（材料学专业论文）钢渣活性激发技术及其在水泥中的应用研究.pdf

济南人学硕i j 学位论文 摘要 钢渣是炼钢过程中产生的废渣，其产量约为卡h 钢产量的1 2 - - 2 0 。2 0 0 7 年我国 钢铁工业排出钢渣量达到了8 5 0 0 万吨，全国钢渣累计积存量达到3 亿多吨。大量钢 渣不仅占用大量土地，还对环境造成了严重的污染。 钢渣的化学组成与水泥熟料相近，是一种具有潜在水化活性的胶凝材料。用钢渣 作混合材生产钢渣水泥是实现这一工业废渣建筑材料资源化和高值化的重要途径之 一。但因钢渣低水化活性的影响，钢渣水泥早期强度偏低，钢渣在水泥中的掺量也较 低，一般仅为1 0 左右。因此，各种用于提高水泥中钢渣掺量及改善钢渣水泥性能的 应用技术成为当前研究的热点，其中如何激发钢渣活性、提高钢渣水泥的早期强度是 问题的关键。 本文旨在采用碱矿渣水泥的激发原理研制以钢渣为主要原料的碱激发钢渣胶凝 材料，从而达到充分利用钢渣、减少钢铁工业对环境的污染、降低水泥工业环境负荷 的目的。先将钢渣预磨至一定细度，研究了钢渣预磨细度对钢渣胶凝材料性能的影响。 探讨了多种激发剂对钢渣活性的影响。通过多种激发剂的复合，减少了激发剂用量， 改善了激发效果。研究了钢渣、矿渣、粉煤狄等混合材对钢渣胶凝材料性能的影响。 通过混合材的复合掺加进一步提高了钢渣胶凝材料的早期强度。以钢渣、矿渣、熟料 为主要原料，并掺入复合激发剂，制备了一种钢渣掺量高、早期强度高的钢渣胶凝材 料，并对钢渣胶凝材料的水化产物及激发剂的影响进行了研究。 研究成果如下： 1 钢渣比表面积在3 1 0m 2 l ( g 以上时，钢渣颗粒具有较好的水化活性；通过混合 粉磨后制得的钢渣胶凝胶凝材料比表面积在4 3 0m 2 k g 左右时，钢渣胶凝材料的性能 较好。 2 以水玻璃、生石灰等四种碱性激发剂组成的碱性复合激发剂、硫酸盐激发剂、 钠型激发剂均能有效地激发钢渣的胶凝活性，大幅度提高了钢渣胶凝材料的早期强 度。碱性复合激发剂的掺加可使钢渣胶凝材料的3 d 强度提高i o m p a ，2 8 d 强度提高 5 m p a ，但其掺量较大( 6 ) 。钠型激发剂同样能够很好的激发钢渣活性，钢渣胶凝 材料的3 d 强度提高了8 m p a ，2 8 d 强度提高了6 m p a 。硫酸盐激发剂能够有效的改善 钢渣胶凝材料的凝结时间，但对钢渣活性的激发效果有限，并对钢渣胶凝材料的后期 t 哼淤活忡激发投术及j e n ：水泥中的一用研究 强度不利。 3 掺加3 的复合激发剂后，钢渣胶凝材料的3 d 抗压、抗折强度可达2 8 4 m p a 和6 5 m p a ，2 8 d 抗压、抗折强度达到74 9 o m p a 和8 1 m p a ，其3 d 抗压强度提高了 1 1 5 2 ，钢渣胶凝材料由3 2 5 增至4 2 5 r 。激发剂的复合掺加达到了改善激发效果、 减少激发剂糟量的舀的。 4 。钢渣、矿渣、粉煤灰复合掺加震，钢淹胶凝材料的性能进一步提离。铜渣胶 凝材料的最佳组成范围( 质量分数) 为：水泥熟料2 0 - - 2 5 。钢渣3 5 - 4 0 矿渣3 0 - - 3 5 粉煤灰5 二水石膏5 复合激发剂3 ，其性能达到了4 2 5 r 复合水泥的国 家标准，且有较多的富余强度。 5 硬化浆体的s e m 、x r d 、e d s 分析表明，激发剂对钢渣胶凝材料水化产物种 类没有影响，但水化产物数晕有所不同。硬化浆体中c a ( o h ) 2 晶体的含量大大降低， c 。s h 凝胶和棒柱状a f t 晶体的生成量显著增多。 6 钢渣、矿渣、粉煤灰多组分混合材复合后，有利于相互激发水化活性、促进 水化产物的生成和提高水泥硬化浆体结构的密实程度，存在强度的超叠加效应。 7 。钢渣漂性激发的机理在于，激发剂提高了钢渣水纯活性，加速了钢渣中玻璃 体的解离，释放出c a 2 + 和硅( 铝) 氧四面体离子，矿渣、粉煤灰的水化消耗了液相中 的c a 2 + ，生成了更多的c s h 凝胶和a f t 晶体，使钢渣的网络结构不断解体。大量 承化产物相互交织、搭接，磊生成的水傀产物填充其中，从面使水泥石的孔隙率降低、 孔尺寸减小，有利于水泥石获得较密实、坚固的网络结构，从而使钢渣胶凝材料具有 较高的早期强度。水化后期钢渣中的活性矿物继续水化，生成更多更细小的水化产物， 填充于硬化浆体的空隙中，使硬化浆体的藐隙率进一步降低，钢渣胶凝材料的后期强 度有一定程度的提高。 关键词：钢渣；活性激发；胶凝材料；激发剂；水化性能 济南人学硕l j 学位论文 a b s t r a c t s t e e ls l a g ，ab y p r o d u c to ft h es t e e li n d u s t r y ，i sp r o d u c e dd u r i n gt h es e p a r a t i o no f m o l t e ns t e e lf r o mi m p u r i t i e si ns t e e l m a k i n gf u r n a c e s t h ea m o u n to fs t e e ls l a gi sa b o u t 12 0 0 - - 2 0w t o ft h ep r o d u c e ds t e e l a l m o s t8 5m i l l i o nt o n so fs t e e ls l a gi sp r o d u c e da n d t h et o t a la m o u n to fs t e e ls l a gi su pt o3 0 0m i l l i o nt o n sa r ed e p o s i t e di n2 0 0 7 t h ed e p o s i t e d s t e e ls l a go c c u p i e sal o to ff a r ml a n da n dc a u s e ss e r i o u se n v i r o n m e n t a lp r o b l e m s t h ec h e m i c a lc o m p o s i t ea n dm e n i a lc o m p o s i t e sa r es i m i l a rw i t hc l i n k e r , t h e r e f o r e ， s t e e ls l a gc a nb eu s e da sc e m e n t i t i o u sm a t e r i a li np o t e n t i a l ，p r o d u c t i o ns t e e ls l a gc o m p o s i t e c e m e n t ( s s c c ) w i t hs t e e ls l a gi so n eo ft h eo p t i o n so fc o n v e r t i n gt h i si n d u s t r yw a s t e r e s i d u ei n t ob u i l d i n gm a t e r i a l b u tt h es s c c se a r l ys t r e n g t hi sv e r yl o wd u et ol o w h y d r a t i o na c t i v a t i o no ft h ei n c l u d e ds t e e ls l a g ，a n dt h ea m o u n to fs t e e ls l a gi ns s c ci s l i m i t e d ( a b o u tlo ) t h e r e f o r e ，t e c h n o l o g y , i n c r e a s i n gc o n t e n to fs t e e ls l a gi ns s c ca n d i m p r o v e m e n to fs s c c ? sp r o p e r t i e s ，h a sl o n gb e e nh i g h l i g h t e d ，t h ek e yl i e si nh o wt o a c t i v a t es t e e ls l a g sa c t i v i t ya n di m p r o v es s c c se a r l ys t r e n g t h t h ep r o p o s eo ft h i sp a p e ri su t i l i z a t i o nl o c a l l ya v a i l a b l es t e e l s l a gt op r e p a r e h i g h - s t r e n g t hs s c cw i t hah i g hc o n t e n to fs t e e ls l a ga c c o r d i n gt om e c h a n i s mo fa l k a l i a c t i v a t e ds l a gc e m e n t ，s oa st oa c h i e v e st h ef u l lu s es t e e ls l a g ，r e d u c e st h ee n v i r o n m e n t a l p o l l u t i o nc a u s e db yi r o na n ds t e e li n d u s t r y , d e c l i n e st h ed i s a d v a n t a g ee f f e c to fc e m e n t i n d u s t r yo no u re n v i r o n m e n t t h es t e e ls l a gw a sg r o u n ds e p a r a t e l ya h e a do ft h eg r i n d i n go ft h ec e m e n ti no u r e x p e r i m e n t t h ec o r r e l a t i o no ft h es t r e n g t ho ft h es s c ca n dt h eg r a n u l a r i t yo ft h es t e e l s l a gi sa n a l y z e df i r s t l y t h ek e yi s s u el i e s i nt h ea c t i v a t i o no ft h es t e e ls l a g t h e r e f o r e ， t h r e ek i n da c t i v a t o r sw e r ea d d e dt op r o m o t et h eh y d r a t i o na c t i v i t yo fs t e e ls l a g c o m p o u n d o ft h ei n c l u d e da c t i v a t o r sw a sd i s c u s s e di no r d e rt oi m p r o v et h ee a r l yp r o p e r t i e so fs s c c a n dd e c r e a s et h ea m o u n to fa c t i v a t o ru s e d i na d d i t i o n ，e f f e c t so fs l a g ，f l ya s hp o w d e ro n t h ep r o p e r t i e so fs s c cw e r ea l s os t u d i e d t oi m p r o v es s c c ? sp r o p e r t i e sf u r t h e r ，t h et h r e e b l e n d i n gm a t e r i a l sw e r ea d d e dt o g e t h e ri n t os s c c ak i n do fs s c cw i t hh i g hs t e e ls l a g c o n t e n ta n dh i 曲e a r l ys t r e n g t hw a sp r e p a r e db ys t e e ls l a g ，s l a g ，f l ya s ha sw e l la sc l i n k e r , 铡渣活讹激发技术及j t n ：水泥中的融用研究 暑暑曼詈皇掣葛! ! ! 皇缴燃皇皇詈曼篁燃葛! 曼量皇燃墨鼍! i i i i i i i 1 1 , 1 1 , 1 1 嬲鼍! 暑皇苎掣鼍曼鼍 a n di t sh y d r a t i o np r o p e r t i e sw e r ea l s od i s c u s s e dl a s t l y 弧er e s u l t si sa sf o l l o w ： 1 s t e e ls l a gh a sg o o da c t i v a t i o nw h e nt h es u r f a c ea r e ao ft h es t e e ls l a ge x c e e d s310 m 2 k g , t h es s c ch a sg o o dp r o p e r t i e sa f t e rg r o u n dt o g e t h e ru p t o4 3 0m 2 k g 2 a l k a l ic o m p o u n da c t i v a t o r , s u l f a t ea c t i v a t o ra n ds o d i u ma c t i v a t o rc a ni m p r o v et h e a c t i v i t yo fs t e e ls l a ga n di n c r e a s es s c c se a r l ys t r e n g t he f f i c i e n t l y t h e3 dc o m p r e s s i v e s t r e n g t ho fs s c ci n c r e a s e 10m p aa n d2 8 dc o m p r e s s i v ei n c r e a s e5m p aa f t e ra d d i n g a l k a l i n i t yc o m p o u n da c t i v a t o r , b u tt h ea m o u n to fa l k a l i n i l yc o m p o u n da c t i v a t o ra sh ig ha s 6 s o d i u ma c t i v a t o rc a na l s oi n c r e a s ea c t i v i t yo fs t e e ls l a gd r a m a t i c a l l y , t h e3 d c o m p r e s s i v es t r e n g t hi n c r e a s e8m p aa n d2 8 dc o m p r e s s i v ee n h a n c e6m p a t h es e t t i n g t i m eo fs s c ci m p r o v e ss i g n i f i c a n t l ya f t e ra d d i n gs u l f a t ea c t i v a t o r , b u tt h ee f f e c ti sn o ta s 鬈o o da sa l k a l ia c t i v a t o r , a n ds o d i u ma c t i v a t o rh a sd i s a d v a n t a g e o u se f f e c to nl o n g - 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- s hg e la n da f t c r y s t a li n c r e a s es i g n i f i c a n t l y 6 。i ti sb e n e f i tf o rh i g h e ra c t i v i t yo fe a c hb l e n dm a t e r i a l sa n dh i g h e rd e n s i t yo fh a r d e n p a s t e ，a f t e rs t e e ls l a g ，s l a g ：f l ya s hb e e na d d e dt o g e t h e r , t h ec o m p r e s s i v es t r e n g t hi n c r e a s e s 济南人学硕i ：学位论文 s i g n i f i c a n t l y , w h i c he x c e e dt h es u mo f e a c h 7 a f t e rt h ea d d i t i o no ft h ec o m p o u n da c t i v a t o r , n e t w o r ko fs t e e ls l a gd i s c o m p o u n d a n dr e l e a s ec a 2 + a n d s i 0 4 4 o r a 1 0 4 4 。，c a 2 + r e a c t sw i t h s i 0 4 4 。t of o r mm o r ec s hg e l a n da f tr a t h e rt h a nt of o r mc a ( o h ) 2 t h e s eh y d r a t i o np r o d u c t si n t e r t w i n ew i t he a c ho t h e r , f i l lt h ep o r e s ，f o r m i n gad e n s en e t w o r ks t r u c t u r e ，l e a d i n gt or e m a r k a b l yi n c r e a s e so ft h e e a r l ys t r e n g t ho fs s c c i nl a t e rp e r i o do fh y d r a t i o n ，a c t i v em i n e r a l si nt h es t e e ls l a g c o n t i n u e st oh y d r a t e ，t h ep r o d u c t i o na r em o r et i n i e rh y d r a t e dp r o d u c t ，f i l l sf i n ep o r ei nt h e h a r d e n e dp a s t ew h i c hl e a dt oac e r t a i ni n c r e a s eo fl a t t e rs t r e n g t h k e yw o r d s ：s t e e ls l a g ；a c t i v a t i o no fa c t i v i t y ；c e m e n t i n gm a t e r i a l ；a c t i v a t o r ；h y d r a t i o n v 僳刨性声嘴 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：毯圈垒e t 期：趟! 丛丝 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解济南大学有关保壁、使用学位论文的规定，同意学校 保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被 查阅墨疆借鉴；本人授权济南大学可以将学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和 汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签红毯醴侧币签名：立 坤专露 济南人学硕l j 学位论文 1 1 课题的来源 第一章绪论 钢渣足炼钢过程中产生的废渣，其产量约为粗钢产量的1 2 - , 2 0 。按照平均出 渣率18 计算，2 0 0 7 年我国钢铁工业排出钢渣量达到了8 5 0 0 力吨。全国钢渣累计 积存量达到3 亿多吨。由于大量钢渣没有得到及时处理，给人类的生存环境带来沉 重的负担。如： ( 1 ) 废渣占用大片的土地和良田，直接缩小我们的生存空问。 ( 2 ) 堆放的废渣在露天环境中同晒雨浸，会发生化学反应，产生很多有害气 体和有害成分污染空气或渗入地下污染水资源。 ( 3 ) 长期堆放的废渣会产生灰尘，污染周围的空气。 随着钢铁工业的发展，钢渣数量日益增多，大量钢渣弃置堆积，既污染环境又 占用大量土地，同时造成了资源的浪费，影响钢铁工业的可持续发展，亟待解决。 随着国际上同益重视环保，变废为宝的研究途径也就显得极其重要。因此，有必要 对钢渣进行减量化、资源化和高价值综合利用研究，使之变废为宝，从而达到充分 利用钢渣，减少钢铁工业对环境的污染，降低水泥工业环境负荷的目的。 1 2 钢渣的来源及处理方法 1 2 1 钢渣来源 钢渣是炼钢过程产生的废渣。炼刚过程是以空气或纯度较高的氧气( 9 9 5 ) 去氧化铁水中的碳、锰、硅、磷等元素并放出大量热。在高温下，炉料分成两个互 不相溶的相：熔渣和钢水，熔渣冷却、粒化处理后成为钢渣。钢渣主要来自金属炉 料中各元素被氧化后生成的氧化物、被侵蚀的炉衬和补炉材料、金属炉料带入的杂 质( 如泥砂) 和为调整钢渣性质而特意加入的造渣材料( 如石灰石、白云石、铁矿 石、萤石、硅石等) 1 1 - 3 j 。 炼钢过程一般是通过控制钢渣来进行的。造渣制度是否适当，对钢水中杂质的 去除速度和程度有很大的影响，另外对冶炼时问和炉体寿命也有一定的影响。炼钢 钢渣活忭激笈技术及j e 矗：水泥中的 却用研究 的冶炼过程大致分以下几个阶段：补炉、装料、熔化、精炼、脱氧及出钢等。从炉 料熔化起，钢渣就开始形成，一盥到出钢为止。在不同阶段，钢渣的性质有很大区 别。 由于冶炼时炉墙内壁、堤坡、炉底等部位遭受着机械冲击，并受钢液和钢渣的 侵蚀及高温作藤，露发生不同程发的破坏，所以要补炉。辜 炉掰麓麴材料一般是自 云石，因此，钢渣中氧化镁含量较高。 冶炼开始后要装入大量的铁矿石、废钢、生铁、石灰石等原料。加热后兑入铁 求，铁水中一般含有磷( p ) 、硫( s ) 等杂质。为了除去磷、硫、硅、碳等元素， 要进行激烈的“成渣反应。兑入铁水盾的熔化初期，熔池的温度较低，碳的氧化 并不剧烈，同时由于石灰石或石灰还未完全熔解，渣中氧化钙的成分不高，这时要 及时放出大量的渣，这种渣称为初期渣。初期渣是一种f e o 和s i 锡含量较高的酸 性渣，容易侵蚀炉床，必须大量地及时地放出炉外。放渣有利于炉料的迅速熔化， 缩短熔炼时m 。初期渣约占渣量的4 0 - - 6 0 。随着酸性渣的放出，约有5 0 以上 的磷和2 0 的硫捧出炉井，这对提高渣的碱度，减少石灰用量及去磷去硫具有决定 性的作用。 熔化后期，金属和钢渣中还含有较高的硫和部分磷。平炉去硫要求钢渣碱度高、 流动性好、熔池温度高、沸腾要强烈。在精炼期( 矿石沸腾和纯沸腾) 除加入石灰 外，还要加熔剂。在精炼期放出的渣称为精炼渣，约占渣量的3 0 - 4 0 。糖炼渣的 碱度较高。在出钢时随着钢水一同排出的高碱度渣称为出钢渣，约占渣量的1 0 。 浇注钢锭以后剩余在钢包中的渣称为浇钢余渣，此渣数量较少。 1 2 2 钢渣的处理方法 虽然钢渣是一种宝贵的资源，要想综合利用钢渣，首先要进行科学处理，使其 粒度、游离物、稳定相、渣钢分离等参数满足使用要求，其中最基本的是钢渣粒化 或粉化。由于钢渣硬度大，韧度大( 因含有少量铁) ，如果用常规的破碎或研磨方 法进行处理，难以破碎、费时耗能。钢渣在炼钢过程中处于熔融状念，具有液体的 一些特点，有流动性，切割容易，可无限分割，遇水急剧冷却凝固。如果处理方法 得当，钢渣在熔融状态下的粒化加工处理要比固态下加工容易得多，且省时省电。 目逮在液态钢渣的粒化处理中，由予炼钢设备、工艺奄篝、造渣制度、钢渣物 化性质的多样性及其利用上的多种途径，决定了钢渣处理工艺上的多样性，主要有 渝法和干法。湿法主要包括：冷弃法o l 、焖渣水淬法m 1 秘、热泼法邴1 3 】、浅盘法 2 济南人学硕i 。学位论文 1 4 - 1 6 ) 、水淬法【1 7 l 、风淬法【1 8 】和风碎粒化法【9 2 0 1 。 1 2 2 1 冷弃法 钢渣从炼钢炉进入渣罐后，直接运至渣山堆场，然后打水加速钢渣淬化。 优点：设备及投资少，主要投资包括运输和装载车辆、渣场土建等，年产6 0 万t 钢渣规模的钢厂渣场占地要1 0 0 多亩。 缺点：( 1 ) 渣场占地面积大，对环境污染严重；( 2 ) 处理后的渣块较大；( 3 ) 尾渣综合利用不方便；( 4 ) 陈化时问长，通常要陈化一个月以上。 湘钢、新钢公司的一钢厂和三钢厂目前使用该方法处理钢渣。 1 2 2 2 池焖法 上钢五厂采用该项技术。钢渣在地坑冷却至3 0 0 - 6 0 0 ( ? 后，将大块钢渣铲入翻斗 车，运至闷罐车间，倾入闷罐，盖上罐盖后，由上往下喷水，水和蒸汽将钢渣淬裂。 经过一段时间闷解，然后用铲车挖出，装车运往渣场。该技术粒化效果好，可获得6 0 8 0 的2 0 m m 渣块。 优点：处理工艺简单，投资少。 缺点：处理时间长，钢渣粒度大小不均匀，而且有污水处理等难题。由于多次 装铲，粉尘污染问题更为严重。 1 2 2 3 热泼法 热泼渣法是将液态钢渣直接泼到渣坑，经喷水冷却后，利用钢渣余热，在热胀冷 缩和f - c a o 水解膨胀作用下，促使钢渣破裂、自解、粉化。 优点：( 1 ) 技术成熟，生产线流程简单，运行成本低；( 2 ) 设备及投资较少， 年处理6 0 万t 钢渣的投资约3 0 0 0 万元，占地3 0 , - - - 4 0 亩；( 3 ) 处理后的钢渣块度较冷弃 小；( 4 ) 钢渣中f - c a o 含量较低，有利于钢渣综合利用。 缺点：( 1 ) 产生的蒸汽对车间环境影响较大，对厂房和设备寿命有一定影响； ( 2 ) 渣块比较大，钢渣的综合利用还比较困难。 这种方法在国内钢厂应用较多，武钢、鞍钢、梅钢、新钢炼钢厂等厂均采用该方 法。 1 2 2 4 浅盘法 浅盘法是将流动性好的液态渣倒入浅盘中，静置几分钟后，第一次喷水冷却，问 气 隔几分钟后再次喷水冷却，如此重复4 次，使钢渣表面温度冷却到5 0 0 c 左右，钢渣在 渣盘中凝固并破裂，然后倾翻到摊渣车上，运往二次冷却站，再进行喷水冷却，待温 度降到2 0 0 左右时将钢渣倒入水池中，3 0m i n 后钢渣温度接近室温，再用皮荣机送 到磁选机回收利用。 优点：( 1 ) 用水强制快速冷却，处理时闻短，生产能力大；( 2 处理过程粉尘 少；( 3 ) 钢渣粒度小，时减少破碎、筛分的工作量，便于金属铁的回收；( 4 ) 钢渣 中f - c a o 含量较低，钢渣的稳定性较好，有利于其综合利用。 缺点：( 1 ) 要求厂房大，设备投资比热泼法高；( 2 ) 蒸汽量较多，对厂房和设 备寿命有一定影响；( 3 ) 操作工艺比较复杂；( 4 ) 对钢渣的流动性有一定要求，粘 度高、流动性差的钢渣不能用该方法处理。 宝钢股份公司目前使用浅盘法。 1 2 2 。5 水淬法 承淬法是济南钢铁公镱率先使用的种比较新的液态钢渣粒仡技术。由于钢渣 比高炉矿渣碱度高、韧性大，其水淬难度也大。水淬法是高温液态钢渣在流出、下 降过程中，被压力水分割、击碎，同时进行热交换，使熔渣在水雾中进行粒化，该 方法在快速、经济、适用、环保；节能及粒化性等方蕊均有独特优越性。由于炼钢 设备工艺布置，排淹特点不同，水淬工艺多种形式： ( 1 ) 倾翻罐水淬法：对于一些大、中型转炉炼钢车间，在钢渣物化性能比较稳 定，渣流动性能好时，采焉渣罐和水渣池水淬互艺。遥过倾翻渣罐使之徐徐落入水 池水淬，同时还有一排压力水流在水面上冲散熔渣，起到搅动池中水的作用，以避 免局部过热爆炸。 ( 2 开孔渣罐水淬法；用带孔渣罐接渣焉，送别本淬池边，打开渣罐孔鼹， 熔渣流出遇到高压水击碎落入水池，取出后装车外运。此法采用渣孔节流，有效控 制渣流量，保证渣水比为1 ：1 ，以免爆炸，但打开流渣口和清理渣孔劳动强度较大。 ( 3 ) 滚篱承淬法：在承涟边安装两个直径为l 1 5 米，转速为2 0 0 - - - 3 0 0 r m i n 的滚筒。熔渣以流量l - - - 2 t m i n 倒至滚筒内，在滚筒离心力和喷淋水的作用下，熔 渣被水散开并冷却成细小颗粒而落入池中。 优点：( 1 ) 舞 渣速度快，处理流稷短：( 2 ) 设备投资少，运行成本低，倾倒炉 渣占用场地面积小；( 3 ) 处理后的钢渣粒度小，便于磁选和回收利用。( 4 ) 获得的 渣粒粒度分佃均匀，渣铁分离完全，渣粒其有稳定的c 3 s 、c 2 s 相，f - c a o 减少到0 3 5 ， 童 济南人学硕i j 学位论文 渣块含c a 0 4 5 ，适合代替石灰石与铁矿石作为烧结熔剂及水泥的原料。 缺点：( 1 ) 钢渣从罐底孔流出的流量很难控制，操作难度大：( 2 ) 打开流渣口 操作困难，劳动强度大，环境条件差，钢渣处理率低；( 3 ) 钢渣中如果带有钢水时 容易发生爆炸；( 4 ) 人工关闭流渣口操作时危险性大：( 5 ) 粘度高、流动性差的钢 渣不能采用此方法。 济钢目前采用丌孔渣罐水淬法和倾翻罐水淬法。 1 2 2 6 风淬法 风淬法装置由气体调控系统、粒化器、中问包、支承及液压倾翻机构，主体由除 尘水幕、水池等设备组成。装满液态钢渣的渣瓮由行车吊放到倾翻支架上，将渣液逐 渐倒入中问包后，依靠重力作用，渣液经出渣口从中间包、流渣槽流到粒化器前方， 被粒化器内喷出的高速气流击碎，加上表面张力的作用，使击碎的液渣滴收缩凝固成 直径为2m m 左右的球形颗粒，落入水池中冷却。 优点：该方法安全可靠、工艺简单、投资少、处理能力大、一次粒化彻底、用水 量少等。 缺点：对钢渣的流动性有很大要求，由于钢渣碱度大，粘度高，能够风淬处理 的钢渣较少，不超过总钢渣的5 0 ，其它钢渣要采用别的方法处理。 目前国内只有成都钢铁厂和马钢等少数钢厂应用j x l 淬法。 1 2 2 7 闷罐法 闷罐法是把转炉出来的钢渣倒在渣坑中，待钢渣温度冷却至u 6 0 0 - - - - 9 5 0 时装入闷 罐中，通过控制向闷罐中喷洒的水量和喷水时间使钢渣在闷罐内高温淬化、冷却。罐 内水和钢渣产生复杂的温差冲击效应、物理化学反应，使钢渣淬裂。 优点：( 1 ) 钢渣粉化效果较好，渣钢分离效果好，易于回收金属铁；( 2 ) 钢渣 中f - c a o 含量较低，钢渣膨胀性小，性质稳定，有利于尾渣的综合利用；( 3 ) 机械化 程度高，劳动强度低；( 4 ) 粉尘少，蒸汽可以回收，环境污染小；( 5 ) 运行费用适 中，吨渣处理费用为2 5 元左右； 缺点：( 1 ) 不能直接处理高温渣，生产周期较长；( 2 ) 设备、厂房等投资大， 年处理6 0 万t 钢渣的投资约5 0 0 0 , 0 元，占地4 0 亩左右：( 3 ) 由于对进入f c j 罐的钢渣温 度范围有较高要求，所以对多炉钢渣分批进入闷罐操作不太方便。 目前困内使用此方法的钢厂比较多，涟钢、上钢血厂、北台等钢厂使用该方法。 5 镪渣活蜉激笈投 寒及j 萋务承滗审瓣建雳疆宠 1 2 2 8 滚筒法 滚麓法楚宝钢扶饿罗斯购买技术并研发成功麴。该法霆将液悫翱渣妻接捌入运转 的滚筒巾，滚篱中有钢球，通过控翩水量，钢渣在滚筒孛瓣热、粉化、研磨、冷却， 然后用掇式输送机从滚筒排到渣场。该方法技术禽量比较高。 优点：( 1 ) 钢漆粒发细小，通常小于l o m m ，渣镧分离完全，对回收废钢毒参常有 利；( 2 ) 钢渣中c 氇0 低，对于钢渣综含利用鼍豁鬻有利；3 ) 生产流程短、占地少、 生产效率赢，宝钢处理2 0 t 钢渣的时间不至1 1 0 m i n ；( 4 ) 粉尘少，蒸汽通过烟囱外排， 坯保性好；( 5 ) 鲁动能程度高，劳动强度低。 缺点：( 1 ) 设备复杂，维修雉凌大；( 2 要求钢渣流动性好，固态渣和流动性 差的渣不能处理；( 3 ) 运行费用比斛罐法高，约为4 5 元t 渣发右。 宝钢疆翁采灞滚篱法鲑理钢渣。 1 2 2 9 钢渣粒化法 钢渣粒纯法与滚篱法和东淬法有毒羹戳之处。它是囱承渣粒化装嚣演纯过来麴，原 理是液态钢渣倒入渣楼，均匀流入粒亿器，被离遽旋转的粒纯轮破终，沿切线方向抛 出，同时受高压水射流冷却和水淬，落入水箱，通过皮带机送至渣场。 优点：( 1 ) 处理瑟麴钢渣粒小予1 0m m ，渣钢分离翻寮，对圈收钢藕非常方便； ( 2 ) 钢渣粒度细小，不需要再次破羲警，两且f - c a o 含量较低，对子钢渣综合剥爝鼍 常 有利；( 3 ) 投资少、占地少、工艺简单，该主体装置仅需要 2 0m 2 的厂房；( 4 ) 粉 尘少、蒸汽通过烟爨排放，环保毽好；5 ) 劳动强凄低，运行成本诋，麴必2 9 元t 渣左右；( 6 安全性离。 缺点：( 1 ) 该方法于近年开发成功，可靠性和稳定性还需要进一步考证； ( 2 ) 对钢渣流动性要求高，豳态渣和流动馊差酶渣不麓处理；( 3 ) 金瘸铁损失大，由于 粒讫过程把废钢也变成了小颗粒，高温下氧化严重，丽且大孛粒缴废钢变成了小粒钢， 金属铁回收率较低。 嚣翁国内只有蓄钢、迂钢等几个镧厂使用该方法。钢渣各种瀑法楚璎工艺的毙较 觅表1 1 。 6 济南人学顾i ：学位论文 伐孺弦澄处埋文芏，趟中l 七a t ) 扳憾。 热闷法渣处理安全，投资较少。 黼去篡霜篙字罢娄磊瓣磊翟嚣 风淬法篓蓑 全环境温度低，山渣速 霍萎粒环境温度低，出渣速度快 龇去蕞柔震竽篆未装岽篮赞行 嘉薹倾工艺简单。 需要引进，投资人，设备维护颦大。应川厂家少。 篓焉淼霎荽笑凳鬈嚣毳鬻! 应用较多。运，处理场所蒸汽人，环境温度高。 量擘竺苎液窆鎏：；要登难度人，管应川厂家较少。 理不好时，有爆炸现象。 。 噪音很人，气体消耗鼙人。应用厂家较少。 仍在开发阶段，处理渣鼙低，运行应用厂家较少， 成本较高。正在试用阶段。 仍在开发推j 阶段，只能处理流动应用厂家较少， 性较好的液态渣。正在试片j 阶段。 一l ：作环境恶劣，采渣出渣温度高。应川厂家少。 1 2 2 1 0 千法 气 图1 1 克凡纳( k v a e r n e r ) 转碟法干渣处理技术 f i g 1 1k v a e r n e rs t e e ls l a gt r e a t m e n t 钢渣干法处理技术主要有：转碟法。英国克凡纳( k v a e m e r ) 公司研制了一种转 碟法二f 渣处理技术。采用炉渣处理罐( 见图1 1 ) ，罐内有可变速旋转的浅碟，罐上 设气罩。起重机将中i 、h j 渣罐的熔渣，通过内衬耐材的渣道，导入快速旋转的转碟，转 碟的离心力迫使钢渣破碎，并抛向处理罐的水冷罐壁，罐壁光滑不粘渣，熔渣凝固、 7 钢渣活忭激发技术及j n ；水泥中的庸用研究 下落至气动冷却床，冷却床由空气振动，渣粒径向运动，确保渣粒不结团，并进一步 冷却。冷却蜃的渣粒斜向进入下料槽。下料稽将部分渣粒再次提升重新导入处理罐和 转碟。这种设计可以使熔渣迅速凝固，又可打磨处理罐壁，使其不粘渣。下料槽中的 渣粒，经过风冷后，通过料口卸在输送机上运出。该项技术首先在高炉上试验，熔 渣流速6 t m i n ，温度1 5 5 0 ，转碟转速可达1 5 0 0 r m i n 。该技术逐步用子转炉、电炉钢 渣、不锈钢渣及几种有色会属熔渣，均获成功。熔渣流动性、凝固速度是决定处理罐、 转碟基本尺寸及冷却风量的关键网素。经该干法处理后的渣粒可低达5 m m 。钢渣的湿 法与予法处嚣特点觅表1 2 。 袭1 2 湿法与千法钢渣处理技术的比较 t a b l e1 2c o m p a r a t i o no f w a ra n dd r ys t e e ls l a gt r e a t m e n t 1 3 钢渣的组成及分类 1 3 1 钢渣的矿物组成 钢渣为块状固体，黑色，结构致密，呈碱性。钢渣含有的主要矿物有f 2 1 彩】：硅 酸二钙( 2 c a o s i 0 2 ) 、硅酸三钙( 3 c a o s i 0 2 ) 、方镁石( m g o ) 、尖晶石( m g o a 1 2 0 3 ) 、 r o 相( f e ，m n ，m 曲o ) 、铁铝酸四钙( 4 c a o a 1 2 0 3 f e 2 0 3 ) 、镁蔷薇辉石 ( 3 c a o m g o 2 s i 0 2 ) ，另有少量硅酸锰( m n o s i 0 2 ) 、铁酸钙( c a o f e 2 0 3 ) 、铁 酸二钙( 2 c a o f e 2 0 3 ) 、玻璃相、c a ( o h ) 2 和c a c 0 3 、橄榄石(