CN104609837B - 利用风淬钢渣生产保温砌块用陶粒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用风淬钢渣生产保温砌块用陶粒的方法，包括以下步骤：1)按质量计称取原料；2)将原料在研磨机中混磨成粉末，在搅拌机里搅拌，加入水，在搅拌机中继续混合搅拌；3)然后在高压对辊压球机上造球得到球形粒状生料；4)将所得球形生料进入干燥系统，提升球团温度后，再进行烘干；5)然后进采用转窑进行生烧；6)最后在高温焙烧，经冷却后即得钢渣陶粒。利用该方法生产的空心砌块具有保温、抗震、抗冻、耐火等性能，而且解决了目前钢渣堆积而污染环境的问题，使提高钢渣利用的附加值，同时，该生产方法工艺简单，节能环保，成本低廉。
Description
技术领域
本发明属于冶金渣处理及资源化利用技术领域，具体是指一种利用风淬钢渣生产保温砌块用陶粒的方法。
背景技术
近年来，陶粒作为一种新型建材产业，发展势头劲猛。这主要表现为：①使用的原材料突破了石渣(人工砂或河砂)，逐渐研发了粉煤灰、煤渣灰、建筑垃圾、高炉渣、冶金尾矿等工业废渣；②制备方法也出现了烧结型、高温热胀型和免烧型多种类型；③应用领域从最初的砌块和轻集料混凝土，到污水处理滤料、无土栽培、绿化、透水混凝土等众多领域，充分发挥了陶粒所具备的质轻、密实、保温隔热、透水等众多优良性能，有力地推进了我国新型无机材料的发展。
在本发明之前，保温陶粒在我国已经有很多文献进行报道。申请号为201210115005.X的发明专利公开了一种大掺量粉煤灰陶粒及制备空心砌块的方法；申请号为201310123385.6的发明专利公开了一种用硼泥/黄土制作陶粒混凝土空心保温砌块；申请号为201310123432.7的发明专利公开了一种用煤矸石/高岭土制备陶粒混凝土空心保温砌块的方法。这些专利文献均突破原有的页岩原料的限制，使用粉煤灰等工业废渣替代粘土或页岩，但是在实际使用过程中，按照这几种专利方法生产出陶粒都具有干缩开裂的不足的问题，究其原因，主要是这些无机工业废渣主要是充当填料，活性低，经高温反应后再次水化形成钙矾石等物相较难。
而钢渣是炼钢过程中产生的一种副产品，其具有水泥相似的物相成分，常称之为过烧水泥。经过几十年的研究，钢渣被广泛用于水泥、建材、道路材料等多领域。但是，由于钢渣中含有游离氧化钙和氧化镁等不稳定成分，长期在水泥混凝土领域被限制使用，从而钢渣综合利用率不高，钢渣堆积严重。但是钢渣本身具有多孔性和一定的胶凝性，有利于成球，含有少量的铁氧化物可以降低烧成温度，钢渣是生产陶粒的十分理想的材料。
发明内容
本发明的目的是要提供一种利用风淬钢渣生产保温砌块用陶粒的方法，利用该方法生产的空心砌块具有保温、抗震、抗冻、耐火等性能，而且解决了目前钢渣堆积而污染环境的问题，使提高钢渣利用的附加值，同时，该生产方法工艺简单，节能环保，成本低廉。
为实现上述目的，本发明的利用风淬钢渣生产保温砌块用陶粒的方法，包括以下步骤：
1)按质量计称取原料，其中：
风淬钢渣尾渣55～75份、膨润土7～15份、粘合剂15～25份、植物纤维素1～2份、膨胀剂1～2份；
2)将原料在研磨机中混磨成100～150目粉末，在搅拌机里搅拌15～18min，加入水质量为8～10份，在搅拌机中继续混合搅拌18～22min；
3)然后在高压对辊压球机上造球得到球形粒状生料，粒径为2～15mm；
4)将所得球形生料进入干燥系统，提升球团温度至60～70℃后，再进行烘干，烘干炉温度125～250℃，烘干时间90～110min；
5)然后进采用转窑进行600～725℃生烧40～90min；
6)最后在1250～1450℃高温焙烧20～45min，经冷却后即得钢渣陶粒。
优选地，所述风淬钢渣尾渣为转炉钢渣经过风淬和磁选后的尾渣，其金属铁含量小于1％，平均粒径为0.01～4.75mm。
进一步地，所述的膨润土为钠基膨润土，即天然膨润土经钠化处理的钠基膨润土。
再进一步地，所述的粘合剂为高炉矿渣粉、水泥、石灰、电石废渣和工业石膏中的一种或者几种。
还进一步地，所述的植物纤维素为造纸废液残渣、甘蔗残渣、稻草秸秆中的一种或者几种。
更进一步地，所述的膨胀剂为氧化铝粉。
还进一步地，步骤2)中，所述混合搅拌时，搅拌速度为200～250r/min。
本发明的利用风淬钢渣生产保温砌块用陶粒的方法中个原料选择以及生产工艺参数选择原理为：风淬钢渣工艺是利用高温液态下钢渣分子之间的引力较小，用高速气流在空中将落下的高温液态钢渣流股迅速击碎为细小液滴，并随气流定向飞行，在飞行过程中迅速冷却为半固态渣粒，然后分散落入水中，迅速冷却至常温的钢渣处理工艺，所得钢渣粒径基本上小于4.75mm。风淬钢渣与其他工艺生产的钢渣不同，该钢渣的特点是高温液态钢渣在风淬作用下，形成均匀的圆球状落入水中，其球形度明显高于其他方法处理的钢渣，这种均匀的圆球形钢渣冷却均匀、迅速，形成以颗粒细小的硅酸二钙和玻璃相为主的均匀分布结构，玻璃相呈网状将硅酸二钙颗粒包裹，少量的游离氧化钙亦包裹在玻璃相中，钢渣陶粒原料的配制针对于钢渣性能特点，能够使钢渣和其他原料在水化反应中生成的钙矾石和水化硅酸钙交织紧密，同时具有良好的工作性。
采用本发明的生产方法，具有以下有益技术效果：
(1)本发明将大掺量地利用了风淬钢渣作为合成陶粒的部分主要原料，使得风淬钢渣得以回收利用，而且有效降低了砌块用陶粒的生产成本，同时使风淬钢渣得到资源化利用；
(2)本发明采用的主要原料风淬钢渣中含有铁的氧化物，在高温焙烧时可以降低焙烧温度，从而相对节省了能源。
(3)本发明制备风淬钢渣陶粒有效地防止了钢渣的环境污染，有利于生态文明建设。
(4)本发明制备钢渣陶粒堆积密度小于600kg/m3，抗压强度大于3.5MPa，适合于生产轻质墙板。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的利用风淬钢渣生产保温砌块用陶粒的方法作进一步详细描述。
实施例一
一种利用风淬钢渣生产保温砌砖用陶粒的方法，该方法具体处理过程如下：
1)按质量计称取原料：60份风淬钢渣尾渣、12份钠基膨润土、25份高炉矿渣粉，2份造纸废液残渣、1份氧化铝粉；其中，风淬钢渣尾渣为风淬钢渣经过磁选后的尾渣，其金属铁含量小于1％，平均粒径为3.5mm。
2)将原料在研磨机中混磨成150目粉末，在搅拌机里搅拌15min，均匀后称取10份质量的水加入，在搅拌机中再混合搅拌20min，搅拌速度为250r/min，混匀得混合物；
3)然后高压对辊压球机上造球得到球形粒状生料，粒径为5mm；
4)将所得球形生料进入干燥系统，提升球团温度至70℃后，再进行烘干，烘干炉温度150℃，烘干时间100min；
5)然后进入回转窑进行650℃生烧75min；
6)最后在1350℃高温焙烧22min，经冷却后即得钢渣陶粒。
对所获取保温砌块用陶粒的堆积密度、抗压强度和1h吸水率等性能指标进行测量，其堆积密度为401kg/m3，抗压强度为4.1MPa，1h吸水率为3.05％，各项性能指标优良。同时，本实施例使用了60份的风淬钢渣尾渣，使得风淬钢渣尾渣的使用率得以提高，从而能够有效降低陶粒生产成本，而且生产出的陶粒性能优良，保温性能好。
实施例二
一种利用风淬钢渣生产保温砌砖用陶粒的方法，该方法具体处理过程如下：
1)按质量计称取原料：风淬钢渣尾渣65份、钠基膨润土15份、水泥16份，造纸废液残渣2份、氧化铝粉2份；其中，风淬钢渣尾渣为风淬钢渣经过磁选后的尾渣，其金属铁含量小于1％，平均粒径为4.0mm。
2)将原料在研磨机中混磨成150目粉末，然后在搅拌机里搅拌18min，均匀后称取水9份加入，在搅拌机中再混合搅拌22min，搅拌速度为200r/min，混匀得混合物；
3)然后高压对辊压球机上造球得到球形粒状生料，粒径为10mm；
4)将所得球形生料进入干燥系统，提升球团温度至65℃后，再进行烘干，烘干炉温度150℃，烘干时间100min；
5)然后进入回转窑进行670℃生烧45min；
6)最后在1340℃高温焙烧25min，经冷却后即得钢渣陶粒。
对所获取保温砌块用陶粒的堆积密度、抗压强度和1h吸水率等性能指标进行测量，其堆积密度为454kg/m3，抗压强度5.2MPa，1h吸水率为1.23％，各项性能指标优良。同时，本实施例由于使用了65份的风淬钢渣尾渣，使得风淬钢渣尾渣的使用率得以提高，从而能够有效降低陶粒生产成本，而且生产出的陶粒性能优良，保温性能好。
实施例三
一种利用风淬钢渣生产保温砌砖用陶粒的方法，该方法具体处理过程如下：
1)按质量计称取原料：风淬钢渣尾渣70份、钠基膨润土14份、粘合剂12份，植物纤维素2份、氧化铝粉2份；其中，风淬钢渣尾渣为风淬钢渣经过磁选后的尾渣，其金属铁含量小于1％，平均粒径为1.50～4.75mm；粘合剂为50wt％高炉矿渣粉和50wt％硅酸盐水泥混合物；
2)在研磨机中混磨成150目粉末，然后在搅拌机里搅拌15min，均匀后称取水10份加入，在搅拌机中再混合搅拌18min，搅拌速度为200r/min，混匀得混合物；
3)然后高压对辊压球机上造球得到球形粒状生料，粒径为8mm；
4)将所得球形生料进入干燥系统，提升球团温度至70℃后，再进行烘干，烘干炉温度200℃，烘干时间100min；
5)然后进入回转窑进行670℃生烧65min；
6)最后在1320℃高温焙烧25min，经冷却后即得钢渣陶粒。
对所获取保温砌块用陶粒的堆积密度、抗压强度和1h吸水率等性能指标进行测量，其堆积密度为428kg/m3，抗压强度为3.8MPa，1h吸水率为1.24％，各项性能指标优良。本实施例中，由于使用了70份的风淬钢渣尾渣，使得风淬钢渣尾渣的使用率得以提高，从而能够有效降低陶粒生产成本，而且生产出的陶粒性能优良，保温性能好。
实施例四
一种利用风淬钢渣生产保温砌砖用陶粒的方法，该方法具体处理过程如下：
1)按质量计称取原料：风淬钢渣尾渣75份、钠基膨润土15份、粘合剂7份，植物纤维素2份、膨胀剂1份；其中，风淬钢渣尾渣为风淬钢渣经过磁选后的尾渣，其金属铁含量小于1％，平均粒径为3.75mm；粘合剂为95wt％高炉矿渣粉和5wt％电石废渣混合物；植物纤维素为稻草秸秆，膨胀剂为氧化铝粉；
2)在研磨机中混磨成120目粉末，然后在搅拌机里搅拌18min，均匀后称取水8份加入，在搅拌机中再混合搅拌20min，搅拌速度为200r/min，混匀得混合物；
3)然后高压对辊压球机上造球得到球形粒状生料，粒径为5mm；
4)将所得球形生料进入干燥系统，提升球团温度至65℃后，再进行烘干，烘干炉温度200℃，烘干时间100min；
5)然后进入回转窑进行695℃生烧60min；
6)最后在1250℃高温焙烧42min，经冷却后即得钢渣陶粒。
对所获取保温砌块用陶粒的堆积密度、抗压强度和1h吸水率等性能指标进行测量，其堆积密度为520kg/m3，抗压强度为3.9MPa，1h吸水率为2.56％，各项性能指标优良。同时，本实施例由于使用了75份的风淬钢渣尾渣，使得风淬钢渣尾渣的使用率得以提高，从而能够有效降低陶粒生产成本，而且生产出的陶粒性能优良，保温性能好。
实施例五
一种利用风淬钢渣生产保温砌砖用陶粒的方法，该方法具体处理过程如下：
1)按质量计称取原料：风淬钢渣尾渣68份、膨润土13份、粘合剂15份，植物纤维素2份、膨胀剂2份；其中，风淬钢渣尾渣为风淬钢渣经过磁选后的尾渣，其金属铁含量小于1％，平均粒径为3.5mm；膨润土为钠基膨润土，即天然膨润土经钠化处理的钠基膨润土；粘合剂为33wt％高炉矿渣粉、33wt％硅酸盐水泥和34wt％电石废渣；植物纤维素为造纸废液残渣；膨胀剂为氧化铝粉；
2)在研磨机中混磨成140目粉末，然后在搅拌机里搅拌15min，均匀后称取水10份加入，在搅拌机中再混合搅拌20min，搅拌速度为250r/min，混匀得混合物；
3)然后高压对辊压球机上造球得到球形粒状生料，粒径为10mm；
4)将所得球形生料进入干燥系统，提升球团温度至70℃后，再进行烘干，烘干炉温度200℃，烘干时间100min；
5)然后进入回转窑进行690℃生烧68min；
6)最后在1350℃高温焙烧25min，经冷却后即得钢渣陶粒。
对所获取保温砌块用陶粒的堆积密度、抗压强度和1h吸水率等性能指标进行测量，其堆积密度为634kg/m3，抗压强度为4.9MPa，1h吸水率为4.41％，各项性能指标优良。同时，本实施例由于使用了68份的风淬钢渣尾渣，使得风淬钢渣尾渣的使用率得以提高，从而能够有效降低陶粒生产成本，而且生产出的陶粒性能优良，保温性能好。
Claims (5)
1.一种利用风淬钢渣生产保温砌块用陶粒的方法，其特征在于，它包括以下步骤：
1)按质量计称取原料，其中：风淬钢渣尾渣55～75份、膨润土7～15份、粘合剂15～25份、植物纤维素1～3份、膨胀剂1～2份；
2)将原料在研磨机中混磨成100～150目粉末，在搅拌机里搅拌15～18min，加入水质量为8～10份，在搅拌机中再混合搅拌18～22min；
3)然后在高压对辊压球机上造球得到球形粒状生料，粒径为2～15mm；
4)将所得球形生料进入干燥系统，提升球团温度至60～70℃后，再进行烘干，烘干炉温度12～250℃，烘干时间90～110min；
5)然后采用回转窑进行600～725℃生烧40～90min；
6)最后在1250～1450℃高温焙烧20～45min，经冷却后即得钢渣陶粒；
其中，所述的风淬钢渣尾渣为转炉钢渣经过风淬和磁选后的尾渣，其金属铁含量小于1％，平均粒径为0.01～4.75mm；所述的粘合剂为高炉矿渣粉、水泥、石灰、电石废渣和工业石膏中的一种或者几种。
2.根据权利要求1所述的利用风淬钢渣生产保温砌块用陶粒的方法，其特征在于：所述的膨润土为钠基膨润土。
3.根据权利要求1或2所述的利用风淬钢渣生产保温砌块用陶粒的方法，其特征在于：所述的植物纤维素为造纸废液残渣、甘蔗残渣、稻草秸秆中的一种或者几种。
4.根据权利要求1或2所述的利用风淬钢渣生产保温砌块用陶粒的方法，其特征在于：所述的膨胀剂为氧化铝粉。
5.根据权利要求1或2所述的利用风淬钢渣生产保温砌块用陶粒的方法，其特征在于：步骤2)中，所述混合搅拌时，搅拌速度为200～250r/min。
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