CN110590210B - 冶炼钢尾渣的再利用方法及制备的免蒸发泡混凝土砌块 - Google Patents

冶炼钢尾渣的再利用方法及制备的免蒸发泡混凝土砌块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种冶炼钢尾渣的再利用方法及制备的免蒸发泡混凝土砌块，再利用方法包括先对钢尾渣进行破碎，破碎至粒径为60mm及以下；破碎后的物料进行湿法球磨，然后进行筛选分类，一类为0.3mm以上的粗料，另一类为0.3mm以下的细料；0.3mm以下的细粒料采用高频振筛机进行筛分，得到0.075～0.3mm的细粒料和0.075mm以下的特细粒料；特细粒料作为免蒸发泡混凝土砌块的原料使用、特细粒料与细粒料按比例混合后作为免蒸发泡混凝土砌块的原料使用。通过对炼钢尾渣进行分类分级处理，不同的级别用于不同的场合；可以高效利用钢尾渣分级处理后的细料，生产免蒸发泡混凝土砌块，附加值高。

Description

冶炼钢尾渣的再利用方法及制备的免蒸发泡混凝土砌块
技术领域
本发明属于环保及材料领域，涉及环保建筑材料，具体为冶炼钢尾渣的再利用方法及制备的免蒸发泡混凝土砌块。
背景技术
冶炼废渣是指冶金工业生产过程中产生的各种固体废弃物。主要指炼铁炉中产生的高炉渣，钢尾渣，有色金属冶炼产生的各种有色金属渣，如铜渣、铅渣、锌渣、镍渣等，以及从铝土矿提炼氧化铝排出的赤泥，轧钢过程产生的少量氧化铁渣。每炼1t生铁排出0.3-0.9t钢尾渣，每炼1t钢排出0.1-0.3t钢尾渣。目前高炉渣利用率在70-85％，而钢尾渣利用率仅25％左右。
随着高等级多变化的产品需求不断加大，制造业的模具要求也不断提升，优质的工模具钢需求量也在不断加大，全国模具材料总需求量超过600万吨。其中约50％为铸钢模块材料，锻造和轧制模具材料为120万吨。今后十年，电子、化工、汽车等工业的发展必然带动基础工业和模具工业的发展。按照每炼1t钢排出0.1～0.3t钢尾渣+0.2t钙、硅辅助物固废，年排冶炼钢尾渣达180万吨，湖北黄石作为我国特殊钢的发源地，目前年排冶炼钢尾渣达近10万吨。
发明内容
本发明提供一种冶炼钢尾渣的再利用方法，通过对钢尾渣进行分类分级处理，不同的级别用于不同的场合；而且可以高效利用钢尾渣分级处理后的细料，生产免蒸发泡混凝土砌块，附加值高。
本发明的技术方案是，冶炼钢尾渣的再利用方法，包括以下步骤：
1)对钢尾渣进行破碎，破碎至粒径为60mm及以下；
2)破碎后的物料进行湿法球磨，然后进行筛选分类，一类为0.3mm以上的粗料，另一类为0.3mm以下的细料；
3)0.3mm以下的细粒料采用高频振筛机进行筛分，得到0.075～0.3mm的细粒料和0.075mm以下的特细粒料，特细粒料作为免蒸发泡混凝土砌块的原料使用，或者特细粒料与细粒料按比例混合后作为免蒸发泡混凝土砌块的原料使用。
进一步地，破碎后的渣料加水同时进入球磨，水量控制和水料比通常控制在60％～70％。
进一步地，0.3mm以上的粗料经磁选和振动筛分离，分离钢粒和重金属类的金属大小颗粒物得到的无钢粒粗料用于混凝土骨料。
进一步地，所述高频振筛机的筛网为聚酯筛。
本发明还涉及采用所述方法得到的物料制备的免蒸发泡混凝土砌块，该免蒸发泡混凝土砌块为低密度发泡砌块，干密度容重300kg/m3～500kg/m3，干基配料比例按重量计：特细粒料50～75份和水泥20～30份；加入干基物料占比0.005～0.008wt％的铝粉，另加入氢氧化钠，其加入量为铝粉的用量除以0.675；还包括稳固剂A和稳固剂B，其中稳固剂A加入量为水泥用量的0.5～0.65％，稳固剂B按干基体积计加入量为0.1～0.2Kg/m3。
本发明还涉及采用所述方法得到的物料制备的免蒸发泡混凝土砌块，该免蒸发泡混凝土砌块为低密度发泡砌块，干密度容重300kg/m3～500kg/m3，干基配料比例按重量计：特细粒料65～75份、细粒料5～18份和水泥15～35份；加入干基物料占比0.005～0.008wt％的铝粉，另加入氢氧化钠，其加入量为铝粉的用量除以0.675；还包括稳固剂A和稳固剂B，其中稳固剂A加入量为水泥用量的0.5～0.65％，稳固剂B按干基体积计加入量为0.1～0.2Kg/m3。
本发明还涉及采用所述方法得到的物料制备的免蒸发泡混凝土砌块，该免蒸发泡混凝土砌块为中密度发泡砌块，干密度容重550kg/m3～850kg/m3，干基配料比例按重量计：特细粒料15～20份、细粒料50～55份和水泥23～31份；加入干基物料占比0.005～0.008wt％的铝粉，另加入氢氧化钠，其加入量为铝粉的用量除以0.675；还包括稳固剂A和稳固剂B，其中稳固剂A加入量为水泥用量的0.5～0.65％，稳固剂B按干基体积计加入量为0.1～0.2Kg/m3。
进一步地，稳固剂A是固含量为18～22wt％，具体有效成分是聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、十二烷基苯磺酸钠和羧基纤维素按11-15：0.05～0.10：0.005～0.03混合而成；稳固剂B为硅树脂聚醚乳液。
本发明还涉及所述免蒸发泡混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤：
1)按比例取干基原料，加水混合预搅拌30s以下；
2)将铝粉倒入预搅拌的料浆里搅拌5～10s；
3)将稳固剂A和稳固剂B混合制成稳固剂，将稳固剂与氢氧化钠同时加入到步骤2)所得浆料中，搅拌均匀后浇注至模具内；
4)浇注后的模具置于预凝窑内进行预凝，预凝窑内温度为40±5℃，预凝时间为6～10h，然后出窑脱模并切割后再放入养护窑中养护，养护窑内温度为30±5℃，养护时间为8-12h，最后出窑得到免蒸发泡混凝土砌块。
本发明具有以下有益效果：
1、钢尾渣团粒、尾渣和灰在冶炼的过程中经受高温形成一体并具有一定硬度，通过破碎处理，打散钢尾渣的结构，便于后期有效回收钢粒和铁粉。
2、采用湿法球磨工艺对物料进一步磨细的同时，还能通过加水球磨降低物料的碱性，另外，在冶炼钢的过程中添加过一定量的石灰石生成游离石灰(f-CaO)和游离氧化镁(f-MgO)，游离氧化钙和游离氧化镁是一种遇水或在空气中就能水化产生体积膨胀，并对浇筑后实体产生膨胀裂缝，所以湿法球磨磨细后生产的细粒料中的游离石灰(f-CaO)和游离氧化镁(f-MgO)经过磨细后浸在水里生成氢氧化钙和氢氧化镁，完全可以游离氧化钙和游离氧化镁，使用于发泡砌块中的细粒料和特细粒料不含游离氧化钙和游离氧化镁，避免了砌块硬化后的由于游离氧化钙和游离氧化镁的存在而产生体积膨胀，导致砌块表面起拱和出现大小裂缝及溃裂的现象。
3、湿法球磨后的物料经过筛选分类得到细料和粗料，粗料经过圆辊筒筛筛出，经滚筒磁选机和斜推式振动平台选出大小钢粒(含粉粒)后的粗料可作为水泥混凝土用砂和替代小石子，用于工民建混凝土工程；剔除的钢、铁和其他重金属，剔除率可达到95％以上，这部分再回炉炼钢再利用。细粒料经过分级成＜0.075mm的特细粒料及0.075mm-0.3mm的细粒料，可按一定比例用于制备免蒸发泡混凝土砌块。通过合理分选出细粒料、特细粒料便于掌控物料颗粒级配，进行颗粒搭配后生产不同密度和强度要求的发泡砌块。使特细粒料(纯泥浆料)达到完全的合理利用，实现真正零排放的综合利用。
4、分选出的细粒料和特细粒料属弱碱性物料，与水泥混合后有促进水硬化反应的效果，用于生产发泡砌块的可以提升产品附加值。本发明的发泡原理为化学发泡，可根据固废尾砂和水泥混合后水硬化的凝固力、凝结时间来调整铝粉、氢氧化钠和稳固剂的用量，使发泡砌块在水硬化反应过程中的凝固力与气泡的张力达到平衡，实现砌块体积的有效增长，传统物理发泡难以做到。
5、在免蒸发泡混凝土砌块制备时，原料中加入稳固剂A和稳固剂B。稳固剂A具有保塑、增强、激发硅酸盐C2S、C3S早期水化、引气的作用；稳固剂B能够稳定气泡的大小在φ0.5mm～2mm，而且可以稳定气泡张力。稳固剂A和稳固剂B需要单独存放，待使用时向稳固剂B倒入稳固剂A进行混合后立即使用，避免静置时间长出现絮状分层而大大降低激发稳固效果。
6、本发明制备得到的免蒸发泡混凝土砌块的各项性能均符合中华人民共和国建材行业标准JC1062-2007《泡沫混凝土砌块》的要求。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步阐明本发明。
实施例1：
冶炼钢尾渣的再利用方法，包括以下步骤：
1)对钢尾渣进行破碎，破碎的程度≤60mm粒径及以下，
2)破碎后的物料进行湿法球磨，然后进行筛选分两类，第一类为0.3mm以上的粗料，粗料由球磨出口的圆辊筒筛筛出，经滚筒磁选机和斜推式振动平台选出大小钢粒(含粉粒)；第二类为0.3mm以下的细料，经过高频振动筛、浓密机、板框压滤机工序进行两级筛选，分为0.075-0.3mm和0.075mm以下两级；第一类粗料回收钢粒后可作为混凝土骨料使用；第二类作为制备免蒸发泡混凝土砌块的原料。采用高频振筛进行筛分时，存在0.3mm以上的物料返回至粗料中再处理，其中0.3mm以上占比15wt％；0.075-0.3mm的细料占比45wt％；0.075mm以下的细料占比40wt％。
其中＜0.075mm的特细粒料的成分如下表1所示。0.075mm-0.3mm的细粒料如下表2所示。
表1
Figure GDA0003437374490000041
表2
Figure GDA0003437374490000042
采用实施例1中的特细粒料及细粒料作为原料，制备免蒸发泡混凝土砌块。
实施例2：
低密度免蒸发泡混凝土砌块配方1：
＜0.075mm的特细粒料210kg；普通硅酸盐42.5水泥90kg；铝粉：干基物料质量的0.005％～0.008％，氢氧化钠，铝粉的用量除以0.675，稳固剂A加入量为水泥用量的0.5～0.65％，稳固剂B按干基体积计加入量为0.1～0.2Kg/m3。水的用量：按照JC1062-2007《泡沫混凝土砌块》的要求浆体扩展度达到350mm～400mm时的用水量，不作占比考虑。
该免蒸发泡混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤：
1)按比例取干基原料，加水混合预搅拌30s以下；
2)将铝粉倒入预搅拌的料浆里搅拌5～10s；
3)将稳固剂A和稳固剂B混合制成稳固剂，将稳固剂与氢氧化钠同时加入到步骤2)所得浆料中，搅拌均匀后浇注至模具内；
4)浇注后的模具置于预凝窑内进行预凝，预凝窑内温度为40±5℃，预凝时间为6～10h，然后出窑脱模并切割后再放入养护窑中养护，养护窑内温度为30±5℃，养护时间为8-12h，最后出窑得到免蒸发泡混凝土砌块。
实施例3：
低密度免蒸发泡混凝土砌块
干基配料为＜0.075mm的特细粒料245kg；普通硅酸盐42.5水泥105kg；其余同实施例2。
实施例4：
低密度免蒸发泡混凝土砌块
干基配料为＜0.075mm的特细粒料280kg；普通硅酸盐42.5水泥120kg；其余同实施例2。
实施例5：
低密度免蒸发泡混凝土砌块
干基配料为＜0.075mm的特细粒料270kg、0.075mm～0.3mm细粒料67kg和普通硅酸盐42.5水泥113kg；铝粉：干基物料质量的0.005％～0.008％，氢氧化钠，铝粉的用量除以0.675，稳固剂A加入量为水泥用量的0.5～0.65％，稳固剂B按干基体积计加入量为0.1～0.2Kg/m3。水的用量：按照JC1062-2007《泡沫混凝土砌块》的要求浆体扩展度达到350mm～400mm时的用水量，不作占比考虑。
实施例6：
低密度免蒸发泡混凝土砌块
干基配料为＜0.075mm的特细粒料280kg、0.075mm～0.3mm细粒料70kg和普通硅酸盐42.5水泥150kg；其余同实施例5。
实施例2-6中得到的低密度免蒸发泡混凝土砌块，性能满足JC1062-2007《泡沫混凝土砌块》的要求，其中干密度和强度如下表3所示。
表3
干密度(kg/m<sup>3</sup>) 强度(MPa)
实施例2 308 1.83
实施例3 353 2.51
实施例4 412 3.45
实施例5 448 4.10
实施例6 497 5.20
实施例7：
中密度免蒸发泡混凝土砌块：
＜0.075mm的特细粒料100kg；0.075mm～0.3mm细粒料300kg、普通硅酸盐42.5水泥150kg；铝粉：干基物料质量的0.005％～0.008％，氢氧化钠，铝粉的用量除以0.675，稳固剂A加入量为水泥用量的0.5～0.65％，稳固剂B按干基体积计加入量为0.1～0.2Kg/m3。水的用量：按照JC1062-2007《泡沫混凝土砌块》的要求浆体扩展度达到350mm～400mm时的用水量，不作占比考虑。
该免蒸发泡混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤：
1)按比例取干基原料，加水混合预搅拌30s以下；
2)将铝粉倒入预搅拌的料浆里搅拌5～10s；
3)将稳固剂A和稳固剂B混合制成稳固剂，将稳固剂与氢氧化钠同时加入到步骤2)所得浆料中，搅拌均匀后浇注至模具内；
4)浇注后的模具置于预凝窑内进行预凝，预凝窑内温度为40±5℃，预凝时间为6～10h，然后出窑脱模并切割后再放入养护窑中养护，养护窑内温度为30±5℃，养护时间为8-12h，最后出窑得到免蒸发泡混凝土砌块。
实施例8：
中密度免蒸发泡混凝土砌块
干基配料为＜0.075mm的特细粒料100kg、0.075mm～0.3mm细粒料350kg和普通硅酸盐42.5水泥200kg；其余同实施例7。
实施例9：
中密度免蒸发泡混凝土砌块
干基配料为＜0.075mm的特细粒料150kg、0.075mm～0.3mm细粒料400kg和普通硅酸盐42.5水泥200kg；其余同实施例7。
实施例10：
中密度免蒸发泡混凝土砌块
干基配料为＜0.075mm的特细粒料150kg、0.075mm～0.3mm细粒料450kg和普通硅酸盐42.5水泥250kg；其余同实施例7。
实施例7-10中得到的中密度免蒸发泡混凝土砌块，性能满足JC1062-2007《泡沫混凝土砌块》的要求，其中干密度和强度如下表4所示。
表4
干密度(kg/m<sup>3</sup>) 强度(MPa)
实施例7 550 5.04
实施例8 650 6.38
实施例9 750 6.85
实施例10 850 8.13
上述实施例2-10中，稳固剂A采用聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯275kg、十二烷基苯磺酸钠1.25kg和羧基纤维素按1.03kg，加800升水配制而成。稳固剂B为硅树脂聚醚乳液成品，固含量为57％。

Claims (7)

1.冶炼钢尾渣的再利用生产免蒸发泡混凝土砌块的方法，其特征在于，包括冶炼钢尾渣的处理及免蒸发泡混凝土砌块的制备：
其中冶炼钢尾渣的处理步骤为：
1）对钢尾渣进行破碎，破碎至粒径为60mm及以下；
2）破碎后的物料进行湿法球磨，然后进行筛选分类，一类为0.3mm以上的粗料，另一类为0.3mm以下的细料；
3）0.3mm以下的细粒料采用高频振筛机进行筛分，得到0.075～0.3mm的细粒料和0.075mm以下的特细粒料，特细粒料作为免蒸发泡混凝土砌块的原料使用，或者特细粒料与细粒料按比例混合后作为免蒸发泡混凝土砌块的原料使用；
免蒸发泡混凝土砌块的制备：
1）按比例取干基原料，加水混合预搅拌30s以下；
2）将铝粉倒入预搅拌的料浆里搅拌5～10s；
3）将稳固剂A和稳固剂B混合制成稳固剂，将稳固剂与氢氧化钠同时加入到步骤2）所得浆料中，搅拌均匀后浇注至模具内；其中稳固剂A固含量为18～22wt%，具体有效成分是聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、十二烷基苯磺酸钠和羧基纤维素按11-15：0.05～0.10：0.005～0.03混合而成；稳固剂B为硅树脂聚醚乳液；
4）浇注后的模具置于预凝窑内进行预凝，预凝窑内温度为40±5℃，预凝时间为6～10h，然后出窑脱模并切割后再放入养护窑中养护，养护窑内温度为30±5℃，养护时间为8-12h，最后出窑得到免蒸发泡混凝土砌块。
2.根据权利要求1所述的冶炼钢尾渣的再利用生产免蒸发泡混凝土砌块的方法，其特征在于：破碎后的渣料加水同时进入球磨，水量控制和水料比控制在60%～70%。
3.根据权利要求1所述的冶炼钢尾渣的再利用生产免蒸发泡混凝土砌块的方法，其特征在于：0.3mm以上的粗料经磁选和振动筛分离，得到的无钢粒粗料用于混凝土骨料。
4.根据权利要求1所述的冶炼钢尾渣的再利用生产免蒸发泡混凝土砌块的方法，其特征在于：所述高频振筛机的筛网为聚酯筛。
5.根据权利要求1所述的冶炼钢尾渣的再利用生产免蒸发泡混凝土砌块的方法，其特征在于，该免蒸发泡混凝土砌块为低密度发泡砌块，干密度容重300kg/m3～500kg/m3，干基配料比例按重量计：特细粒料50～75份和水泥20～30份；加入干基物料占比0.005～0.008wt%的铝粉，另加入氢氧化钠，其加入量为铝粉的用量除以0.675；还包括稳固剂A和稳固剂B，其中稳固剂A加入量为水泥用量的0.5～0.65%，稳固剂B按干基体积计加入量为0.1～0.2Kg/m3。
6.根据权利要求1所述的冶炼钢尾渣的再利用生产免蒸发泡混凝土砌块的方法，其特征在于，该免蒸发泡混凝土砌块为低密度发泡砌块，干密度容重300kg/m3～500kg/m3，干基配料比例按重量计：特细粒料65～75份、细粒料5～18份和水泥15～35份；加入干基物料占比0.005～0.008wt%的铝粉，另加入氢氧化钠，其加入量为铝粉的用量除以0.675；还包括稳固剂A和稳固剂B，其中稳固剂A加入量为水泥用量的0.5～0.65%，稳固剂B按干基体积计加入量为0.1～0.2Kg/m3。
7.根据权利要求1所述的冶炼钢尾渣的再利用生产免蒸发泡混凝土砌块的方法，其特征在于，该免蒸发泡混凝土砌块为中密度发泡砌块，干密度容重550kg/m3～850kg/m3，干基配料比例按重量计：特细粒料15～20份、细粒料50～55份和水泥23～31份；加入干基物料占比0.005～0.008wt%的铝粉，另加入氢氧化钠，其加入量为铝粉的用量除以0.675；还包括稳固剂A和稳固剂B，其中稳固剂A加入量为水泥用量的0.5～0.65%，稳固剂B按干基体积计加入量为0.1～0.2Kg/m3。
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