5～15mm的方孔篩網(wǎng)上，同時(shí)鼓風(fēng)，1～2min內(nèi)使高爐渣冷卻到500℃以下，距篩網(wǎng)正下方0.5～1m處放置鑄鐵板承接落下的粒狀高爐渣，固態(tài)粒狀高爐渣冷卻至常溫后收集，粉磨后作為水泥活性摻合料使用。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，不消耗水資源；優(yōu)選出適合于風(fēng)冷?；に嚫郀t渣的化學(xué)組成范圍，并且得到了水硬性能優(yōu)異的風(fēng)冷高爐渣。
【專利說明】一種高水硬活性高爐渣處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高水硬活性高爐渣處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高爐渣是冶煉生鐵時(shí)的主要副產(chǎn)品，是由鐵礦石中的土質(zhì)組分(石英、黏土礦物、碳酸鹽、磷灰石等)和石灰石(或白云石)熔劑等化合而成，并在1400~1600°C的高溫下反應(yīng)生成生鐵水和熔渣。
[0003]熔融高爐渣經(jīng)急冷成粒后，形成具有潛在水硬性的?；郀t礦渣，它是一種具有潛在活性的玻璃體結(jié)構(gòu)材料。目前，傳統(tǒng)的高爐渣采用的急冷方法均是水淬法，主要是通過高壓水沖渣使熔渣冷卻?；?，然后進(jìn)行渣水分離，烘干后得到水淬?；郀t渣。這種水淬后的粒狀高爐渣主要用作水泥及混凝土的活性混合材，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但是傳統(tǒng)的水淬工藝無法很好的回收高爐熔渣的顯熱，處理過程中也存在新水消耗量大，釋放出大量硫化氣體污染物，渣烘干時(shí)二次耗能等問題。因此，開發(fā)出一種不消耗水資源、同時(shí)利用空氣等與高爐渣直接或間接接觸進(jìn)行爐渣冷卻?；姆椒@得意義重大，而且這種利用空氣?；牡墓に嚍楦咝Щ厥崭郀t熔渣的顯熱提供了極大地可行性。 [0004]然而，冷卻粒化方式的改變必然影響高爐渣的水硬性能，目前這種干法?；玫礁郀t渣的品質(zhì)以及在建材中的應(yīng)用效果鮮有報(bào)道。為了使干法?；母郀t渣達(dá)到甚至超過水碎渣的使用性能，不但要考慮冷卻?；绞降挠绊懀郀t渣的組成成分也是影響其水硬活性的重要因素，同時(shí)，高爐渣的組成成分也是影響其干式冷卻?；匦缘年P(guān)鍵因素。因此，若能將高爐渣組成和冷卻?；に嚱Y(jié)合起來，優(yōu)選出適合干式冷卻?；母郀t渣的組成范圍，同時(shí)使干法?；蟮母郀t渣具有良好的水硬性能，這不但有助于加快干式?；に嚨墓I(yè)化進(jìn)程，而且有利于建材行業(yè)評(píng)價(jià)和優(yōu)選高質(zhì)量的高爐礦渣，也為進(jìn)一步改善高爐礦渣質(zhì)量提供了可能的技術(shù)途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)目前干式?；に嚰夹g(shù)尚未成熟，且相應(yīng)的干式?；慕ú馁Y源化應(yīng)用性能不明確的情況下，研究?jī)?yōu)選出一種高水硬活性高爐渣的成分范圍及冷卻方法，在一般高爐渣的化學(xué)組成范圍內(nèi)，通過簡(jiǎn)單的工藝方法優(yōu)選出適合于風(fēng)冷?；郀t渣的化學(xué)組成范圍，并且該成分范圍的高爐渣具有優(yōu)良的水硬活性，這有利于進(jìn)一步幫助和指導(dǎo)建材工作者評(píng)價(jià)和優(yōu)選高品質(zhì)的高爐渣。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種高水硬活性高爐渣處理方法，其特征在于包括:
[0007](I)所述的高爐渣的成分及質(zhì)量百分比組成范圍是:CaO (38~45%)、Si02 ( 38~44%)、MgO (4~12%)、Al2O3 (8.5~13%)，且按各氧化物質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，(CaO+MgO) /(Si02+Al203)的比值為 0.85 ~1.15、CaO/MgO 的比值為 3.5 ~11.5，SiO2Al2O3 的比值為3~5 ;[0008](2)將組成為(I)中所述成分范圍、溫度為1450~1550°C的高爐渣出爐時(shí)盤旋傾倒在孔徑為5~15mm的方孔篩網(wǎng)上，同時(shí)鼓風(fēng)，I~2min內(nèi)使高爐洛冷卻到500°C以下,距篩網(wǎng)正下方0.5~1m處放置鑄鐵板承接落下的粒狀高爐渣；固態(tài)粒狀高爐渣冷卻至常溫后收集，粉磨后作為水泥活性摻合料使用。
[0009]其中，所述的鼓出的風(fēng)來自于空氣。
[0010]本發(fā)明的思路是:首先根據(jù)一般高爐渣主要的化學(xué)組成是Ca0、Si02、Mg0、Al203，這四種氧化物的總含量一般大于95%。其中各組成范圍一般是CaO (35~45%)、SiO2 (32~42%)、Al2O3 (6~16%)、MgO (4~13%)。考慮到目前干式?；に嚿刑幱趯?shí)驗(yàn)研究階段，還未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，出于技術(shù)尚未成熟和相關(guān)研究機(jī)構(gòu)自身技術(shù)參數(shù)保密等原因，致使這種干式?；墓I(yè)成品渣不易得。根據(jù)實(shí)際工業(yè)高爐渣主要是由鐵礦石中的脈石、石灰石溶劑以及煤燃燒后的灰分等化合而成，實(shí)驗(yàn)室采用工業(yè)原料石灰石、粉煤灰以及純化學(xué)試劑等調(diào)配出與實(shí)際工業(yè)渣成分相符的高爐渣。在上述目前高爐渣一般的成分范圍內(nèi)采用均勻設(shè)計(jì)調(diào)配出眾多組不同成分的高爐渣組成配料，按照實(shí)際高爐造渣工藝和熱制度燒成高爐熔渣，對(duì)出爐的熔渣進(jìn)行風(fēng)冷粒化。得到的不同組成的?；郀t渣采用球磨機(jī)分別經(jīng)相同的粉磨工藝磨至水泥要求的細(xì)度(80 μ m以下)，粉磨后的篩余量均控制在7~8%，然后按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》中的規(guī)定進(jìn)行礦渣水泥膠砂的28天抗壓強(qiáng)度測(cè)定，根據(jù)相同齡期的抗壓強(qiáng)度值優(yōu)選出水硬活性良好的風(fēng)冷?；郀t渣的化學(xué)組成范圍。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
[0012]I)優(yōu)選出了適合于風(fēng)冷?；に嚫郀t渣的化學(xué)組成范圍，并且得到了具有優(yōu)異水硬性能的風(fēng)冷高爐渣。
[0013]2)本發(fā)明方法不消耗新水，環(huán)保無污染，而且工藝簡(jiǎn)單，為進(jìn)一步深入開發(fā)適合于工業(yè)化的干式?；に囂峁┝藚⒖肌?br> [0014]3)本發(fā)明優(yōu)選出的高水硬活性風(fēng)冷渣的組成范圍有利于建材行業(yè)評(píng)價(jià)和優(yōu)選高質(zhì)量的高爐礦渣，也為進(jìn)一步改善高爐礦渣質(zhì)量提供了可能的技術(shù)途徑。例如，在保證鋼鐵廠產(chǎn)鐵質(zhì)量及爐況順行的前體下，適當(dāng)調(diào)節(jié)入爐物料成分比例，能夠副產(chǎn)出適合風(fēng)冷工藝的高品質(zhì)高爐渣；或者在高爐熔渣出爐排渣時(shí)加入某種成分的調(diào)質(zhì)劑使風(fēng)冷?；蟮母郀t渣在適宜的組成范圍內(nèi)以改善其水硬活性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅限于下述實(shí)施方式。
[0017]實(shí)例1:
[0018]設(shè)定高爐渣成分，按質(zhì)量百分比計(jì)，CaO(38.6%),SiO2 (43.7%)、Mg0 (6.0%),Al2O3(8.7%)，且(CaO+MgO)/(Si02+Al203)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)比值為0.85，Ca0/Mg0的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)比值為6.5，SiO2Al2O3的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)比值為5。[0019]采用粉磨、過篩后的80 μ m篩下的粉末石灰石和粉煤灰做化學(xué)成分分析，用于配制高爐渣生料，并用純化學(xué)試劑SiO2和MgO調(diào)節(jié)各成分比例，利用EXCEL軟件計(jì)算出500g高爐渣生料時(shí)符合設(shè)定高爐渣成分的各原料配料量，分別是石灰石295.5g、粉煤灰66.2g、SiO2試劑122.lg、MgO試劑16.3g，各自稱量后混合均勻得到高爐渣生料；將高爐渣生料放入剛玉坩堝中在高溫爐中經(jīng)90min從室溫煅燒至1450°C，保溫30min后取出爐外；快速將出爐坩堝內(nèi)的熔渣盤旋傾倒在IOmm孔徑的方孔篩網(wǎng)上，同時(shí)側(cè)邊采用風(fēng)扇吹風(fēng)，使高爐渣約70s冷卻至500°C，從篩網(wǎng)落下的粒狀的高爐渣由距篩網(wǎng)正下方0.6m處的鑄鐵板承接，繼續(xù)冷卻至室溫收集的粒狀高爐渣經(jīng)過粉磨后取80 μ m篩下料用于膠砂強(qiáng)度測(cè)試。
[0020]摻有該高爐渣的風(fēng)冷渣-水泥復(fù)合膠砂體系的28天抗壓強(qiáng)度值為51MP，對(duì)比膠砂為摻有相同粉磨條件、摻量、養(yǎng)護(hù)條件和齡期的實(shí)際工業(yè)水淬渣的水渣-水泥復(fù)合膠砂，水渣-水泥復(fù)合膠砂體系的抗壓強(qiáng)度值為38MP，表明該成分的風(fēng)冷高爐渣水硬性能優(yōu)異。
[0021]實(shí)例2:
[0022]設(shè)定高爐渣成分，按質(zhì)量百分比計(jì)，CaO(42.3%),SiO2 (38.3%)、Mg0 (3.7%),Al2O3(12.7%)，且(CaO+MgO)/(Si02+Al203)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)比值為0.90，CaO/MgO的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)比值為11.5，SiO2Al2O3的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)比值為3。
[0023]采用粉磨、過篩后的80 μ m篩下的粉末石灰石和粉煤灰做化學(xué)成分分析，用于配制高爐渣生料，并用純化學(xué)試劑SiO2和MgO調(diào)節(jié)各成分比例，利用EXCEL軟件計(jì)算出500g高爐渣生料時(shí)符合設(shè)定高爐渣成分的各原料配料量，分別是石灰石311.4g、粉煤灰102.4g、Si02試劑79.4g、MgO試劑6.8g，各自稱量后混合均勻得到高爐渣生料；將高爐渣生料放入剛玉坩堝中在高溫爐中經(jīng)90min從室溫煅燒至1450°C，保溫30min后取出爐外；快速將出爐坩堝內(nèi)的熔渣盤旋傾倒在IOmm孔徑的方孔篩網(wǎng)上，同時(shí)側(cè)邊采用風(fēng)扇吹風(fēng)，使高爐渣約75s冷卻至500°C，從篩網(wǎng)落下的粒狀的高爐渣由距篩網(wǎng)正下方0.6m處的鑄鐵板承接，繼續(xù)冷卻至室溫收集的粒狀高爐渣經(jīng)過粉磨后取80 μ m篩下料用于膠砂強(qiáng)度測(cè)試。
[0024]摻有該高爐渣的風(fēng)冷渣-水泥復(fù)合膠砂體系的28天抗壓強(qiáng)度值為59MP，對(duì)比膠砂為摻有相同粉磨條件、摻量、養(yǎng)護(hù)條`件和齡期的實(shí)際工業(yè)水淬渣的水渣-水泥復(fù)合膠砂，水渣-水泥復(fù)合膠砂體系的抗壓強(qiáng)度值為38MP，表明該成分的風(fēng)冷高爐渣水硬性能優(yōu)異。
[0025]實(shí)例3:
[0026]設(shè)定高爐渣成分，按質(zhì)量百分比計(jì)，CaO(40.4%),SiO2 (36.1%),MgO (11.5%),Al2O3(9.0%)，且(CaO+MgO)/(Si02+Al203)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)比值為1.15，CaO/MgO的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)比值為3.5，SiO2Al2O3的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)比值為4。
[0027]采用粉磨、過篩后的80 μ m篩下的粉末石灰石和粉煤灰做化學(xué)成分分析，用于配制高爐渣生料，并用純化學(xué)試劑SiO2和MgO調(diào)節(jié)各成分比例，利用EXCEL軟件計(jì)算出500g高爐渣生料時(shí)符合設(shè)定高爐渣成分的各原料配料量，分別是石灰石305.2g、粉煤灰67.2g、SiO2試劑90.8g、Mg0試劑36.7g，各自稱量后混合均勻得到高爐渣生料；將高爐渣生料放入剛玉坩堝中在高溫爐中經(jīng)90min從室溫煅燒至1450°C，保溫30min后取出爐外；快速將出爐坩堝內(nèi)的熔渣盤旋傾倒在IOmm孔徑的方孔篩網(wǎng)上，同時(shí)側(cè)邊采用風(fēng)扇吹風(fēng)，使高爐渣約85s冷卻至500°C，從篩網(wǎng)落下的粒狀的高爐渣由距篩網(wǎng)正下方0.6m處的鑄鐵板承接，繼續(xù)冷卻至室溫收集的粒狀高爐渣經(jīng)過粉磨后取80 μ m篩下料用于膠砂強(qiáng)度測(cè)試。
[0028]摻有該高爐渣的風(fēng)冷渣-水泥復(fù)合膠砂體系的28天抗壓強(qiáng)度值為53MP，對(duì)比膠砂為摻有相同粉磨條件、摻量、養(yǎng)護(hù)條件和齡期的實(shí)際工業(yè)水淬渣的水渣-水泥復(fù)合膠砂，水渣-水泥復(fù)合膠砂體系 的抗壓強(qiáng)度值為38MP，表明該成分的風(fēng)冷高爐渣水硬性能優(yōu)異。
【權(quán)利要求】
1.一種高水硬活性高爐渣處理方法，其特征在于包括: (1)所述的高爐渣的成分及質(zhì)量百分比組成范圍是:CaO(38~45%)、Si02( 38~44%)、MgO (4 ~12%)、A1203 (8.5 ~13%)，且按各氧化物質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，(CaO+MgO) / (Si02+Al203)的比值為0.85~1.15、Ca0/Mg0的比值為3.5~11.5，SiO2Al2O3的比值為3~5 ; (2)將化學(xué)組成為(I)中所述成分范圍、溫度為1450~1550°C的高爐渣出爐時(shí)盤旋傾倒在孔徑為5~15mm的方孔篩網(wǎng)上，同時(shí)鼓風(fēng)，I~2min內(nèi)使高爐洛冷卻到500°C以下,距篩網(wǎng)正下方0.5~Im處放置鑄鐵板承接落下的粒狀高爐渣；固態(tài)粒狀高爐渣冷卻至常溫后收集，粉磨后作為水泥活性摻合料使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高水硬活性高爐渣的處理方法，其中，所述的鼓出的風(fēng)來自于空氣。
【文檔編號(hào)】C04B7/147GK103693867SQ201310598594
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】崔素萍, 王卉, 王亞麗, 董詩(shī)婕, 蘭明章, 劉玲玲, 王劍鋒 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)