一种透水过滤球的制备及使用方法与流程

技术领域：

本发明涉及冶金环保技术领域，特别是涉及一种应用于高炉水渣处理工艺中以替代传统底滤法使用的滤料鹅卵石的一种透水过滤球的制备及使用方法。

背景技术：
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目前我国高炉采用底滤法工艺生产水渣占主流，其工艺是1500℃的熔渣，用0.3mpa的冲渣水冲渣，渣水进入过滤池，过滤池内铺设1.5米高的鹅卵石，鹅卵石的粒度由下向上分布为：16～25、8～16、4～8、2～4mm。渣水进入过滤池后，冲渣水由于重力作用，穿过鹅卵石间缝隙进入过滤池最底部过滤管，导出过滤池，并经管道、阀门等由水泵打到冲渣点冲渣循环使用。水渣无法穿过鹅卵石间缝隙，就堆积在鹅卵石最上方，水渣由天车抓走，由此实现渣水分离。目前底滤法水渣使用的鹅卵石均来自河床等自然界，通过挖掘、筛分获得，鹅卵石质量、规格没有统一标准。由于地域问题，一些地方很难从当地自然界获取鹅卵石。长期开采鹅卵石对河床及自然环境造成很大破坏，随着国家对环保要求的日益严格，挖河床获取鹅卵石破坏环境的做法将逐步停止。传统底滤法的技术缺陷是占地面积大，工程建设、运行成本高，资源破坏严重。

技术实现要素：
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本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种占地面积小、工程建设和运行成本低、保护环境和现有资源、节能减排的一种透水过滤球的制备及使用方法。

本发明的技术解决方案是这样实现的：提供一种透水过滤球的制备方法；其特征是：该透水过滤球的制备方法流程为：原料→预处理→配料→混匀→压球→养护；

a、原料：透水过滤球的主要原料有骨料、胶凝材料以及外加剂；骨料主要钢渣颗粒组成；胶凝材料主要由硅酸盐水泥组成；外加剂主要由硅灰、聚羧酸系减水剂以及高炉水渣微粉配制而成；

(1)骨料：选取钢铁厂热闷后经过磁选后的尾渣颗粒作为透水过滤球骨料，经筛分后可分为两种骨料，分别为粗骨料(2mm≤d≤5mm)和细骨料(0.2mm≤d≤2mm)；根据钢渣颗粒的粗细可将透水过滤球分为两种规格；用钢渣颗粒作为过滤球骨料，能大大提高过滤球的强度性能和透水性，同时降低其生产成本；

(2)胶凝材料：选取普通硅酸盐水泥作为过滤球的胶凝材料；普通硅酸盐水泥来源广泛，价格低廉，强度高，耐久性好等特点都符合过滤球的性能要求；

(3)外加剂：由硅灰、聚羧酸系减水剂及高炉水渣微粉配制而成，能有效提高透水过滤球的强度性能，改善其透水性、抗冻融性以及耐久性；

(4)原料要求：钢渣含水率≤2％；f-cao(游离氧化钙)≤3％；f-mgo(游离氧化镁)≤3％；90％以上粒度≤5mm；透水过滤球的原料配比如下：钢渣掺量75～80wt.％；硅酸盐水泥5～10wt.％；高炉水渣微粉10～15wt.％；硅灰0.5～0.8wt.％；减水剂0.3～0.4wt.％；水占3.5～6.0wt.％；

b、预处理：将钢铁厂粒化后的钢渣直接运送至过滤球生产现场，经晾干后使含水率不大于2％时方可使用；用粗筛和细筛将大于5mm的超大颗粒和小于0.6mm的微细粉末分别筛分出去，剩余的颗粒经过振动筛可分为粗、细两个等级的骨料；即2mm≤d≤5mm的钢渣颗粒作为粗骨料，0.3mm≤d≤2mm的颗粒作为细骨料；

c、配料：筛分后的骨料经皮带输送至计量斗进行称量；硅酸盐水泥堆放在堆棚中，经过水泥料斗放料至皮带上，输送至计量斗进行称量；外加剂由硅灰、聚羧酸系减水剂及高炉水渣微粉按2:1:38的比例配制而成，储存在外加剂料仓中，通过皮带输送至称量斗称量；上述原料，各自通过料仓下的出料、输送设备的控制，按照钢渣颗粒75～80wt.％、硅酸盐水泥5～10wt.％、高炉水渣微粉10～15wt.％、硅灰0.5～0.8wt.％、减水剂0.3～0.4wt.％的配比；

d、混匀：经各自计量称计量后，将钢渣、硅酸盐水泥、外加剂依次装入双卧辊强制搅拌机，加入3.5～6.0wt.％的水后进行高强度搅拌；

e、压球：搅拌后通过皮带输送至受料斗，受料斗配合压球机的生产速率下料；受料斗将混合料喂入液压压球机模具中，一次压制成球，成型周期为16～20秒；

f、养护：过滤球经传送皮带传送至养护小车，并被推入养护室在28℃的温度下加湿养护24小时，即可得到一种免焙烧型的透水过滤球；

通过对透水过滤球进行性能测试，并对检验结果取平均值，可得到过滤球的性能检测如下：保水性为0.7g/cm²；15℃下的透水系数为1.6×10^-2cm/s；抗压强度为49.6mpa；25次冻融循环后抗压强度损失率为2％；

2、提供一种透水过滤球的使用方法，其特征是：先按粒级将透水过滤球分为四种规格：d1＝16～25mm；d2＝10～16mm；d3＝5～10mm；d4＝2～5mm；在高炉底滤法渣处理系统过滤池8底部由下至上先铺设第一层粗骨料滤料层3，滤球直径d1＝16～25mm，滤料层厚度h1＝750～850mm；其上第二层铺设粗骨料滤料层4，滤球直径d2＝10～16mm，滤料层厚度h2＝90～110mm；第三层铺设粗骨料滤料层5，滤球直径d3＝5～10mm，滤料层厚度h3＝90～110mm；第四层铺设细骨料滤料层6，滤球直径d4＝2～5mm，滤料层厚度h4＝450～550mm；在第四层滤料层6的上方设置防护架2，防止起重机抓斗抓水渣时破坏下方的滤料层；在防护架2的上方留设一层水渣层7，渣层厚度h5＝150～250mm；高炉冲渣后冲渣水和水渣一起进入过滤池8，水渣堆积在水渣层7上方，冲渣水向下依次经过水渣层7、滤料层6、滤料层5、滤料层4、滤料层3的过滤进入过滤主管1，通过上塔泵打至冷却塔对冲渣水进行冷却。

本发明的有益效果是：本发明方法流程简单，以炼钢副产物钢渣颗粒为主要原料，原料来源广泛，免焙烧的制备方式可节约大量煤炭、电力等能源。透水过滤球可统一规格化生产，能替代底滤法渣处理工艺中的鹅卵石，通过合理分层，达到过滤速度快、渣水分离好的效果。同时克服传统底滤法占地面积大的技术缺陷，避免采取鹅卵石的破坏性开采，降低工程建设、运行成本，实现节能减排，扩大了钢渣的使用范围。

附图说明：

图1是本发明专利实施例一种透水过滤球的制备及使用方法流程图；

图2是本发明专利实施例一种透水过滤球的制备及使用方法中过滤球的铺放示意图。

附图中：1.过滤主管；2.防护架；3.滤料层a；4.滤料层b；5.滤料层c；6.滤料层d；7.水渣层；8.过滤池；h1.滤料层a厚度；h2.滤料层b厚度；h3.滤料层c厚度；h4.滤料层d厚度；h5.水渣层厚度；d1.过滤球a直径；d2.过滤球b直径；d3.过滤球c直径；d4.过滤球d直径。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明实施例做进一步详细描述：图1是一种透水过滤球的制备方法示意图；透水过滤球制备方法的流程为：原料→预处理→配料→混匀→压球→养护。

a、原料：透水过滤球的主要原料有做为骨料的钢渣颗粒、胶凝材料以及外加剂等。

(1)骨料：选取钢铁厂热闷后经过磁选后的尾渣颗粒作为透水过滤球骨料，经筛分后可分为两种骨料，分别为粗骨料(2mm≤d≤5mm)和细骨料(0.2mm≤d≤2mm)；根据钢渣颗粒的粗细可将透水过滤球分为两种规格。用钢渣颗粒作为过滤球骨料，能大大提高过滤球的强度性能和透水性，同时降低其生产成本。

(2)胶凝材料：选取普通硅酸盐水泥作为过滤球的胶凝材料。普通硅酸盐水泥来源广泛，价格低廉，强度高，耐久性好等特点都符合过滤球的性能要求。

(3)外加剂：由硅灰、聚羧酸系减水剂及高炉水渣微粉配制而成，能有效提高透水过滤球的强度性能，改善其透水性、抗冻融性以及耐久性。

(4)原料要求：钢渣含水率≤2％，f-cao(游离氧化钙)≤3％，f-mgo(游离氧化镁)≤3％，90％以上粒度≤5mm。透水过滤球的原料配比如下：钢渣掺量75～80wt.％，硅酸盐水泥5～10wt.％，高炉水渣微粉10～15wt.％，硅灰0.5～0.8wt.％，减水剂0.3～0.4wt.％，水占3.5～6.0wt.％。

b.预处理：将钢铁厂粒化后的钢渣直接运送至过滤球生产现场，经晾干后使含水率不大于2％时方可使用。用粗筛和细筛将大于5mm的超大颗粒和小于0.6mm的微细粉末分别筛分出去，剩余的颗粒经过振动筛可分为粗、细两个等级的骨料。即2mm≤d≤5mm的钢渣颗粒作为粗骨料，0.3mm≤d≤2mm的颗粒作为细骨料。

c.计量配料：筛分后的骨料经皮带输送至计量斗进行称量。硅酸盐水泥堆放在堆棚中，经过水泥料斗放料至皮带上，输送至计量斗进行称量。外加剂由硅灰、聚羧酸系减水剂及高炉水渣微粉按2:1:38的比例配制而成，储存在外加剂料仓中，通过皮带输送至称量斗称量。上述原料，各自通过料仓下的出料、输送设备的控制，按照钢渣颗粒75～80wt.％、硅酸盐水泥5～10wt.％、高炉水渣微粉10～15wt.％、硅灰0.5～0.8wt.％、减水剂0.3～0.4wt.％的配比。

d.混匀搅拌：经各自计量称计量后，将钢渣、硅酸盐水泥、外加剂依次装入双卧辊强制搅拌机，加入3.5～6.0wt.％的水后进行高强度搅拌，

e.压球：搅拌后通过皮带输送至受料斗，受料斗配合压球机的生产速率下料。受料斗将混合料喂入液压压球机模具中，一次压制成球，成型周期为16～20秒。

f.养护：过滤球经传送皮带传送至养护小车，并被推入养护室在28℃的温度下加湿养护24小时，即可得到一种免焙烧型的透水过滤球。

通过对透水过滤球进行性能测试，并对检验结果取平均值，可得到过滤球的性能检测如下：保水性为0.7g/cm²；15℃下的透水系数为1.6×10^-2cm/s；抗压强度为49.6mpa；25次冻融循环后抗压强度损失率为2％。

提供一种透水过滤球的使用方法；按粒级将透水过滤球分为四种规格：d1＝16～25mm；d2＝10～16mm；d3＝5～10mm；d4＝2～5mm。在高炉底滤法渣处理系统过滤池8底部由下至上先铺设第一层粗骨料滤料层3，滤球直径d1＝16～25mm，滤料层厚度h1＝750～850mm；其上第二层铺设粗骨料滤料层4，滤球直径d2＝10～16mm，滤料层厚度h2＝90～110mm；第三层铺设粗骨料滤料层5，滤球直径d3＝5～10mm，滤料层厚度h3＝90～110mm；第四层铺设细骨料滤料层6，滤球直径d4＝2～5mm，滤料层厚度h4＝450～550mm；在第四层滤料层6的上方设置防护架2，防止起重机抓斗抓水渣时破坏下方的滤料层。在防护架2的上方留设一层水渣层7，渣层厚度h5＝150～250mm。高炉冲渣后冲渣水和水渣一起进入过滤池8，水渣堆积在水渣层7上方，冲渣水向下依次经过水渣层7、滤料层6、滤料层5、滤料层4、滤料层3的过滤进入过滤主管1，通过上塔泵打至冷却塔对冲渣水进行冷却。这种透水过滤球可替代底滤法渣处理工艺中的鹅卵石，对冲渣水的过滤起到过滤速度快、渣水分离好的效果。图2是本发明实施例过滤池滤料的铺放示意图。本发明的工作原理是：以炼钢副产物钢渣颗粒为主要原料，配有硅酸盐水泥、硅灰、聚羧酸系减水剂以及高炉水渣微粉；经过晾干使含水率不大于2％时方可使用；进行用粗筛和细筛将大于5mm的超大颗粒和小于0.6mm的微细粉末分别筛分出去，剩余的颗粒经过振动筛可分为粗、细两个等级的骨料。即2mm≤d≤5mm的钢渣颗粒作为粗骨料，0.3mm≤d≤2mm的颗粒作为细骨料等预处理过程；进行称量配料控制：外加剂由硅灰、聚羧酸系减水剂及高炉水渣微粉按2:1:38的比例配制而成，储存在外加剂料仓中，通过皮带输送至称量斗称量。上述原料，各自通过料仓下的出料、输送设备的控制，按照钢渣颗粒75～80wt.％、硅酸盐水泥5～10wt.％、高炉水渣微粉10～15wt.％、硅灰0.5～0.8wt.％、减水剂0.3～0.4wt.％的配比。然后进行混匀搅拌：经各自计量称计量后，将钢渣、硅酸盐水泥、外加剂依次装入双卧辊强制搅拌机，加入3.5～6.0wt.％的水后进行高强度搅拌；在进行压球：搅拌后通过皮带输送至受料斗，受料斗配合压球机的生产速率下料。受料斗将混合料喂入液压压球机模具中，一次压制成球，成型周期为16～20秒。最后进行养护：过滤球经传送皮带传送至养护小车，并被推入养护室在28℃的温度下加湿养护24小时，即可得到一种免焙烧型的透水过滤球。就得到：保水性为0.7g/cm²；15℃下的透水系数为1.6×10^-2cm/s；抗压强度为49.6mpa；25次冻融循环后抗压强度损失率为2％的透水过滤球。本发明的成品透水过滤球可统一规格化生产，能替代底滤法渣处理工艺中的鹅卵石，通过合理分层，达到过滤速度快、渣水分离好的效果。