CN108801842A - 一种快速测定钢渣残留含水率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速测定钢渣残留含水率的方法，将待测钢渣放在集料盘中，并置于烘箱中的台秤上；设定烘干温度，随着烘干过程的进行，每隔一段时间读取台秤显示的质量mi；待台秤的读数不再变化，得到完全烘干的钢渣与集料盘的质量m₀；倒掉钢渣称取集料盘的净重m；绘制在设定烘干温度下钢渣残留含水率与时间的关系曲线图；在施工过程中在设定温度下对待测钢渣进行烘干处理，根据所述关系曲线图确定烘干时间，得到目标残留含水率的钢渣。在施工设定烘干温度下，可以快速得到钢渣的残留含水率变化曲线，并通过控制烘干时间，即可得到确定含水率的钢渣。

Description

一种快速测定钢渣残留含水率的方法

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种快速测定钢渣残留含水率的方法。

背景技术

随着改革开放的不断深入和国家整体经济实力的提高，城镇化建设水平有显著的提高，国民经济发展对钢铁的需求量十分巨大，与此同时，钢渣作为炼铁行业的主要固体废弃物，其产出量也十分巨大。根据数据显示，由于总量过大，钢渣综合利用率不高。这直接导致钢渣的堆积量逐年增加。但从总体上分析，我国的钢渣处理加工技术还存在很大的提升空间，钢渣综合利用率指标还处于30％以下。因此，随着国家对钢铁行业节能减排以及环境保护力度的加大，关于如何有效地处理和利用钢渣的问题较为凸显。而且钢渣对周围的土壤河流也造成一定程度上的污染，从而影响人们的工作与生活，因此钢渣的有效处理与利用难题已迫在眉睫。并且由于各地的钢铁企业使用的原料差异，加工的工艺设备和处理方法又存在区别，这就导致各个企业所产出的钢渣在化学组成，物理性质方面也存在一定的差异，各个企业对钢渣的重视和利用情况也不同，最终形成了对于所有钢渣无法形成较为统一有效地处理设备与技术。

钢渣作为炼钢产业的一种废弃物，其基本物理化学性能与常规的路用石料之间存在一定差异，通过调查取样，试验所使用的材料均为具有代表性的典型试样。在进行钢渣的基本性能指标测试时，我们采用石灰岩作为对比参考，而石灰岩是路面中使用十分广泛的石料之一。钢渣的外观与常规的石料相比较具有一定差异。钢渣材料的表面呈现灰黑色，棱角性十分丰富，并且表面分布的孔隙较多。试验依据《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)进行，钢渣和石灰岩的基本物理力学性能指标如表1所示。

表1基本物理力学性质指标

通过对比可以看出，各项指标中最为突出的是钢渣的吸水率达到了2.4％，超出了规范上限值2.0％，并且是石灰岩吸水率的近4倍，这是由于钢渣的表面及内部分布着较多的孔隙而造成的。那么钢渣在运输堆放过程中易吸水，为了能有效地将钢渣材料加热烘干，从而保证钢渣沥青混合料的质量，如何探索得出高温条件下的钢渣残留含水率变化趋势就成为了迫在眉睫的问题。

因此，现阶段需要研究出一种可以用于测试其高温条件下钢渣残留含水率的方法，能有效的将钢渣材料加热烘干，从而保证其沥青混合料的质量。同时需要对这种测量方法制备一种切实可行的操作，以及将其用于实际生产的具体流程。

发明内容

本发明目的在于提供一种快速测定钢渣残留含水率的方法，可以准确、快速地量化钢渣在实际加工拌合环境下的残留含水率变化趋势。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种快速测定钢渣残留含水率的方法，包括以下步骤：

1)将待测钢渣放在集料盘中，并置于烘箱中的台秤上；

2)设定烘干温度，随着烘干过程的进行，每隔一段时间读取台秤显示的质量mi；待台秤的读数不再变化，得到完全烘干的钢渣与集料盘的质量m₀；倒掉钢渣称取集料盘的净重m；

3)绘制在设定烘干温度下钢渣残留含水率与时间的关系曲线图；

其中，w为钢渣残留含水率；

4)在施工过程中在设定温度下对待测钢渣进行烘干处理，根据所述关系曲线图确定烘干时间，得到目标残留含水率的钢渣。

本发明有益效果在于：

试验采用烘箱、天平和集料盘作为主要试验材料，通过精确的称量一定质量的钢渣石料，开动烘箱，可以达到试验所需的高温条件，这时，钢渣中水分的蒸发质量就会在天平上准确的显示出来。较以往的测试高温条件下残留含水率的方法而言，该方法步骤更简洁而且准确度相当高。

烘箱可以随时精确控制试验所需要的温度，这就可以很好的模拟实际施工中拌合站对钢渣的加热情况。除此之外，整个烘箱从实验开始到结束都是封闭的，这就保证了整个实验手周围环境的影响因素几乎可以忽略不计，保证了实验结果的准确性。

在施工设定烘干温度下，可以快速得到钢渣的残留含水率变化曲线，并通过控制烘干时间，即可得到确定含水率的钢渣。

附图说明

附图1：本发明钢渣残留含水率测试装置示意图；

附图2：160℃下钢渣残留含水率随时间变化趋势；

附图3：180℃下钢渣残留含水率随时间变化趋势；

附图4：200℃下钢渣残留含水率随时间变化趋势；

附图5：220℃下钢渣残留含水率随时间变化趋势。

具体实施方式

以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。

(1)准备试验装置以及实验材料

首先设计钢渣含水率随加热时间的变化规律的试验方案，试验设备可以烘箱、台秤、集料盘等装置进行简易组合得到，试验设备参照附图1所示。试验装置设计的目的是为了测得集料在烘箱模拟拌合站烘干的环境下，集料的质量损失变化，损失的质量即为水分散发的质量。然后设定钢渣初始加热的状态。为了得到最大的钢渣含水率范围，可以设定取样的钢渣在浸水条件下保持24h，可认为钢渣处于饱水状态，浸水时间达到后将钢渣取出并擦拭至表干，将此时的钢渣含水率作为试验初始的含水率。

(2)开始试验

将钢渣放入加热保温称量系统后，调整烘箱温度，模拟拌合站对集料烘干的加热温度与加热环境，每间隔一定时间观测并记录台秤称量的示数变化，开始加热的时间段质量变化会稍快，记录间隔时间应做出相应调整，保证得到所需要的数据。通过记录数据就可计算得到钢渣残留含水率w(如下式所示)，根据计算得到钢渣残留含水率后，可以绘制其与加热时间的图像，直观的反映钢渣残留含水率随加热时间变化规律。

式中：mi—任一加热时间所对应的钢渣与集料盘的质量之和；

m0—钢渣与集料盘完全烘干的质量；

m—干燥状态下集料盘的质量；

w—钢渣残留含水率。

(3)记录实验数据

试验选取按照AC-20全级配的钢渣集料约5kg，按照以上步骤进行高温加热条件下钢渣残留含水率的测量，烘箱温度分别控制在160℃、180℃、200℃以及220℃。并且通过多次试验调整后，逐渐确定试验数据记录的间隔时间。试验开始的前十分钟，由于水分散失较快，每隔2min记录一次试验数据，加热时间在10-40min时，质量损失的速率逐渐下降，因此每间隔5min记录一次试验数据，而加热时间超过40min后，水分散失的速率较慢，所以试验数据记录的间隔时间改为10min。

(4)数据记录

钢渣残留含水率测量数据见表2：

表2

(5)处理数据，得出残留含水率随时间变化

将数据绘制成折线图后可以较为清楚地得出各个温度下钢渣残留含水率的变化规律，分别如下图所示。

不同温度下钢渣残留含水率随时间变化趋势参照附图2和3和4和5所示。由图像可以分析得出，在随着加热时间的增加，各个温度下钢渣的残留含水率均表现出先缓慢降低然后急剧降低，最终又变缓慢的下降趋势。在初始的几分钟内，钢渣及其内部水分开始吸收热量，此时分布于钢渣表面的水分处于加热的状态，温度不断升高但还处于液态，只有少量水分挥发，残留含水率降低的速率较慢；随后的十几分钟阶段，钢渣通过不断吸收热量，已达到较高的一个温度水平，内部的水分开始快速升温至100℃左右，大量水分逐渐吸热成为气态，残留含水率的降低速率变快；最后大部分水分被烘干，只剩钢渣中比较微小和深处孔隙中的水分，随着加热时间的增加也逐渐成为气态，残留含水率降低的速率变缓，直至钢渣全部烘干。

Claims (1)

1.一种快速测定钢渣残留含水率的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将待测钢渣放在集料盘中，并置于烘箱中的台秤上；

2)设定烘干温度，随着烘干过程的进行，每隔一段时间读取台秤显示的质量mi；待台秤的读数不再变化，得到完全烘干的钢渣与集料盘的质量m₀；倒掉钢渣称取集料盘的净重m；

3)绘制在设定烘干温度下钢渣残留含水率与时间的关系曲线图；

其中，w为钢渣残留含水率；

4)在施工过程中在设定温度下对待测钢渣进行烘干处理，根据所述关系曲线图确定烘干时间，得到目标残留含水率的钢渣。