一种还原气氛下熔融钢渣还原调质处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金钢渣综合利用技术领域，涉及一种还原气氛下熔融钢渣还原调质 处理方法。
【背景技术】
[0002] 钢渣是炼钢过程中排出的废渣，属于大宗量工业固体废弃物，钢渣的排放量一般 约为钢产量的15%~20%。自2008年起，我国的粗钢年产量已突破5亿吨，2014年达到8. 23 亿吨，占全球粗钢产量的49. 6%，同年我国钢渣排放量超过1亿吨。大量钢渣的弃置堆积， 既污染了环境又占用了大量的土地，同时造成了资源的浪费。钢渣的主要矿物组成为：硅 酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁铝酸钙以及硅、镁、铁、锰、磷的氧化物形 成的固溶体，还含有少量游离氧化钙等，其中硅酸盐矿物具有一定潜在胶凝活性，具有开发 作为水泥混合材或混凝土掺合料的潜在基础。然而，相对于水泥熟料，钢渣中胶凝活性矿物 总量不足，且硅酸盐矿物形成温度高，结晶致密，水化速度缓慢，导致胶凝活性整体偏低；另 外，钢渣中游离CaO以及R0相对水泥混凝土体积安定性具有潜在危害。因此，迫切需要一 种新的技术和方法，来改善钢渣的胶凝活性，提高钢渣的高附加值资源化利用率。
【发明内容】
[0003] 为克服上述的技术缺点，本发明提供一种还原气氛下熔融钢渣还原调质处理方 法，它能够利用钢渣与还原性组分调节材料混合均匀后进行煅烧，使各组分之间发生化学 反应，将钢渣中铁的氧化物与含铁的矿物进行还原分解，释放出更多的CaO,促进了硅酸盐 矿物的形成，从本质上优化钢渣的矿物组成，提高钢渣的胶凝活性。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方法是：一种还原气氛下熔融钢渣还原调 质处理方法，其制备过程是：先将钢渣与还原性组分调节材料破碎、粉磨至勃氏比表面积 200~400m2/kg，掺入适量水，混合均匀后压制成试饼，烘干，然后置于还原气氛高温炉中进 行煅烧(试验时，先对高温电炉进行抽真空)，在气氛保护下煅烧温度1300°C~1600°C，保温 时间30min以上，使各组分在高温下发生化学反应，最后将还原后的物料经冷却、破碎、粉 磨制备出改性钢渣粉。
[0005] 上述制备过程中钢渣与还原性组分调节材料的重量百分比为钢渣：还原性组分调 节材料=80~97% :3~20%。
[0006] 所述还原性组分调节材料为石墨、活性炭、烟煤、无烟煤、褐煤、煤矸石中一种或几 种复合而成。
[0007] 所述置于还原气氛高温炉中进行煅烧的煅烧温度为1300°C~1600°C。
[0008] 所述粉磨出改性钢渣粉的勃氏比表面积为350~450m2/kg。
[0009] 本发明的有益效果是：本发明能够在一方面将钢渣中的Fe203、Fe0还原成单质铁， 又能在另一方面将铁铝钙相进行分解，释放出CaO,二者均有利于高胶凝活性的硅酸盐矿物 的形成，从本质上优化钢渣的矿物组成，提高钢渣的胶凝活性。
【具体实施方式】
[0010] 下面结合实施例对本发明进一步说明。
[0011] -种还原气氛下熔融钢渣还原调质处理方法，其制备过程是：先将钢渣与还原性 组分调节材料破碎、粉磨至勃氏比表面积200~400m2/kg，掺入适量水，混合均匀后压制成 试饼，烘干，然后置于还原气氛高温炉中进行煅烧(试验时，先对高温电炉进行抽真空)，在 气氛保护下煅烧温度1300°C~1600°C，保温时间30min以上，使各组分在高温下发生化学 反应，最后将还原后的物料经冷却、破碎、粉磨制备出改性钢渣粉。
[0012] 上述制备过程中钢渣与还原性组分调节材料的重量百分比为钢渣：还原性组分调 节材料=80~97% :3~20%。
[0013] 所述还原性组分调节材料为石墨、活性炭、烟煤、无烟煤、褐煤、煤矸石中一种或几 种复合而成。
[0014] 所述置于还原气氛高温炉中进行煅烧的煅烧温度为1300°C~1600°C。
[0015] 所述粉磨出改性钢渣粉的勃氏比表面积为350~450m2/kg。
[0016] 为了进一步探讨本发明的应用效果，选取韶关钢铁公司的钢渣进行四次实验，其 化学组成见表1 : 表1钢渣化学组成
实施例1: 将原料破碎粉磨后，按照重量百分比分别选取93%转炉钢渣、7%石墨作为还原性组分 调节材料，加入适量水混合均匀，经YAW-300B型水泥压力机缓慢加压制成〇 12cmX2cm的 料饼，最大压力为100kN并保持30s。将压好的料饼分层叠放置于高纯MgO陶瓷坩埚或钼坩 埚内，置于还原气氛高温电炉中进行高温模拟重构试验。试验时，先对高温电炉进行真空脱 气充氮，然后在气氛保护（N2)下加热至1400°C，并在最高设定温度下保温120min后，在气 氛保护于炉内冷却至室温，取出。对所获得的样品，采用YB/T140-2009《钢渣化学分析方 法》测定重构钢渣的化学组成。试验结果见表2。
[0017] 采用颚式破碎机进行破碎，采用球磨机进行粉磨，粉磨至勃氏比表面积为398m2/ kg，按w(基准水泥）(白渣）=70% :30%配制成胶凝材料，依据GB/T2419-2004《水泥胶 砂流动度测定方法》和（GB/T17671-1999)《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》分别测定其 胶砂流动度和胶砂强度。试验结果见表3。
[0018] 实施例2: 将原料破碎粉磨后，按照重量百分比分别选取90%转炉钢渣、10%烟煤作为还原性组分 调节材料，加入适量水混合均匀，经YAW-300B型水泥压力机缓慢加压制成〇 12cmX2cm的 料饼，最大压力为lOOkN并保持30s。将压好的料饼分层叠放置于高纯MgO陶瓷坩埚或钼坩 埚内，置于还原气氛高温电炉中进行高温模拟重构试验。试验时，先对高温电炉进行真空脱 气充氮，然后在气氛保护（N2)下加热至1400°C，并在最高设定温度下保温120min后，在气 氛保护于炉内冷却至室温，取出。对所获得的样品，采用YB/T140-2009《钢渣化学分析方 法》测定重构钢渣的化学组成。试验结果见表2。
[0019] 采用颚式破碎机进行破碎，采用球磨机进行粉磨，粉磨至勃氏比表面积为392m2/ kg，按w(基准水泥）(白渣）=70% :30%配制成胶凝材料，依据GB/T2419-2004《水泥胶 砂流动度测定方法》和（GB/T17671-1999)《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》分别测定其 胶砂流动度和胶砂强度。试验结果见表3。
[0020] 实施例3: 将原料破碎粉磨后，按照重量百分比分别选取85%转炉钢渣、15%烟煤作为还原性组分 调节材料，加入适量水混合均匀，经YAW-300B型水泥压力机缓慢加压制成〇 12cmX2cm的 料饼，最大压力为lOOkN并保持30s。将压好的料饼分层叠放置于高纯MgO陶瓷坩埚或钼坩 埚内，置于还原气氛高温电炉中进行高温模拟重构试验。试验时，先对高温电炉进行真空脱 气充氮，然后在气氛保护（N2)下加热至1400°C，并在最高设定温度下保温240min后，在气 氛保护于炉内冷却至室温，取出。对所获得的样品，采用YB/T140-2009《钢渣化学分析方 法》测定重构钢渣的化学组成。试验结果见表2。
[0021] 采用颚式破碎机进行破碎，采用球磨机进行粉磨，粉磨至勃氏比表面积为396m2/ kg，按w(基准水泥）(白渣）=70% :30%配制成胶凝材料，依据GB/T2419-2004《水泥胶 砂流动度测定方法》和（GB/T17671-1999)《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》分别测定其 胶砂流动度和胶砂强度。试验结果见表3。
[0022] 实施例4: 将原料破碎粉磨后，按照重量百分比分别选取80%转炉钢渣、20%烟煤作为还原性组分 调节材料，加入适量水混合均匀，经YAW-300B型水泥压力机缓慢加压制成〇 12cmX2cm的 料饼，最大压力为100kN并保持30s。将压好的料饼分层叠放置于高纯MgO陶瓷坩埚或钼坩 埚内，置于还原气氛高温电炉中进行高温模拟重构试验。试验时，先对高温电炉进行真空脱 气充氮，然后在气氛保护（N2)下加热至1400°C，并在最高设定温度下保温240min后，在气 氛保护于炉内冷却至室温，取出。对所获得的样品，采用YB/T140-2009《钢渣化学分析方 法》测定重构钢渣的化学组成。试验结果见表2。
[0023] 采用颚式破碎机进行破碎，采用球磨机进行粉磨，粉磨至勃氏比表面积为402m2/ kg，按w(基准水泥）(白渣）=70% :30%配制成胶凝材料，依据GB/T2419-2004《水泥胶 砂流动度测定方法》和（GB/T17671-1999)《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》分别测定其 胶砂流动度和胶砂强度。试验结果见表3。
[0024] 表2为上述四个实例改性钢渣粉与原钢渣粉的主要化学组成比较
从上述附表可以看出利用钢渣与还原性组分调节材料混合均匀后进行煅烧，使各组分 之间发生化学反应，将钢渣中铁的氧化物与含铁的矿物进行还原分解，释放出更多的CaO， 促进了硅酸盐矿物的形成，从本质上优化钢渣的矿物组成，提高钢渣的胶凝活性。
【主权项】
1. 一种还原气氛下熔融钢渣还原调质处理方法，其特征在于制备过程是：先将钢渣与 还原性组分调节材料破碎、粉磨至勃氏比表面积200~400m 2/kg，掺入适量水，混合均匀后 压制成试饼，烘干，然后置于还原气氛高温炉中进行煅烧(试验时，先对高温电炉进行抽真 空)，在气氛保护下煅烧温度1300°C~1600°C，保温时间30min以上，使各组分在高温下发 生化学反应，最后将还原后的物料经冷却、破碎、粉磨制备出改性钢渣粉。2. 如权利要求1所述还原气氛下熔融钢渣还原调质处理方法，其特征是：上述制备过 程中钢渣与还原性组分调节材料的重量百分比为钢渣：还原性组分调节材料=80~97% : 3 ~20%〇3. 如权利要求1所述还原气氛下熔融钢渣还原调质处理方法，其特征是：所述还原性 组分调节材料为石墨、活性炭、烟煤、无烟煤、褐煤、煤矸石中一种或几种复合而成。4. 如权利要求1所述还原气氛下熔融钢渣还原调质处理方法，其特征是：所述置于还 原气氛高温炉中进行煅烧的煅烧温度为1300°C~1600°C。5. 如权利要求1所述还原气氛下熔融钢渣还原调质处理方法，其特征是：所述粉磨出 改性钢渣粉的勃氏比表面积为350~450m 2/kg。
【专利摘要】本发明涉及<b>一种</b>还原气氛下熔融钢渣还原调质处理方法，其制备过程是：先将钢渣与还原性组分调节材料破碎、粉磨至勃氏比表面积200～400m2/kg，掺入适量水，混合均匀后压制成试饼，烘干，然后置于还原气氛高温炉中进行煅烧（试验时，先对高温电炉进行抽真空），在气氛保护下煅烧温度1300℃～1600℃，保温时间30min以上，使各组分在高温下发生化学反应，最后将还原后的物料经冷却、破碎、粉磨制备出改性钢渣粉。能够在一方面将钢渣中的Fe2O3、FeO还原成单质铁，又能在另一方面将铁铝钙相进行分解，释放出CaO，二者均有利于高胶凝活性的硅酸盐矿物的形成，从本质上优化钢渣的矿物组成，提高钢渣的胶凝活性。
【IPC分类】C04B5/06, C04B5/00
【公开号】CN105110660
【申请号】CN201510509922
【发明人】赵三银, 黎载波, 赵旭光, 贺图升, 陈衍泽
【申请人】韶关学院
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月19日