CN113402179A - 一种基于钢渣活化技术的超高比表面积钢渣粉生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于钢渣活化技术的超高比表面积钢渣粉生产工艺，其特征在于：具体生产工艺如下：S1：钢渣尾渣的筛选；S2：钢渣颗粒II的预处理；S3：钢渣颗粒II的活化；S4：钢渣颗粒的研磨；本发明中通过色选的方式对钢渣进行筛选，首先得到富铁的钢渣，通过对富铁钢渣进行加入脱硫石膏和木钙进行机械力活化，避免直接在钢渣中加入脱硫石膏和木钙，减少了脱硫石膏和木钙的使用，节约了成本；活化后的富铁钢渣与剩余的钢渣颗粒按照比例混合进行研磨，这种方式降低了研磨能耗，也节约了活化材料的使用；克服了由于钢渣中铁含量的差异导致不同批次的钢渣粉活性差异大的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及超高比表面积的钢渣粉生产技术领域，尤其涉及一种基于钢渣活化技术的超高比表面积钢渣粉生产工艺。
背景技术
钢渣的主要化学成分CaO、SiO2、Fe203、Al2O3、MgO、P205和MnO，其中硅酸三钙、硅酸二钙与水泥熟料的成分相似，而且CaO含量较高，碱度系数通常在2.0以上，是种具有较好的、潜在的水硬性材料，理应与粉煤灰、矿渣、沸石粉一样，可以粉磨后作为混凝土的掺合料，使混凝土的一系列性能得到改善。
目前国内钢渣尾渣粉磨的比表面积是体现其性能的主要参数，其涉及到混凝土制作时的单位用水量，混凝土抗腐蚀性能，水化析热速度以及混凝土后期强度等，而目前立磨机粉磨的钢渣粉比表面积在420-480 m2 /kg左右，其比表面积还有较大的提升空间，而直接通过立磨机粉磨高比表面积的钢渣粉能耗很高，可行性差，因此研发一种具有高比表面积且能耗低的超细钢渣微粉的生产方法势在必行。
在富铁钢渣与含铁元素较低的钢渣在采用立磨机进行磨粉所产生的能耗相差很大，主要是由于富铁钢渣中铁元素在钢渣中形成坚硬的晶态结构，极大的增加了钢渣的硬度；常见在钢渣中加入脱硫石膏和木钙成份以增强钢渣的活度，主要是为了增加富铁钢渣的活性来降低粉磨的能耗。
如中国专利201410124910.0所公开的一种活化钢粉的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：预处理：将钢渣、脱硫石膏和木钙按比例加入水中混合，搅拌3～5min，形成流动性浆料，将混合后的浆料在30～40℃条件下干燥，时间为12～24小时；钢渣活化：将预处理后的钢渣与电炉还原渣和保塑增稠淀粉混合，加热至850～900℃，保温5～6小时；钢粉研磨：活化后的钢粉冷却至室温，放入高能球磨机球磨，以球料比为5～5.5∶1球磨5～6小时，至钢粉细度达到比表面积480～500m2/kg，得到成品。
上述专利中在生产活化钢粉的时候，直接在钢渣中加入脱硫石膏和木钙成份来进行钢渣的活化，这种方式需要耗费大量的脱硫石膏和木钙，单位时间的能耗也比较大，造成生产成本的高昂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于钢渣活化技术的超高比表面积钢渣粉生产工艺，能够解决一般的利用钢渣生产超高比表面积的钢渣粉，粉磨耗能高，钢渣耐磨性差，生产成本高的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于钢渣活化技术的超高比表面积钢渣粉生产工艺，其创新点在于：具体生产工艺如下：
S1：钢渣尾渣的筛选：将钢渣尾渣进行破碎，筛选得到钢渣颗粒I，且钢渣颗粒I的粒度小于20mm粒径；根据钢渣中成份的铁元素的光学特性，将钢渣颗粒I进行一次色选，得到富集铁元素的钢渣颗粒II和含有微量铁元素的钢渣颗粒III；
S2：钢渣颗粒II的预处理：将钢渣颗粒II、脱硫石膏和木钙按照比例加入水中进行混合，搅拌3-5min，形成流动性浆料，将混合后的浆料在30-40℃条件下干燥，时间为12-24小时；
S3：钢渣颗粒II的活化：将预处理后的钢渣颗粒II与电炉还原渣和保塑增稠淀粉混合，加热至850-900℃，保温5-6小时；
S4：钢渣颗粒的研磨：活化后的钢渣颗粒II冷却至室温，选取未活化的钢渣颗粒III和活化后的钢渣颗粒II；将钢渣颗粒II与钢渣颗粒III以4-5:10的质量比混合后，进入立磨机直接粉磨，控制立磨机的磨辊压力在12-13MPa，热风入立磨机温度250-300℃，风量在20×104-21×104m3/h，热风出立磨机温度85-90℃，立磨机的选粉机转速在110-130r/min至钢渣颗粒II细度达到比表面积大于700m2/Kg得到成品；
进一步的，所述S2中钢渣颗粒II、脱硫石膏、木钙的质量百分比为30-40%:40-60%:10-30%。
进一步的，所述S2中脱硫石膏的化学成分的重量百分比为 ：CaO 35.92%、MgO1.47%、Fe2O3 0.05%、Al2O3 0.88%、SiO2 6.83%、SO346.09%、杂质8.75%。
进一步的，所述S1中钢渣颗粒II的化学成分的重量百分比为：CaO 18.91%、MgO6.61%、Fe2O3 35.11%、Al2O3 1.57%、SiO2 13.32%、杂质1.2%；所述S1中钢渣颗粒III的化学成分的重量百分比为：CaO 38.91%、MgO6.61%、Fe2O3 15.11%、Al2O3 1.57%、SiO2 13.32%、杂质1.2%。
进一步的，所述S2中钢渣颗粒II 75-85份、电炉还原渣20-30、保塑增稠淀粉2-3份。
进一步的，所述S2中电炉渣的主要化学成分的重量百分比为 SiO2 22.7%、FeO1.7%、Al2O3 5.6%、CaO 61.7%、MgO 8.3%。
进一步的，所述S4中在立磨机粉磨钢渣粉过程中，实时监测立磨机磨盘垂直方向和水平方向振幅，若垂直方向振幅＞2.5mm，水平方向振幅＞2mm时，则对立磨机进行内部喷水，喷水量在0.5-2m3/h， 直至垂直方向振幅＜2.5mm，水平方向振幅＜2mm；在立磨过程中，同时实时监测立磨机内进入的热风温度，若进入的热风温度＞300℃时，则对立磨机进行内部喷水，喷水量在0.5- 2m3 /h，直至温度＜300℃。
本发明的优点在于：
1）本发明中通过色选的方式对钢渣进行筛选，首先得到富铁的钢渣，通过对这种富铁钢渣进行加入脱硫石膏和木钙进行机械力活化，避免直接在钢渣中加入脱硫石膏和木钙，减少了脱硫石膏和木钙的使用，节约了成本；活化后的富铁钢渣与剩余的钢渣颗粒按照比例混合进行研磨，使得钢渣颗粒变小，比表面积增大，粉末能量中的一部分转化为新生颗粒的内能和表面能，同时颗粒表面形成易溶于水的非晶态结构，提高钢渣活性；
2）本发明中采用先筛选出富铁钢渣进行活化，再与剩余钢渣进行按比例混合研磨，这种方式降低了研磨能耗，也节约了活化材料的使用；克服了由于钢渣中铁含量的差异导致不同批次的钢渣粉活性差异大的缺点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的一种基于钢渣活化技术的超高比表面积钢渣粉生产工艺的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明中采用的各种辅料化学成份如下：
脱硫石膏的化学成分的重量百分比为 ：CaO 35.92%、MgO 1.47%、Fe2O3 0.05%、Al2O3 0.88%、SiO2 6.83%、SO346.09%、杂质8.75%。
钢渣颗粒II的化学成分的重量百分比为：CaO 18.91%、MgO6.61%、Fe2O3 35.11%、Al2O3 1.57%、SiO2 13.32%、杂质1.2%；
钢渣颗粒III的化学成分的重量百分比为：CaO 38.91%、MgO6.61%、Fe2O3 15.11%、Al2O3 1.57%、SiO2 13.32%、杂质1.2%。
电炉渣的主要化学成分的重量百分比为 SiO2 22.7%、FeO 1.7%、Al2O3 5.6%、CaO61.7%、MgO 8.3%。
实施例1：一种基于钢渣活化技术的超高比表面积钢渣粉生产工艺，具体生产工艺如下：
S1：钢渣尾渣的筛选：将钢渣尾渣进行破碎，筛选得到钢渣颗粒I，且钢渣颗粒I的粒度小于20mm粒径；
S2：钢渣颗粒的研磨：将钢渣颗粒I进入立磨机直接粉磨，控制立磨机的磨辊压力在12MPa，热风入立磨机温度250℃，风量在20×104m3/h，热风出立磨机温度85℃，立磨机的选粉机转速在110r/min至钢渣颗粒II细度达到比表面积大于700m2/Kg得到成品；在立磨机粉磨钢渣粉过程中，实时监测立磨机磨盘垂直方向和水平方向振幅，若垂直方向振幅＞2.5mm，水平方向振幅＞2mm时，则对立磨机进行内部喷水，喷水量在1.5m3/h，直至垂直方向振幅＜2.5mm，水平方向振幅＜2mm；在立磨过程中，同时实时监测立磨机内进入的热风温度，若进入的热风温度＞300℃时，则对立磨机进行内部喷水，喷水量在1.5m3/h，直至温度＜300℃。
实施例2：一种基于钢渣活化技术的超高比表面积钢渣粉生产工艺，具体生产工艺如下：
S1：钢渣尾渣的筛选：将钢渣尾渣进行破碎，筛选得到钢渣颗粒I，且钢渣颗粒I的粒度小于20mm粒径；
S2：钢渣颗粒I的预处理：将钢渣颗粒I、脱硫石膏和木钙按照比例35%:55%:15%；加入水中进行混合，搅拌4min，形成流动性浆料，将混合后的浆料在35℃条件下干燥，时间为18小时；
S3：钢渣颗粒I的活化：将预处理后的钢渣颗粒II与电炉还原渣和保塑增稠淀粉混合，加热至850℃，保温5小时；
S4：钢渣颗粒的研磨：将钢渣颗粒I进入立磨机直接粉磨，控制立磨机的磨辊压力在12MPa，热风入立磨机温度250℃，风量在20×104m3/h，热风出立磨机温度85℃，立磨机的选粉机转速在110r/min至钢渣颗粒II细度达到比表面积大于700m2/Kg得到成品；在立磨机粉磨钢渣粉过程中，实时监测立磨机磨盘垂直方向和水平方向振幅，若垂直方向振幅＞2.5mm，水平方向振幅＞2mm时，则对立磨机进行内部喷水，喷水量在1.5m3/h，直至垂直方向振幅＜2.5mm，水平方向振幅＜2mm；在立磨过程中，同时实时监测立磨机内进入的热风温度，若进入的热风温度＞300℃时，则对立磨机进行内部喷水，喷水量在1.5m3/h，直至温度＜300℃。
实施例3：一种基于钢渣活化技术的超高比表面积钢渣粉生产工艺，具体生产工艺如下：
S1：钢渣尾渣的筛选：将钢渣尾渣进行破碎，筛选得到钢渣颗粒I，且钢渣颗粒I的粒度小于20mm粒径；根据钢渣中成份的铁元素的光学特性，将钢渣颗粒I进行一次色选，得到富集铁元素的钢渣颗粒II和含有微量铁元素的钢渣颗粒III；
S2：钢渣颗粒II的预处理：将钢渣颗粒II、脱硫石膏和木钙按照比例35%:55%:15%；加入水中进行混合，搅拌4min，形成流动性浆料，将混合后的浆料在35℃条件下干燥，时间为18小时；
S3：钢渣颗粒II的活化：将预处理后的钢渣颗粒II与电炉还原渣和保塑增稠淀粉混合，加热至850℃，保温5小时；
S4：钢渣颗粒的研磨：活化后的钢渣颗粒II冷却至室温，选取未活化的钢渣颗粒III和活化后的钢渣颗粒II；将钢渣颗粒II与钢渣颗粒III以4:10的质量比混合后，进入立磨机直接粉磨，控制立磨机的磨辊压力在12MPa，热风入立磨机温度250℃，风量在20×104m3/h，热风出立磨机温度85℃，立磨机的选粉机转速在110r/min至钢渣颗粒II细度达到比表面积大于700m2/Kg得到成品；在立磨机粉磨钢渣粉过程中，实时监测立磨机磨盘垂直方向和水平方向振幅，若垂直方向振幅＞2.5mm，水平方向振幅＞2mm时，则对立磨机进行内部喷水，喷水量在1.5m3/h，直至垂直方向振幅＜2.5mm，水平方向振幅＜2mm；在立磨过程中，同时实时监测立磨机内进入的热风温度，若进入的热风温度＞300℃时，则对立磨机进行内部喷水，喷水量在1.5m3/h，直至温度＜300℃。
上述实施例1-3中，实施例1直接将钢渣研磨成高比表面积的钢渣粉，实施例2中在同样的钢渣中加入脱硫石膏和木钙进行研磨成高比表面积的钢渣粉；实施例3中将钢渣进行色选后在富铁钢渣中加入脱硫石膏和木钙活化，再与其余钢渣按比例混合后再研磨成高比表面积的钢渣粉；
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 比表面积要求 | >700m<sup>2</sup>/Kg | >700m<sup>2</sup>/Kg | >700m<sup>2</sup>/Kg |
| 每小时产量 | 45吨/小时 | 65吨/小时 | 68吨/小时 |
| 活化材料使用 | 0 | 240吨/100吨 | 200吨/100吨 |
| 综合电耗 | 18千瓦时/吨 | 12千瓦时/吨 | 10千瓦时/吨 |
综上表格所示：钢渣进行活化处理后，产能明显上升，且单位电耗明显降低；钢渣在进行色选后进行活化处理再混合剩余钢渣颗粒进行研磨，相比于直接进行活化处理后研磨，综合电耗降低16.7%；而活化材料的使用，在色选后将色选的富铁钢渣活化后在进行混合研磨加工，相比于直接加入活化材料后研磨加工，每生产100吨钢渣粉节省40吨左右的活化材料。
实施例4：一种基于钢渣活化技术的超高比表面积钢渣粉生产工艺，具体生产工艺如下：
S1：钢渣尾渣的筛选：将钢渣尾渣进行破碎，筛选得到钢渣颗粒I，且钢渣颗粒I的粒度小于20mm粒径；根据钢渣中成份的铁元素的光学特性，将钢渣颗粒I进行一次色选，得到富集铁元素的钢渣颗粒II和含有微量铁元素的钢渣颗粒III；
S2：钢渣颗粒II的预处理：将钢渣颗粒II、脱硫石膏和木钙按照比例35%:55%:15%；加入水中进行混合，搅拌4min，形成流动性浆料，将混合后的浆料在35℃条件下干燥，时间为18小时；
S3：钢渣颗粒II的活化：将预处理后的钢渣颗粒II与电炉还原渣和保塑增稠淀粉混合，加热至850℃，保温5小时；
S4：钢渣颗粒的研磨：活化后的钢渣颗粒II冷却至室温，选取未活化的钢渣颗粒III和活化后的钢渣颗粒II；将钢渣颗粒II与钢渣颗粒III以4.5:10的质量比混合后，进入立磨机直接粉磨，控制立磨机的磨辊压力在12MPa，热风入立磨机温度250℃，风量在20×104m3/h，热风出立磨机温度85℃，立磨机的选粉机转速在110r/min至钢渣颗粒II细度达到比表面积大于700m2/Kg得到成品；在立磨机粉磨钢渣粉过程中，实时监测立磨机磨盘垂直方向和水平方向振幅，若垂直方向振幅＞2.5mm，水平方向振幅＞2mm时，则对立磨机进行内部喷水，喷水量在1.5m3/h，直至垂直方向振幅＜2.5mm，水平方向振幅＜2mm；在立磨过程中，同时实时监测立磨机内进入的热风温度，若进入的热风温度＞300℃时，则对立磨机进行内部喷水，喷水量在1.5m3/h，直至温度＜300℃。
实施例5：其余部分与实施例4相同，仅S4中钢渣颗粒II与钢渣颗粒III采用以5:10的质量比混合后进行研磨；
| 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 比表面积要求 | >700m<sup>2</sup>/Kg | >700m<sup>2</sup>/Kg | >700m<sup>2</sup>/Kg |
| 每小时产量 | 68吨 | 70吨 | 67吨 |
| 综合电耗 | 9千瓦时/吨 | 8.5千瓦时/吨 | 9.3千瓦时/吨 |
| 活化材料使用 | 200吨/100吨 | 180吨/100吨 | 210吨/100吨 |
综合上表所示，实施3-实施例5采用相同的生产方式，选择不同的活化后的钢渣颗粒与未活化的钢渣颗粒的配比进行研磨，采用4.5:10的活化富铁钢渣与微量铁钢渣进行混合，综合电耗更低，每小时的产能更高，且单位产量使用的活化材料更低；整体上采用色选后活化再混合的工艺技术，相比与指接采用活化材料，综合电耗降低明显，活化材料使用量降低20%以上。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种基于钢渣活化技术的超高比表面积钢渣粉生产工艺，其特征在于：具体生产工艺如下：
S1：钢渣尾渣的筛选：将钢渣尾渣进行破碎，筛选得到钢渣颗粒I，且钢渣颗粒I的粒度小于20mm粒径；根据钢渣中成份的铁元素的光学特性，将钢渣颗粒I进行一次色选，得到富集铁元素的钢渣颗粒II和含有微量铁元素的钢渣颗粒III；
S2：钢渣颗粒II的预处理：将钢渣颗粒II、脱硫石膏和木钙按照比例加入水中进行混合，搅拌3-5min，形成流动性浆料，将混合后的浆料在30-40℃条件下干燥，时间为12-24小时；
S3：钢渣颗粒II的活化：将预处理后的钢渣颗粒II与电炉还原渣和保塑增稠淀粉混合，加热至850-900℃，保温5-6小时；
S4：钢渣颗粒的研磨：活化后的钢渣颗粒II冷却至室温，选取未活化的钢渣颗粒III和活化后的钢渣颗粒II；将钢渣颗粒II与钢渣颗粒III以4-5:10的质量比混合后，进入立磨机直接粉磨，控制立磨机的磨辊压力在12-13MPa，热风入立磨机温度250-300℃，风量在20×104-21×104m3/h，热风出立磨机温度85-90℃，立磨机的选粉机转速在110-130r/min至钢渣颗粒II细度达到比表面积大于700m2/Kg得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种基于钢渣活化技术的超高比表面积钢渣粉生产工艺，其特征在于：所述S2中钢渣颗粒II、脱硫石膏、木钙的质量百分比为30-40%:40-60%:10-30%。
3.根据权利要求1所述的一种基于钢渣活化技术的超高比表面积钢渣粉生产工艺，其特征在于：所述S2中脱硫石膏的化学成分的重量百分比为 ：CaO 35.92%、MgO 1.47%、Fe2O30.05%、Al2O3 0.88%、SiO2 6.83%、SO346.09%、杂质8.75%。
4.据权利要求1所述的一种基于钢渣活化技术的超高比表面积钢渣粉生产工艺，其特征在于：所述S1中钢渣颗粒II的化学成分的重量百分比为：CaO 18.91%、MgO6.61%、Fe2O335.11%、Al2O3 1.57%、SiO2 13.32%、杂质1.2%；所述S1中钢渣颗粒III的化学成分的重量百分比为：CaO 38.91%、MgO6.61%、Fe2O3 15.11%、Al2O3 1.57%、SiO2 13.32%、杂质1.2%。
5.据权利要求1所述的一种基于钢渣活化技术的超高比表面积钢渣粉生产工艺，其特征在于：所述S2中钢渣颗粒II 75-85 份、电炉还原渣 20-30、保塑增稠淀粉2-3份。
6.据权利要求1所述的一种基于钢渣活化技术的超高比表面积钢渣粉生产工艺，其特征在于：所述S2中电炉渣的主要化学成分的重量百分比为 SiO2 22.7%、FeO 1.7%、Al2O35.6%、CaO 61.7%、MgO 8.3%。
7.据权利要求1所述的一种基于钢渣活化技术的超高比表面积钢渣粉生产工艺，其特征在于：所述S4中在立磨机粉磨钢渣粉过程中，实时监测立磨机磨盘垂直方向和水平方向振幅，若垂直方向振幅＞2.5mm，水平方向振幅＞2mm时，则对立磨机进行内部喷水，喷水量在0.5-2m3/h， 直至垂直方向振幅＜2.5mm，水平方向振幅＜2mm；在立磨过程中，同时实时监测立磨机内进入的热风温度，若进入的热风温度＞300℃时，则对立磨机进行内部喷水，喷水量在0.5- 2m3 /h，直至温度＜300℃。
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| CN114890703A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-08-12 | 江苏融达新材料股份有限公司 | 一种炉底渣加矿渣生产s75矿渣粉的工艺 |
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