专利名称：一种不锈钢渣渗水膨胀冷却柱的制备方法及应用的制作方法
技术领域：
本发明为一种不锈钢渣渗水膨胀冷却柱的制备方法及应用，属炼钢废 渣冷却处理及应用的技术领域。
背景技术：
钢渣是炼钢过程中的废渣，是固体废弃物，约占钢产量的12-15%， 已成为炼钢的副产品，并进行开发利用，钢渣中可回收7-15%的金属物， 还可作冶炼熔剂、建筑骨料、水泥、化肥的辅助材料使用。
炼钢的温度是很高的，必须高于金属的熔点，不锈钢属于特种钢，含 有铬、镍、锰、钼、铜、硅等元素，其冶炼温度高于160(TC，冶炼后的钢 渣温度略低于冶炼温度，其温度值为1500°C，处理钢渣前必须将不锈钢渣 进行冷却，才可进行工业化再利用，由于不锈钢渣温度高、数量大，快速 冷却成了一大难题。
目前，钢渣的冷却处理技术还停留在较低的水平上，例如冷弃法， 钢渣倒入渣罐缓冷后直接运至渣场抛弃，污染环境，不利于综合利用；热 焖法，挖坑埋渣，洒水冷却，后续挖渣筛分繁琐；热泼法，斜坡倒渣，泼 水冷却，土地占用大；盘泼水冷法，在渣盘上喷水，但处理量少，占地费 水，成本高；还有露天水淬法、焖渣水淬法、浅盘水淬法等，但用水多且 易积水，周围环境污染严重，湿法占用面积大且费水，干法速度慢，处理 成本高，均存在一些技术上的不足，均不够理想。
发明内容
发明目的本发明的目的就是针对背景技术的不足，对不锈钢渣采用渣罐内渗水 膨胀冷却柱冷却法，用化学物质材料石灰石、水玻璃、氟硅酸钠、三聚磷 酸钠，先制成冷却柱、定位板、支撑栅板，然后置于不锈钢渣罐内，装渣 后喷水冷却，冷却柱、定位板、支撑栅板渗水后向四周扩散冷却，以大幅 度提高不锈钢渣的冷却速度，加速不锈钢渣的回收再利用。
技术方案
渗水膨胀冷却柱的制备方法-
渗水膨胀冷却柱制备所需的化学物质材料为石灰石、水玻璃、氟硅酸 钠、三聚磷酸钠，其组合用量如下以千克为计量单位
石灰石CaC03 88kg士2kg 水玻璃Na20 Si02 12kg±0. 5kg 氟硅酸钠Na2SiF6 0. 5kg±0. lkg
三聚磷酸钠Na5P3O10 0.025kg±0. 005kg
(1) 制备开合式冷却柱模具
用厚度为5mm不锈钢板焊接成方筒形开合式模具； 外型尺寸长X宽X高410X410X2510mm 内腔尺寸长X宽X高二400X400X2500咖 两侧对称设有4个开合架，做固紧、开合使用； 四周边对称垂直；
(2) 原料粉碎
用粉碎机粉碎石灰石，粉碎后成粉粒状，粉粒粒径为l-5mm;
(3) 配料、混合、搅拌 原料石灰石粉88kg
分散剂氟硅酸钠0.5kg 疏水剂三聚磷酸钠0.025kg 置于搅拌机内，使其混合；
开启搅拌机进行搅拌，搅拌速度10-15r/min，搅拌时间10min;使其
7混合均匀；
添加粘结剂水玻璃12kg,继续搅拌15min，使其充分混合，成冷却 柱混合原料，备用；
(4) 冷固成型、振动夯实冷却柱 将冷却柱模具置于振动机上；
开启振动机，使冷却柱模具与振动机一起做纵横匀速振动，振动频率 为30-50次/min;
将冷却柱混合原料逐渐加入振动机上的模具内；
边加入、边振动，混合原料逐渐夯实，并成型，时间10-20min;
(5) 冷却柱自然冷固
振动、成型后的冷却柱及模具，置于阴凉干燥处自然冷固48-72h，环 境温度为2(TC士3'C，在粘结剂水玻璃作用下，自然凝固成型；
(6) 开模、冷却柱成型
松开模具开合架，模具开启，取出冷却柱，冷却柱成型，尺寸为400 X400X2500mm，成白色方柱形冷却柱；
(7) 冷却柱自然冷固养护 将脱模成型后的冷却柱置于阴凉、通风、干燥的自然环境中，自然冷
固养护168-240h，自然干燥，水分蒸发，成最终产物，g卩白色方柱形冷 却柱，成型后尺寸为400X400X2500mm;
(8) 铣削嵌槽将成型后的冷却柱左右对称铣削四个嵌槽，嵌槽尺 寸均为80 X 80 X 2500mm;
(9) 检测、化验、分析 对制备成型后的渗水膨胀冷却柱要进行形貌、尺寸、色泽、固化强度
的检测化验分析；
(10) 制备第二个渗水膨胀冷却柱
按上述原料配比、尺寸、方法制备第二个渗水膨胀冷却柱，备用。
所述的渗水膨胀冷却柱的制备，是以石灰石为原料、以水玻璃为粘结剂、以氟硅酸钠为分散剂、以三聚磷酸钠为疏水剂。
所述的渗水膨胀冷却柱的制备模具为开合式，呈方形柱体，下部为模
座4，模座4上部为冷却柱模具2，冷却柱模具2左部为左模架31、右部 为右模架32，左模架31与右模架32对称安装，并由四个开合架3紧固开 合，左右模架31、 32组合后成模具型腔5，模具型腔5内盛放石灰石+水 玻璃+氟硅酸钠+三聚磷酸钠混合剂6。
所述的定位板30的制备，使用原料与冷却柱相同，为石灰石、水玻 璃、氟硅酸钠、三聚磷酸钠，其形状为矩形板体，厚度为80mm，高度为 2000mm，宽度为两个冷却柱之间距，先将原料按配比量搅拌混合，成混合 原料，然后在硬化地面上按所需尺寸用钢板围合，将混合原料倒至围合钢 板内，用泥板抹平，使其自然冷却干燥72h，干燥后拆除围板取出，即成 定位板。
所述的支撑栅板27、 28的制备，使用材料与冷却柱相同，为石灰石、 水玻璃、氟硅酸钠、三聚磷酸钠，其形状为单面梯形板体，厚度为80腿， 高度为2000mm，大头、小头宽度为冷却柱与渣罐车内壁的斜间距，先将原 料按配比量搅拌混合，成混合原料，然后在硬化地面上按所需尺寸用钢板 围合，将混合原料倒至围合钢板内，用泥板抹平，使其自然冷却72h，干 燥后拆除围板取出，即成支撑栅板。
所述的冷却柱、定位板、支撑栅板的应用，是在不锈钢渣罐车22内 进行并完成的，渣罐车22呈上大下小的圆锥筒形，周边设有数个筋板23， 渣罐车22安装在车座24上，车座24下部对称设有四个万向轮架26,万 向轮架26下部安装四个万向行走轮25;在渣罐车22内底部左右垂直对称 用水玻璃粘结安装固定两个冷却柱1，两个冷却柱1之间在嵌槽7内镶装 定位板30，并用水玻璃粘结；左冷却柱1由三个支撑栅板27与渣罐车22的内壁支撑定位，在左冷却柱1的嵌槽7内镶装三个支撑栅板27，用水玻 璃粘结固定，右冷却柱1由三个支撑栅板28与渣罐车22的内壁支撑定位， 在右冷却柱1的嵌槽7内镶装三个支撑栅板28，用水玻璃粘结固定；渣罐 车22装满不锈钢渣29后，置于支架座18、支杆19、支架20、喷水头21 下部，喷水头21均匀喷水，喷出的水由两个冷却柱l、定位板30、支撑 栅板27、 28渗入到渣罐车22内膨胀扩散，完成钢渣上、下、左、右及周 边渗水、膨胀冷却的全过程，然后拉至自然环境中冷却。
有益效果
本发明与背景技术相比具有明显的先进性，它是采用在不锈钢渣渣罐 内置放渗水膨胀冷却柱、定位板及支撑栅板，使冷却水渗透到渣罐底部及 周边，使钢渣大面积全方位吸水并膨胀扩散，渗水后拉至空旷地段冷却， 既不占地面，又冷却迅速，安全稳定可靠，便于后续处理再利用，渗水膨 胀冷却柱材料采用石灰石粉加入粘结剂水玻璃、分散剂氟硅酸钠、疏水剂 三聚磷酸钠，通过混合、搅拌、模具冷固、振动成型、冷却脱模、铣削嵌 槽，制成强度好的两个渗水膨胀冷却柱，再用同样材料，制成平板形定位 板和单梯形支撑栅板，与冷却柱一起置于渣罐车内，喷水后形成渗水膨胀 扩散，全方位大面积冷却，冷却柱、定位板及支撑栅板的制备工艺流程短， 容易实现，此方法冷却效率高，冷却效果好，是十分理想的不锈钢渣的冷 却处理技术，此方法也可在其他钢种的钢渣处理中使用。
图1为渗水膨胀冷却柱制备工艺流程图
图2为渗水膨胀冷却柱主视图
图3为渗水膨胀冷却柱俯视图
图4为定位板主视图
图5为定位板侧视图
图6为支撑栅板主视7为支撑栅板侧视图
图8为开合式冷却柱模具主视图
图9为开合式冷却柱模具俯视图
图10为图4的A-A剖面图
图11为冷却柱及模具振动夯实状态图
图12为不锈钢渣罐车及喷水状态图
图13为渣罐车内冷却柱、定位板、支撑栅板安装状态图
图14为图13的B-B剖面图
图中所示，附图标记清单如下
1、冷却柱，2、冷却柱模具，3、开合架，4、模具座，5、模具型腔， 6、石灰石+水玻璃+氟硅酸钠+三聚磷酸钠混合剂，7、嵌槽，8、振动机， 9、机座，10、弹簧座，11、弹簧，12、振动电机，13、接线柱，14、振 动控制器，15、指示灯，16、频率器，17、计时器，18、支架座，19、支 杆，20、支架，21、喷水头，22、渣罐车，23、筋板，24、车座，25、万 向车轮，26、万向轮架，27、支撑栅板，28、支撑栅板，29、不锈钢渣， 30、定位板，31、左模架，32、右模架，33、开关，34、固定架。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明做进一步说明
图1所示，为不锈钢渣渗水膨胀冷却柱制备工艺流程图。
渗水膨胀冷却柱的制备是以32吨不锈钢渣罐车的容积而计算和设计 的，外形尺寸、内腔容积均以32吨车为基准，制备冷却柱的材料的量值 均以此确定，以千克为计量单位。
先制备冷却柱模具，然后对冷却柱原料石灰石进行粉碎、粉粒粒径为 l-5mm，然后进行配料、混合、搅拌，在冷却柱模具内成型，再经振动夯 实，最终制成方形柱体冷却柱，经自然冷固，干燥48-72小时，然后开模、 脱模后成冷却柱，再在阴凉干燥处冷却168-240小时，然后在冷却柱上铣 制嵌槽，制成白色方形柱体冷却柱。
ii图2、 3所示，为冷却柱结构图，冷却柱1原料间松散有空隙，便于 渗水膨胀，并具有一定强度，便于垂直安装，冷却柱1左右对称设有嵌槽 7，做镶装定位板30、支撑栅板27、 28使用。
图4、 5所示，为定位板结构图，定位板30为矩形，原料间有空隙， 便于渗水膨胀，具有一定强度，便于定位安装。
图6、 7所示，为支撑栅板结构图，支撑栅板27、 28为单面梯形状， 原料间有空隙，便于渗水膨胀，具有一定强度，便于支撑安装。
图8、 9、 IO所示，为冷却柱模具结构图，模具为开合式，便于成型 后开启脱模，开合架3要使用方便，固紧牢固，模具可使用不锈钢材料制 作。
图11所示，为冷却柱振动成型状态图，冷却柱模具2置于振动机8 上，振动机8置于机座9上，振动机8上部设有数个振动弹簧11，并由弹 簧座10固定，振动机8中间内部为振动电机12及接线柱13、侧部设振动 控制器14及指示灯15、频率器16、计时器17、开关33;要视需要选择 振动频率和时间。
图12、 13、 14所示，为不锈钢渣渣罐车冷却柱、定位板、支撑栅板安 装、喷水冷却状态图，冷却柱1为两个，分左右垂直布置，中间由定位板 30定位，左右由支撑栅板27、 28与罐车内壁支撑联接，装满钢渣后，可拉 至喷水支架20、喷水头21下部进行喷水，冷却柱l、定位板30、支撑栅板 27、 28吸水后渗透到钢渣上下左右及周边各部并扩散，可均匀冷却。
冷却柱l、定位板30、支撑栅板27、 28在钢渣冷却后，随钢渣倾倒 后碎裂，可与钢渣一起分解提纯利用，不用单独取出。
炽热的不锈钢渣对以石灰石为原料制成的冷却柱、定位板、支撑栅板 进行热分解，变成氧化钙，用水冷却钢渣时，氧化钙遇水变成氢氧化钙， 不但有利于渗水，还产生膨胀力，使钢渣疏松。
使用材料中，水玻璃为粘结剂，氟硅酸钠为分散剂、三聚磷酸钠为疏 水剂，他们同时也是增强剂，制备冷却柱、定位板、支撑栅板时加入铁丝， 使其具有一定强度。
权利要求
1、一种不锈钢渣渗水膨胀冷却柱的制备方法及应用，其特征在于渗水膨胀冷却柱的制备方法渗水膨胀冷却柱制备所需的化学物质材料为石灰石、水玻璃、氟硅酸钠、三聚磷酸钠，其组合用量如下以千克为计量单位石灰石CaCO3 88kg±2kg水玻璃Na2O·SiO2 12kg±0.5kg氟硅酸钠Na2SiF6 0.5kg±0.1kg三聚磷酸钠Na5P3O10 0.025kg±0.005kg(1)制备开合式冷却柱模具用厚度为5mm不锈钢板焊接成方筒形开合式模具；外型尺寸长×宽×高＝410×410×2510mm内腔尺寸长×宽×高＝400×400×2500mm两侧对称设有4个开合架，做固紧、开合使用；四周边对称垂直；(2)原料粉碎用粉碎机粉碎石灰石，粉碎后成粉粒状，粉粒粒径为1-5mm；(3)配料、混合、搅拌原料石灰石粉88kg分散剂氟硅酸钠0.5kg疏水剂三聚磷酸钠0.025kg置于搅拌机内，使其混合；开启搅拌机进行搅拌，搅拌速度10-15r/min，搅拌时间10min；使其混合均匀；添加粘结剂水玻璃12kg，继续搅拌15min，使其充分混合，成冷却柱混合原料，备用；(4)冷固成型、振动夯实冷却柱将冷却柱模具置于振动机上；开启振动机，使冷却柱模具与振动机一起做纵横匀速振动，振动频率为30-50次/min；将冷却柱混合原料逐渐加入振动机上的模具内；边加入、边振动，混合原料逐渐夯实，并成型，时间10-20min；(5)冷却柱自然冷固振动、成型后的冷却柱及模具，置于阴凉干燥处自然冷固48-72h，环境温度为20℃±3℃，在粘结剂水玻璃作用下，自然凝固成型；(6)开模、冷却柱成型松开模具开合架，模具开启，取出冷却柱，冷却柱成型，尺寸为400×400×2500mm，成白色方柱形冷却柱；(7)冷却柱自然冷固养护将脱模成型后的冷却柱置于阴凉、通风、干燥的自然环境中，自然冷固养护168-240h，自然干燥，水分蒸发，成最终产物，即白色方柱形冷却柱，成型后尺寸为400×400×2500mm；(8)铣削嵌槽将成型后的冷却柱左右对称铣削四个嵌槽，嵌槽尺寸均为80×80×2500mm；(9)检测、化验、分析对制备成型后的渗水膨胀冷却柱要进行形貌、尺寸、色泽、固化强度的检测化验分析；(10)制备第二个渗水膨胀冷却柱按上述原料配比、尺寸、方法制备第二个渗水膨胀冷却柱，备用。
2、 根据权利要求1所述的一种不锈钢渣渗水膨胀冷却柱的制备方法 及应用，其特征在于所述的渗水膨胀冷却柱的制备，是以石灰石为原料、 以水玻璃为粘结剂、以氟硅酸钠为分散剂、以三聚磷酸钠为疏水剂。
3、 根据权利要求1所述的一种不锈钢渣渗水膨胀冷却柱的制备方法 及应用，其特征在于所述的渗水膨胀冷却柱的制备模具为开合式，呈方 形柱体，下部为模座(4)，模座(4)上部为冷却柱模具(2)，冷却柱模具(2)左部为左模架(31)、右部为右模架(32)，左模架(31)与右模 架(32)对称安装，并由四个开合架(3)紧固开合，左右模架(31、 32) 组合后成模具型腔(5)，模具型腔(5)内盛放石灰石+水玻璃+氟硅酸钠+ 三聚磷酸钠混合剂(6)。
4、 根据权利要求1所述的一种不锈钢渣渗水膨胀冷却柱的制备方法 及应用，其特征在于所述的定位板(30)的制备，使用原料与冷却柱相 同，为石灰石、水玻璃、氟硅酸钠、三聚磷酸钠，其形状为矩形板体，厚 度为80mm，高度为2000mm，宽度为两个冷却柱之间距，先将原料按配比 量搅拌混合，成混合原料，然后在硬化地面上按所需尺寸用钢板围合，将 混合原料倒至围合钢板内，用泥板抹平，使其自然冷却干燥72h，干燥后 拆除围板取出，即成定位板。
5、 根据权利要求1所述的一种不锈钢渣渗水膨胀冷却柱的制备方法 及应用，其特征在于所述的支撑栅板(27、 28)的制备，使用材料与冷 却柱相同，为石灰石、水玻璃、氟硅酸钠、三聚磷酸钠，其形状为单面梯 形板体，厚度为80mm，高度为2000ram，大头、小头宽度为冷却柱与渣罐 车内壁的斜间距，先将原料按配比量搅拌混合，成混合原料，然后在硬化 地面上按所需尺寸用钢板围合，将混合原料倒至围合钢板内，用泥板抹平， 使其自然冷却72h，干燥后拆除围板取出，即成支撑栅板。
6、 根据权利要求1所述的一种不锈钢渣渗水膨胀冷却柱的制备方法 及应用，其特征在于所述的冷却柱、定位板、支撑栅板的应用，是在不 锈钢渣罐车(22)内进行并完成的，渣罐车(22)呈上大下小的圆锥筒形， 周边设有数个筋板(23)，渣罐车(22)安装在车座(24)上，车座(24) 下部对称设有四个万向轮架(26)，万向轮架(26)下部安装四个万向行 走轮(25);在渣罐车(22)内底部左右垂直对称用水玻璃粘结安装固定 两个冷却柱(1)，两个冷却柱(1)之间在嵌槽(7)内镶装定位板(30)， 并用水玻璃粘结；左冷却柱(1)由三个支撑栅板(27)与渣罐车(22) 的内壁支撑定位，在左冷却柱(1)的嵌槽7内镶装三个支撑栅板(27)， 用水玻璃粘结固定，右冷却柱(1)由三个支撑栅板(28)与渣罐车(22)的内壁支撑定位，在右冷却柱(1)的嵌槽(7)内镶装三个支撑栅板(28)， 用水玻璃粘结固定；渣罐车(22)装满不锈钢渣(29)后，置于支架座(18)、 支杆(19)、支架(20)、喷水头(21)下部，喷水头(21)均匀喷水，喷 出的水由两个冷却柱(1)、定位板(30)、支撑栅板(27、 28)渗入到渣 罐车(22)内膨胀扩散，完成钢渣上、下、左、右及周边渗水、膨胀冷却 的全过程，然后拉至自然环境中冷却。
全文摘要
本发明涉及一种不锈钢渣渗水膨胀冷却柱的制备方法及应用，冷却柱是以石灰石为原料，以水玻璃为粘结剂，以氟硅酸钠为分散剂，以三聚磷酸钠为疏水剂，通过原料粉碎、混合、搅拌、模具冷固、振动成型、铣削嵌槽，制成强度好的渗水膨胀冷却柱，用同一材料制成定位板、支撑栅板，将冷却柱及定位板、支撑栅板镶装置于不锈钢渣罐内，喷水冷却、吸水后渗透到渣罐底部及周边，使钢渣大面积全方位吸水、渗水、膨胀、冷却，安全稳定可靠，渣罐车可拉至空旷地段冷却，此技术冷却效率高，冷却效果好，是十分理想的不锈钢渣的冷却处理技术，此技术也可用于其他钢渣的冷却处理。
文档编号B28C7/04GK101519298SQ200910073799
公开日2009年9月2日 申请日期2009年2月17日 优先权日2009年2月17日
发明者仪桂兰, 史永林, 林万明, 敏 梁, 津 陈 申请人:太原理工大学