一种炉前改性钢渣及其制备方法技术

一种炉前改性钢渣及其制备方法，将转炉炼钢排出的温度为1400℃以上的钢渣排出到渣罐，同时将改性剂(石灰石粉、砂岩以及粉煤灰)与熔融态钢渣混合，改性剂的粒径均小于0.15mm，其组分与含量分别为石灰石粉1％

【技术实现步骤摘要】
一种炉前改性钢渣及其制备方法


[0001]本专利技术涉及水泥基材料和钢铁产业，具体涉及一种改性钢渣粉及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]钢渣是炼钢过程中排出的温度在1400℃以上的熔融物经冷却得到的固体废弃物，作为钢铁生产过程的固体废弃物，其产生量为粗钢产量的10％
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15％。钢渣产生量大，但其综合利用率仅20％
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30％，其利用方向主要为钢厂内部的循环利用、土建及道路工程。钢渣中含有相当数量的废钢或磁性铁氧化物，钢铁企业会对其直接回收；在土建方面，尾渣可以作为水泥混合材或混凝土掺合料使用；在道路工程方面，大多用于道路基层材料。
[0003]钢渣的利用率低会导致大部分只能被随意的堆积，这不仅会占用大量的土地，还会对环境造成污染，钢渣中所含有的重金属离子和碱金属离子会随雨水渗入土壤中，影响农作物的生长，而且钢渣中的有害离子渗入地下水中，会对附近的水体造成污染，进而影响到人们的身体健康。
[0004]钢渣的化学成分因炼钢过程中造渣剂不同、造渣方法不同、批次不同和处理工艺不同都会导致钢渣的化学成分出现差别，但其主要成分是一致的，主要由CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO及少量f
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CaO、MnO、FeO、P2O5、金属Fe组成，与普通硅酸盐水泥熟料的化学成分相似，且有一定的胶凝性，所以可将钢渣作为水泥混合材或混凝土掺合料使用。但由于钢渣中含有大量的RO相，导致钢渣存在胶凝活性低、安定性不良等问题，未经改性处理的钢渣，胶凝活性难以达到水泥混合材或混凝土掺合料的活性要求。
[0005]有学者使用五种化学试剂复配出钢渣激发剂来激发钢渣的活性，发现碱性激发剂可以提供钢渣水化的碱性环境，加入激发剂后钢渣的活性确实得到了很大的提高。
[0006]也有学者通过机械磨细的方法改善钢渣活性，将钢渣磨细后能够加快其水化速率，而且随着比表面积的增大，钢渣的水化速率就越快。
[0007]但是，上述方法只是从末端入手对钢渣的特定物性进行改性，没有充分利用熔融态钢渣自身特性，要么活性提高有限，要么重新加热煅烧。

技术实现思路

[0008]为了解决现有处理技术中钢渣活性低、安定性不良等问题，本专利技术提供了一种操作简单、胶凝活性高、可用作水泥混合材或混凝土掺合料的改性钢渣及其制备方法。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0010]一种改性钢渣，所述改性钢渣由炼钢车间刚刚排出的熔融态钢渣，掺入改性剂，充分搅拌、反应后急冷制得；以质量百分比计，各种原料的含量为：钢渣75％
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95％，改性剂5％
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25％。改性剂的组分与含量分别为石灰石粉1％
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15％、砂岩粉1％
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10％、粉煤灰1％
‑
10％。
[0011]优选的，上述改性钢渣，以质量百分比计，各种原料的含量为：钢渣85％
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93％，改
性剂7％
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15％。
[0012]进一步优选的，上述钢渣化学成分中CaO和MgO的含量总和应小于等于55％。
[0013]进一步优选的，上述改性剂各组分的粒径均小于0.15mm。
[0014]优选的，上述改性钢渣应在熔融态钢渣排出后立即加入改性剂均匀搅拌。
[0015]优选的，熔融态钢渣和改性剂搅拌均匀后静置20min。
[0015]优选的，上述搅拌均匀静置20min后的改性钢渣，立即进行急冷。
[0016]本专利技术提供了一种炉前改性钢渣的制备方法，包括如下步骤：将熔融态钢渣从炼钢转炉中排出到渣罐，同时往渣罐中加入改性剂并开始搅拌，搅拌均匀静置20min后将改性钢渣急冷，冷却后再研磨成比表面积不低于350m2/kg的改性钢渣粉。向熔融态钢渣中加入石灰石粉可以补充CaO含量，加入的砂岩粉和粉煤灰在高温下使CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3相互反应生成铁铝酸四钙(C4AF或4CaO
·
Al2O3
·
Fe2O3)、铝酸三钙(C3A或3CaO
·
Al2O3)、硅酸二钙(C2S或2CaO
·
SiO2)等胶凝矿物。
[0017]4CaO+Al2O3+Fe2O3
→
4CaO
·
Al2O3
·
Fe2O3
[0018]3CaO+Al2O3
→
3CaO
·
Al2O3
[0019]2CaO+SiO2
→
2CaO
·
SiO2
[0020]而且增加CaO后，可以破坏钢渣中RO相的结构，以此提高钢渣的胶凝活性。
[0021]硅酸二钙(C2S)是硅酸盐水泥熟料中含量较多的胶凝矿物，C2S在不同温度存在α
‑
C2S、α
′
H
‑
C2S、α
′
L
‑
C2S、β
‑
C2S、γ
‑
C2S等五种晶型，α
‑
C2S在1450℃以上是稳定的，当温度在630℃
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680℃时转变为β型，当温度低于500℃时，β
‑
C2S就会转变为γ
‑
C2S。α、β两种晶型活性很高，γ型没有活性，所以上述熔融态钢渣与校正料搅拌均匀后应在温度不低于900℃时通过急冷使熔融态钢渣急速冷却，使体系中的C2S以β型保留下来，而且急冷能使熔融态钢渣中的各种矿物来不及完成结晶、以玻璃态形式保留，进一步提高钢渣活性。
[0022]将本专利技术所提供的制备方法得到的改性钢渣，按照GB/T 20491
‑
2017《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》测定活性指数，28d活性指数最高可达100％以上，完全满足GB/T 20491
‑
2017对一级钢渣活性指数不低于80％的要求。
具体实施方式
[0023]本专利技术提供了一种改性钢渣的制备方法，包括如下步骤：
[0024]将炼钢炉中熔融态的钢渣排出到渣罐，与事先准备好的改性剂充分搅拌，然后急冷得到改性钢渣。
[0025]所述改性剂的组分与含量分别为石灰石粉1％
‑
15％、砂岩粉1％
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10％、粉煤灰1％
‑
10％，且粒径均小于0.15mm。
[0026]所述钢渣适用于化学成分中CaO和MgO含量总和小于等于55％的钢渣。在本专利技术实例中优选包括如下质量含量的化学成分：CaO 44
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46％、SiO2 30
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32％、MgO 3
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6％、Al2O3 1
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2％、Fe2O3 O
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1％，更优选为：CaO 45.72％、SiO2 31.65％、MgO 5.64本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种炉前改性钢渣及其制备方法，其特征在于，由炼钢转炉中排出的熔融态钢渣与改性剂在炉前进行混合，充分搅拌后急冷，经破碎、研磨，制得改性钢渣粉。2.根据权利要求1所述的改性钢渣，包括以下重量百分比的各组分：钢渣75％
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95％，改性剂5％
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25％。3.根据权利要求1所述改性钢渣，其特征在于，所述改性剂由石灰石粉、砂岩粉和粉煤灰组成，组成比例分别为石灰石粉1％
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15％、砂岩粉1％
‑
10％、粉煤灰1
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【专利技术属性】
技术研发人员：张文，蔡基伟，
申请(专利权)人：张文，
类型：发明
国别省市：