CN110950644A - 一种钢渣烧结砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于烧结砖加工技术领域，具体涉及了一种以钢渣为原料制备的普通烧结砖，并进一步公开其制备方法。本发明所述钢渣烧结砖，以工业固体废弃物‑钢渣为主要原材料，并通过与粘结剂、增强剂等添加剂的相互作用，尤其是将燃料作为原料添加至所述烧结砖的内部，使得所述烧结砖在进行烧结步骤时，燃料辅助进行内燃的方式进行烧结，一方面使得砖坯内外较均匀地进行烧结，使得到的烧结砖在力学性能达到使用要求的情况下，表面更平整、美观；同时，也使得所述烧结砖可以在较低的900‑1000℃温度及较短的时间内完成烧结处理，有效节约了能耗。

Description

一种钢渣烧结砖及其制备方法
技术领域
本发明属于烧结砖加工技术领域，具体涉及了一种以钢渣为原料制备的普通烧结砖，并进一步公开其制备方法。
背景技术
钢渣是炼钢过程中排出的工业固体废渣，排出量约为粗钢产量的15-20％。钢渣的主要矿物相为硅酸三钙、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熔体，还含有少量游离氧化钙以及金属铁、氟磷灰石等，有的地区因矿石含钛和钒，钢渣中也稍含有这些成分。由于环保及工业废弃物的循环利用要求，对钢渣的回收利用技术已逐步开发出将钢渣应用于水泥、道路工程、农业生产、冶金炉料和污水处理等领域的，并取得了一定的进展，但依然无法满足钢渣的大规模和资源化利用需求。
如中国专利CN106431350A公开了一种以冶金渣烧结砖，其利用冶金渣为原料制备烧结砖，但其在生产过程使用了大比例(40-95份质量比)的粘土或者页岩进行粘结，导致冶金渣的利用占比不足60份；一方面对工业废渣的利用率无法满足要求，同时，该烧结砖需要在1100℃下完成烧结，也在一定程度上存在着能耗略高的问题。
又如中国专利CN104193300A公开了一种钢渣烧结透水砖，其分别在基料和面料中使用了一定量的钢渣废弃物，但是，该烧结砖的烧结温度高达1200-1250℃，依然存在着工艺能耗较大的问题。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种钢渣烧结砖，以解决现有技术中钢渣废渣利用率较低及利用工艺能耗较大的问题。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种钢渣烧结砖，以所述烧结砖的制备原料总量计，包括如下质量含量的制备组分：
Figure BDA0001811493430000021
所述钢渣的颗粒粒径小于100μm。
所述燃料为固体燃料。
所述燃料包括煤粉、焦炭粉、或木炭粉中的至少一种，并优选洁净粉煤或焦炭粉。
所述粘结剂包括钠基膨润土、钙基膨润土、凹凸棒土、珍珠岩原矿、生高岭土中的至少一种。
所述增强剂包括硅石粉、微硅粉、石英粉中的至少一种，并优选颗粒尺寸为325目以下。
本发明还公开了一种制备所述钢渣烧结砖的方法，包括如下步骤：
(1)取钢渣经粉碎、筛分，收集选定粒径的所述钢渣，备用；
(2)取选定量的所述钢渣、燃料、粘结剂、增强剂混匀，并加水制得混合料；
(3)将所述混合泥料进行压制成砖坯，并进行烘干处理；
(4)将烘干后的砖坯于900-1000℃进行烧结3-15h，即得。
所述步骤(2)中，所述水的加入量占原料总量的7-15wt％。
所述步骤(3)中，控制所述压制步骤的挤出压力为8-25MPa。
所述步骤(3)中，所述烘干步骤为在70-110℃温度下进行烘干2-6h。
本发明所述钢渣烧结砖，以工业固体废弃物-钢渣为主要原材料，并通过与粘结剂、增强剂等添加剂的相互作用，尤其是将燃料作为原料添加至所述烧结砖的内部，使得所述烧结砖在进行烧结步骤时，燃料辅助进行内燃的方式进行烧结，一方面使得砖坯内外较均匀地进行烧结，使得到的烧结砖在力学性能达到使用要求的情况下，表面更平整、美观；同时，也使得所述烧结砖可以在较低的900-1000℃温度及较短的时间内完成烧结处理，有效节约了能耗。
本发明所述钢渣烧结砖中，采用的原材料均为常见原料，在本产品的制造过程中不产生有毒有害物质，适应现有的成熟制砖体系。本发明所述钢渣烧结砖中，由于钢渣中的钙氧化物含量较高，可与粘结剂、增强剂等添加剂作用，得到性能优良的烧结砖。所以燃料尤其优选为洁净煤粉或焦炭粉，其发热量高的同时含硫极低，进一步保证了烧结砖的外观平整及性能优良；所述粘结剂采用钠基膨润土、钙基膨润土、凹凸棒土、珍珠岩原矿、生高岭土等，在烧结过程中，含钙量高的钢渣可以促使自身及粘结剂中的硅和铝熔融生成莫来石，并且钙氧化物与硅铝熔体结合形成钙长石，提升自身力学性能；而所述增强剂则采用硅石、微硅粉、石英细粉等，有助于增大硅氧化物比例，使莫来石比例上升，从而使砖的力学性能提升。而且，本发明所述钢渣烧结砖中，工业固体废弃物钢渣的用量达到75-95wt％，且力学性能达到的技术指标要求，为钢渣的资源化利用提供有效可行的途径。
本发明所述钢渣烧结砖的制备方法，采用“原料预处理-混合-压制成型-烘干-烧结”的工艺进行制备，其工艺步骤简单易行，并且借助于本发明所述烧结砖制备原料的相互作用，使得所述工艺可以在较低的温度及较短的时间内完成烧结处理，且所得烧结砖在力学性能达到使用要求的情况下，其表面更为平整、美观。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明制备钢渣烧结砖的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例所述钢渣烧结砖的制备原料包括：钢渣75kg，洁净煤粉10kg，钙基膨润土10kg，石英粉(粒径＜325目)5kg。
如图1所示的工艺流程图，本实施例所述钢渣烧结砖的制备方法包括如下步骤：
(1)取工业废弃物-钢渣经过粉碎机粉碎，并经过筛分，选取粒径尺寸100μm以下颗粒，备用；
(2)按照选定的配比量，取所需的所述钢渣、固体燃料、粘结剂和增强剂，分别通过混合机在300r/min的转速下混合3min，随后加入占上述原料总量7％的水混匀，得到混合料，备用；
(3)将步骤(2)得到的混合料置于振压砖机，控制压力为8MPa进行压制成砖坯，并将所得砖坯利用烘干窑于110℃进行烘干2h；
(4)将步骤(3)中制得的烘干的砖坯利用隧道窑于900℃进行烧结，烧结周期为15h，即得。
实施例2
本实施例所述钢渣烧结砖的制备原料包括：钢渣95kg，焦炭粉3k，生高岭土1kg，微硅粉(粒径＜325目)1kg。
如图1所示的工艺流程图，本实施例所述钢渣烧结砖的制备方法包括如下步骤：
(1)取工业废弃物-钢渣经过粉碎机粉碎，并经过筛分，选取粒径尺寸100μm以下颗粒，备用；
(2)按照选定的配比量，取所需的所述钢渣、固体燃料、粘结剂和增强剂，分别通过混合机在800r/min的转速下混合10min，随后加入占上述原料总量10％的水混匀，得到混合料，备用；
(3)将步骤(2)得到的混合料置于振压砖机，控制压力为25MPa进行压制成砖坯，并将所得砖坯利用烘干窑于90℃进行烘干5h；
(4)将步骤(3)中制得的烘干的砖坯利用隧道窑于1000℃进行烧结，烧结周期为5h，即得。
实施例3
本实施例所述钢渣烧结砖的制备原料包括：钢渣90kg，木炭粉5kg、钠基膨润土1kg，珍珠岩原矿2kg，微硅粉2kg。
如图1所示的工艺流程图，本实施例所述钢渣烧结砖的制备方法包括如下步骤：
(1)取工业废弃物-钢渣经过粉碎机粉碎，并经过筛分，选取粒径尺寸100μm以下颗粒，备用；
(2)按照选定的配比量，取所需的所述钢渣、固体燃料、粘结剂和增强剂，分别通过混合机在800r/min的转速下混合6min，随后加入占上述原料总量15％的水混匀，得到混合料，备用；
(3)将步骤(2)得到的混合料置于振压砖机，控制压力为15MPa进行压制成砖坯，并将所得砖坯利用烘干窑于70℃进行烘干6h；
(4)将步骤(3)中制得的烘干的砖坯利用隧道窑于950℃进行烧结，烧结周期为11h，即得。
实施例4
本实施例所述钢渣烧结砖的制备原料包括：钢渣80kg，普通煤粉8kg、凹凸棒土7kg，生高岭土2kg，硅石粉3kg。
如图1所示的工艺流程图，本实施例所述钢渣烧结砖的制备方法包括如下步骤：
(1)取工业废弃物-钢渣经过粉碎机粉碎，并经过筛分，选取粒径尺寸100μm以下颗粒，备用；
(2)按照选定的配比量，取所需的所述钢渣、固体燃料、粘结剂和增强剂，分别通过混合机在800r/min的转速下混合6min，随后加入占上述原料总量13％的水混匀，得到混合料，备用；
(3)将步骤(2)得到的混合料置于振压砖机，控制压力为15MPa进行压制成砖坯，并将所得砖坯利用烘干窑于70℃进行烘干6h；
(4)将步骤(3)中制得的烘干的砖坯利用隧道窑于950℃进行烧结，烧结周期为8h，即得。
实施例5
本实施例所述钢渣烧结砖的制备原料包括：钢渣85kg，焦炭粉3kg、生高岭土2kg，石英粉10kg。
如图1所示的工艺流程图，本实施例所述钢渣烧结砖的制备方法包括如下步骤：
(1)取工业废弃物-钢渣经过粉碎机粉碎，并经过筛分，选取粒径尺寸100μm以下颗粒，备用；
(2)按照选定的配比量，取所需的所述钢渣、固体燃料、粘结剂和增强剂，分别通过混合机在500r/min的转速下混合6min，随后加入占上述原料总量12％的水混匀，得到混合料，备用；
(3)将步骤(2)得到的混合料置于振压砖机，控制压力为15MPa进行压制成砖坯，并将所得砖坯利用烘干窑于90℃进行烘干5h；
(4)将步骤(3)中制得的烘干的砖坯利用隧道窑于950℃进行烧结，烧结周期为8h，即得。
对比例1
本对比例所述工业废渣烧结砖的原料及制备方法与实施例2相同，其区别仅在于，不添加所述燃料。
实验例
按照现有技术常规方法对上述实施例1-4和对比例1中制得的所述钢渣烧结砖的性能进行测试，包括砖体密度、抗压强度和吸水率，记录结果于下表1。
表1实施例样品性能
编号 密度/kg·m<sup>3</sup> 抗压强度/MPa 吸水率/％
实施例1 1700 10.4 16.3
实施例2 1930 17.3 10.5
实施例3 1880 14.0 14.3
实施例4 1850 13.5 14.8
对比例1 2200 15.6 11.4
由表1可知，本发明所得的烧结砖的容重密度在1700-1930kg/m3之间，抗压强度在10.4MPa以上，吸水率仅为10.5％-16.3％，其性能不仅符合国家标准《普通烧结砖》中MU10到MU15等级的使用要求，为钢渣的资源化利用提供有效可行的方法。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种钢渣烧结砖，其特征在于，以所述烧结砖的制备原料总量计，包括如下质量含量的制备组分：
Figure FDA0001811493420000011
2.根据权利要求1所述的钢渣烧结砖，其特征在于，所述钢渣的颗粒粒径小于100μm。
3.根据权利要求1或2所述的钢渣烧结砖，其特征在于，所述燃料为固体燃料。
4.根据权利要求3所述的钢渣烧结砖，其特征在于，所述燃料包括煤粉、焦炭粉、或木炭粉中的至少一种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的钢渣烧结砖，其特征在于，所述粘结剂包括钠基膨润土、钙基膨润土、凹凸棒土、珍珠岩原矿、生高岭土中的至少一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的钢渣烧结砖，其特征在于，所述增强剂包括硅石粉、微硅粉、石英粉中的至少一种。
7.一种制备权利要求1-6任一项所述钢渣烧结砖的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取钢渣经粉碎、筛分，收集选定粒径的所述钢渣，备用；
(2)取选定量的所述钢渣、燃料、粘结剂、增强剂混匀，并加水制得混合料；
(3)将所述混合泥料进行压制成砖坯，并进行烘干处理；
(4)将烘干后的砖坯于900-1000℃进行烧结3-15h，即得。
8.根据权利要求7所述的制备所述钢渣烧结砖的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述水的加入量占原料总量的7-15wt％。
9.根据权利要求7或8所述的制备所述钢渣烧结砖的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，控制所述压制步骤的挤出压力为8-25MPa。
10.根据权利要求7-9任一项所述的制备所述钢渣烧结砖的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述烘干步骤为在70-110℃温度下进行烘干2-6h。
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