CN116813230A - 一种热化学高温重构精炼钢渣及固化Cr制备高活性微粉的方法 - Google Patents
一种热化学高温重构精炼钢渣及固化Cr制备高活性微粉的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116813230A CN116813230A CN202310825053.6A CN202310825053A CN116813230A CN 116813230 A CN116813230 A CN 116813230A CN 202310825053 A CN202310825053 A CN 202310825053A CN 116813230 A CN116813230 A CN 116813230A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steel slag
- refined steel
- temperature
- refined
- activity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002893 slag Substances 0.000 title claims abstract description 150
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 139
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 139
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims abstract description 49
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims abstract description 21
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims abstract description 21
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims abstract description 21
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 26
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 24
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 19
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 13
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- ULGYAEQHFNJYML-UHFFFAOYSA-N [AlH3].[Ca] Chemical compound [AlH3].[Ca] ULGYAEQHFNJYML-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 11
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 5
- OSMSIOKMMFKNIL-UHFFFAOYSA-N calcium;silicon Chemical compound [Ca]=[Si] OSMSIOKMMFKNIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 claims description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 4
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 claims description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 2
- 239000008399 tap water Substances 0.000 claims description 2
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 claims description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 claims 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 claims 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000011029 spinel Substances 0.000 abstract description 7
- 238000002386 leaching Methods 0.000 abstract description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 5
- 239000004566 building material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000004567 concrete Substances 0.000 abstract description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 abstract 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 18
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 17
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical group [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 description 2
- BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N dicalcium;oxocalcium;silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca]=O.[O-][Si]([O-])([O-])[O-] BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910021534 tricalcium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019976 tricalcium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- OHVLMTFVQDZYHP-UHFFFAOYSA-N 1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-2-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]ethanone Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)C(CN1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)=O OHVLMTFVQDZYHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 1
- 229910003286 Ni-Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- VNYSVKIBBZAPBN-UHFFFAOYSA-N [Mg].[Cr].[Fe] Chemical compound [Mg].[Cr].[Fe] VNYSVKIBBZAPBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVTSZOCINPYFDP-UHFFFAOYSA-N [O].[Ar] Chemical compound [O].[Ar] VVTSZOCINPYFDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 1
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N calcium silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- HOOWDPSAHIOHCC-UHFFFAOYSA-N dialuminum tricalcium oxygen(2-) Chemical compound [O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[Al+3].[Al+3].[Ca++].[Ca++].[Ca++] HOOWDPSAHIOHCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
- C04B20/02—Treatment
- C04B20/04—Heat treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
- C04B18/141—Slags
- C04B18/142—Steelmaking slags, converter slags
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
- C04B20/02—Treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
- C04B20/02—Treatment
- C04B20/023—Chemical treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
- C04B20/02—Treatment
- C04B20/026—Comminuting, e.g. by grinding or breaking; Defibrillating fibres other than asbestos
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
本发明属于建材行业，一种热化学高温重构精炼钢渣及固化Cr制备高活性微粉的方法，包括以下步骤：将精炼钢渣、石灰和铝矾土经过烘干、破碎、粉磨再混合后进行煅烧，制备出高活性无害化改性精炼钢渣。本发明对精炼钢渣进行热化学高温改性，使得精炼钢渣中主要的低活性矿物γ‑C2S经过热化学高温的方法得到高活性C3S；MgO析出与Al2O3同时作用精炼钢渣中的重金属Cr形成尖晶石相，达到Cr元素的部分固化或全部固化，固化率达到90%。结果表明，使用本发明得到的改性精炼钢渣28d抗压强度可以达到62.85MPa，重金属Cr离子浸出小于国家规范标准，实现无害化。得到的改性精炼钢渣可以部分替代或者全部替代水泥，或用作混凝土掺合料，提高精炼钢渣的利用率，具有实际意义。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术中的高活性及无害化掺合料制备领域，具体涉及一种热化学高温重构精炼钢渣及固化Cr的制备方法，得到高胶凝活性无害化的改性精炼钢渣。
背景技术
近年来我国经济快速发展，在工业发展中对不锈钢的需求也越来越大，不锈钢的产量从2011年的1259万t已经增长到2019年2940万t，精炼钢渣是在生产不锈钢时产生的副产品，精炼钢渣主要包括电炉EAF渣和氩氧炉AOD渣，与普通转炉钢渣不同，精炼钢渣普遍采用自然冷却工艺，造成γ-C2S含量高，易粉化，胶凝活性低，且精炼钢渣中含有重金属Cr，对环境有二次污染的危险。现阶段对精炼钢渣的处理方法，主要是通过筛分、磁选等方法回收不锈钢渣中的金属，剩下的渣基本采用露天堆放，对环境造成很大危害，对人类的生活也造成很大影响。发明一种提高不锈钢渣水化活性利用在建材方面已成为主要的发展方向。
现阶段提高钢渣活性的方法主要有物理方法，化学激发方法和热力学激发方法且绝大部分针对转炉钢渣进行研究。现有发明专利(CN111320400A)介绍了一种钙铝组分高温重构钢渣的方法，通过高温条件下向钢渣中加入钙质和铝质材料制备高活性微粉方法，提高其胶凝活性，但对于转炉钢渣铁含量较高，矿物转换效果不佳，活性指数只有85％，且采用温度高于1300℃，能耗过大。发明专利(CN106076574A)介绍了一种生产钢渣超细微粉球磨的方法，通过增大钢渣的比表面积，增加其胶凝活性，此方法粉磨钢渣过程中会产生团聚的趋势，粉磨效率降低，耗能增大。发明专利(CN114702243A)介绍了一种用于不锈钢渣中重金属Cr-Ni-Mn协同固化的方法，此方法只实现无害化的效果，不能同时达到高活性，高资源化利用的效果。总之，上述都是基于改善钢渣中RO相的分解机转化，或通过物理粉磨的方法改善胶凝活性，但效果均不加，利用率低且重构的钢渣活性指数依旧较低，不能同时达到高活性高资源化利用及无害化的效果。
发明内容
此发明主要针对精炼钢渣γ-C2S含量多，易粉化，重金属Cr元素污染，胶凝活性低的弊端提供一种热化学高温重构精炼钢渣及固化Cr制备高活性微粉的方法，主要转化生成大量C3S以及RO相的分解，并对Cr元素形成尖晶石相，形成稳定的结构，提高其在水泥行业的利用率。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
本发明提供了一种热化学高温重构精炼钢渣及固化Cr制备高活性微粉的方法，包括以下步骤：将精炼钢渣、钙质组分和铝质组分分别破碎，混合后进行煅烧，得到煅烧熟料；破碎、混合及高温煅烧具体如下：破碎：将精炼钢渣破碎机中，在破碎过程中，边破碎边向破碎机中加入流动自来水，利用重力的作用，将粒径为1mm以下的粉体在水流的作用下过筛，得到精炼钢渣粉体泥浆，再经过过滤得到粉体，在105℃进行烘干。混合：混合过程中不同于普通混合，现将加入组分较多的精炼钢渣放入混料罐中，采用边转动边向混料罐中慢慢加入钙、铝质组分，边转动边加入避免相同组分团聚的现象。高温煅烧：将混合后的粉体压制成试饼放入电阻炉进行高温煅烧，得到煅烧料，在煅烧过程中精炼钢渣中的矿物与钙铝质组分充分反应。将所得煅烧料进行粉磨，得到所述钙铝组分重构精炼钢渣，重构精炼钢渣部分替代或全部替代水泥实现资源化高利用的效果。
将得到的煅烧熟料进行粉磨，得到重构精炼钢渣；
所述钙质组分包括石灰或石灰石；所述铝质组分包括砂岩或铝矾土；
优选的，所述精炼钢渣原料，钙质组分调节材料以及铝质调节材料的质量比为(50～70)：(20～40)：(10～15)。
优选的，所述精炼钢渣原料，钙质组分调节材料以及铝质调节材料的混合物中钙硅比为3.2～4.5，铝硅比为2.2～3.7。
优选的，所述精炼钢渣钙硅比值为2.1～3.0；所述精炼钢渣的比表面积为350～550m2/kg。
优选的，所述煅烧的温度为1210～1450℃，保温时间为30～100min。
优选的，所述精炼钢渣在钙质调节组分和铝质调节组分混料前包括原料的预处理。
优选的，所述干燥选用的温度为105℃，时间优选为8h；所破碎的产物颗粒为1mm以下。
本发明提供了一种热化学高温重构精炼钢渣及固化Cr制备高活性微粉的方法，所述高温改性精炼钢渣28d活性指数100％，制备的标准砂浆试块固化率达到90％。
本发明还提供了上述技术方案所述热化学高温改性精炼钢渣在建筑领域中的应用，所述应用为所述热化学高温改性精炼钢渣部分代替水泥。
本发明提供了一种热化学高温重构精炼钢渣及固化Cr制备高活性微粉的方法，包括以下步骤：将精炼钢渣、钙调节料和铝质调节料混合，在惰性气体或者真空条件下进行煅烧，得到煅烧料；将所得煅烧料进行粉磨，得到所述热化学高温改性精炼钢渣；所述钙调节料包括石灰或石灰石；所述硅铝调节料包括砂岩或铝矾土。本发明将精炼钢渣、钙调节料和硅铝调节料混合以调节钙硅比和铝硅比，有利于对精炼钢渣进行重构改性，其中，钙硅比提高，体系中CaO含量上升，粘度下降，分子流动性增加，有利于精炼钢渣中γ-C2S吸收CaO形成硅酸三钙(C3S)，RO相固溶体被分解及反应，其中的FeO随CaO掺量的增加，生成铁酸盐(CF、C2F)等矿物，Cr元素在MgO和Al2O3的作用下形成尖晶石相，达到Cr元素的部分固化或全部固化，实现无害化；铝硅比升高，体系中Al2O3增多，精炼钢渣中γ-C2S吸收Al2O3反应形成C3A，有更多较低熔点的铝酸盐形成铁铝酸盐，钢渣液相量增加，系统粘度降低，提高了离子间的扩散能力，产生了更多的胶凝矿物；采用风冷或水冷的急冷冷却方式形成具有胶凝活性的矿物组份硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(β-C2S)、铝酸三钙(C3A)和铁酸盐矿物。本发明对精炼钢渣的改性反应系粉体固相反应，反应粉料全程处于足量、流动、饱和的惰性气氛中，在反应体系充分接触的环境中，精炼钢渣的改性就近在反应粉料颗粒周边进行，完成对精炼钢渣的改性以及无害化处理。
实施例测试结果表明，使用本发明提供的制备方法得到的热化学高温重构精炼钢渣28天时抗折强度达到7.3～7.9MPa，抗压强度达到60.0～63.0MPa，活性指数达到142.1％～143.1％，具有良好的力学性能和胶凝活性，重金属Cr的固化率达到90％
附图说明
图1为实施例实施例1～5所得的改性精炼钢渣进行XRD测试图
图2为实施例4所得改性精炼钢渣50倍放大岩相图片
图3为实施例4所得改性精炼钢渣200倍放大岩相图片
图4为实施例4所得改性精炼钢渣扫描电镜SEM图像
图5为实施例6～10所得的改性精炼钢渣进行XRD测试图
图6为实施例9所得改性精炼钢渣50倍放大岩相图片
图7为实施例9所得改性精炼钢渣扫描电镜SEM图像
图8为实施例6～10所得的改性精炼钢渣进行EDS测试图
具体实施方式
本发明将精炼钢渣、钙质组分和铝质调节料混合，在惰性气体或真空下进行煅烧，得到改性精炼钢渣。
在本发明中，所述钢渣为精炼钢渣，所述精炼钢渣的优选组分包括γ-C2S，C3S和少量RO相。在本发明中，所述优选的精炼钢渣比表面积为350～550m2/kg，选用钙质组分为石灰，铝质组分为铝矾土作为调节组分，精炼钢渣为北海某不锈钢渣生产的尾渣，使精炼钢渣γ-C2S和RO相转变为高活性的C3S、C2F和C3A为主的矿物，提高精炼钢渣的胶凝活性。Cr元素在MgO和Al2O3的作用下形成尖晶石相，达到Cr元素的部分固化或全部固化，实现无害化。所述的石灰中CaO的质量百分比优选≥90％，铝矾土中Al2O3的质量百分比优选≥85％。
实施例1：
(1)原料由精炼钢渣、石灰和铝矾土组成，各组分质量百分比含量如下：精炼钢渣77％、石灰18％、铝矾土5％。
(2)将精炼钢渣和钙铝质调节组分在105℃烘干8h，用破碎机破碎至粒径<5mm，分别用球磨机磨至比表面积为400±20m2/kg
(3)将步骤(2)中制备好的精炼钢渣和钙铝调质组分放到混料罐中混合4h，转速为3r/s～5r/s，使各组分充分混合，将混合均匀的粉体在压片机下制成试饼块放到电阻炉中煅烧，煅烧通入惰性气体或真空状态，通入气体速率为100～200ml/min，烧结温度为1210℃，保温时间为40min，电阻炉程序结束后，进行风冷，再将改性后的精炼钢渣粉磨至比表面积为400±20m2/kg，制得改性精炼钢渣熟料。
实施例2：
原料由精炼钢渣、石灰和铝矾土组成，各组分质量百分比含量如下：精炼钢渣69％、石灰26％、铝矾土5％。其余操作与实例1相同。
实施例3：
原料由精炼钢渣、石灰和铝矾土组成，各组分质量百分比含量如下：精炼钢渣63％、石灰32％、铝矾土5％。其余操作与实例1相同。
实施例4：
原料由精炼钢渣、石灰和铝矾土组成，各组分质量百分比含量如下：精炼钢渣58％、石灰37％、铝矾土5％。其余操作与实例1相同。
实施例5：
原料由精炼钢渣、石灰和铝矾土组成，各组分质量百分比含量如下：精炼钢渣52％、石灰43％、铝矾土5％。其余操作与实例1相同。
测试例1
对实施例1～5所得的改性精炼钢渣进行XRD测试，所得的测试结果如图1所示。从图中可以看出，加入调节组分对原精炼钢渣进行高温重构并进行急冷处置生成了大量的C3S和少量β-C2S，这是由于在冷却过程中C2S易由α、β-C2S向γ-C2S转变，急冷可降低C2S之间的转变。随着调节组分量的增大，重构精炼钢渣中C3S含量逐渐增加，原精炼钢渣中RO相减少，生成了一定的铁相C2F，加入调制组分铝矾土促进生成了一定量的C3A。
对实例4得到的改性精炼钢渣进行岩相测试，所得的岩相图片见图2和图3，其中图2为50倍放大图片，图3为200倍放大图片。对实例4进行扫描电镜测试，所得SEM图如图4所示，由岩相图片和扫描电镜图片所示，实例4所形成的C3S含量较多，有明显的多边形C3S，圆粒状C2S和长条状铝酸盐相，晶粒发展较好。由图1～4可见，实例4所得改性精炼钢渣γ-C2S转换成C3S，RO相分解。
实施例6：
(1)原料由精炼钢渣、石灰和铝矾土组成，各组分质量百分比含量如下：精炼钢渣58％、石灰37％、铝矾土5％。其余操作与实例1相同。
(2)将精炼钢渣和钙铝质调节组分在105℃烘干8h，用破碎机破碎至粒径<5mm，分别用球磨机磨至比表面积为400±20m2/kg
(3)将步骤(2)中制备好的精炼钢渣和钙铝调质组分放到混料罐中混合4h，转速为3r/s～5r/s，使各组分充分混合，将混合均匀的粉体在压片机下制成试饼块放到电阻炉中煅烧，煅烧通入惰性气体或真空状态，通入气体速率为100～200ml/min，烧结温度为1210℃，保温时间为40min，电阻炉程序结束后，进行风冷，再将改性后的精炼钢渣粉磨至比表面积为400±20m2/kg，制得改性精炼钢渣熟料。
实施例7
煅烧温度为1250℃，其余操作与实例6相同。
实施例8
煅烧温度为1270℃，其余操作与实例6相同。
实施例9
煅烧温度为1290℃，其余操作与实例6相同。
实施例10
煅烧温度为1310℃，其余操作与实例6相同。
测试例2
对实例6～10所得的改性精炼钢渣进行XRD测试，所得测试结果见图5。从图中可以得出，C3S、C2S特征峰最高，且f-CaO的含量低，RO相分解形成C2F和铁铝酸盐相。
对实例9进行岩相测试和扫描电镜测试，如图6和图7。图6为50倍放大图片岩相图片，所述改性精炼钢渣进行SEM测试图片如图7所示。从图中可以看出，图6中形成大量的多边形状C3S和长条状铝酸盐相，图7中形成大量多边形状和椭圆状C2S。
测试例3
对实例6～10所得的改性精炼钢渣进行EDS点扫测试，所得测试结果见图8。从图中点1，点2，点3以及点4为Cr离子富集点均形成尖晶石相，形成的尖晶石相Cr元素的存在以Fe(Cr，Al)2O4、(Fe，Mg)(Fe，Al，Cr)2O4、CaCr2O4形式存在，形成的镁(铁)铬尖晶石对铬结构非常稳定。对制备的改性精炼钢渣与水泥进行复合制备砂浆，砂浆在酸性条件下浸泡所得溶液进行ICP测试，得到的浸出量最大为0.510mg/L，小于国家浸出标准，浸出标准依据我国铬渣利用标准HJ/T 301-2007以及依据《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》GB5085.3-2007浸出标准。
对比例1
采用基准水泥为对比例1材料；所述基准水泥符合GB8076的混凝土外加剂要求对比例2
采用进行了预处理的钢渣为对比例2材料；所述预处理与实施例1的预处理相同。
应用例
对实施例4、9所得改性精炼钢渣和对比例1、2的材料，采用颚式破碎机(南京华调电机厂，Y90-L型)进行破碎，采用球磨机进行粉磨，粉磨至勃氏比表面积为400±100m2/kg后，按改性精炼钢渣与基准水泥质量比为3：7配制成胶凝材料，依据《水泥胶砂强度检验方法》测定其胶砂强度，依据GB/T 51003-2014测定其活性指数，试验结果见表1。
表1实施例4、9和对比例1、2胶砂强度和活性指数测试结果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应该视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种热化学高温重构精炼钢渣及固化Cr制备高活性微粉的方法，其特征在于：将精炼钢渣、钙铝质调质料破碎、混合和高温煅烧，具体为：
破碎：将精炼钢渣破碎机中，在破碎过程中，边破碎边向破碎机中加入流动自来水，利用重力的作用，将粒径为1mm以下的粉体在水流的作用下过筛，得到精炼钢渣粉体泥浆，再经过过滤得到粉体，在105℃进行烘干；
混合：混合过程中不同于普通混合，现将加入组分较多的精炼钢渣放入混料罐中，采用边转动边向混料罐中慢慢加入钙、铝质组分，边转动边加入避免相同组分团聚的现象；
高温煅烧：将混合后的粉体压制成试饼放入电阻炉进行高温煅烧，得到煅烧料，在煅烧过程中精炼钢渣中的矿物与钙铝质组分充分反应；将所得煅烧料进行粉磨，得到所述钙铝组分重构精炼钢渣，重构精炼钢渣部分替代或全部替代水泥实现资源化高利用的效果。
2.根据权利要求1所述的一种热化学高温重构精炼钢渣及固化Cr制备高活性微粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）所述精炼钢渣、铝矾土和石灰的质量比为：(50%～80%)：(2%～10%)：(20%～40%)，精炼钢渣为北海某不锈钢渣生产的尾渣主要含有CaO，Al2O3，SiO2，Fe2O3，MgO，Cr2O3；钙调质料石灰中CaO含量大于90%，铝调质料铝矾土中Al2O3含量不低于80%；
（2）按照（1）中质量比配置，混合过程中不同于普通混合，现将加入组分较多的精炼钢渣放入混料罐中，采用边转动边向混料罐中慢慢加入钙、铝质组分，达到均匀混合，当全部放入后继续混合4~6h，转速为3r/s~5r/s；
（3）按照（1）和（2）中要求，所得到的均匀混合物料放入自动压片机下制成试饼，试饼厚度为2~10mm，试饼直径为4~8mm，将试饼放入氧化铝容器中放入电弧炉中煅烧；
（4）按照（1）~（3）中要求，试饼放入煅烧电弧炉中煅烧通入惰性气体或真空状态，通入气体速率为100~200ml/min。
3.根据权利要求1所述的一种热化学高温重构精炼钢渣及固化Cr制备高活性微粉的方法，其特征在于，所述精炼钢渣、铝矾土和石灰的混合物中钙硅比为3.2～4.7，硅铝比为1.1～2.2。
4.根据权利要求1或2所述的一种热化学高温重构精炼钢渣及固化Cr制备高活性微粉的方法，其特征在于，所述精炼钢渣的比表面积为380～420m2/kg。
5.根据权利要求1所述的一种热化学高温重构精炼钢渣及固化Cr制备高活性微粉的方法，其特征在于，所述煅烧的温度为1210～1450℃，时间为30～100min。
6.根据权利要求5中所述的一种热化学高温重构精炼钢渣及固化Cr制备高活性微粉的方法，其特征在于，所述煅烧温度为可使得精炼钢渣中的MgO析出或达到Cr离子迁移的温度，保温时间可达到Cr离子充分固化或迁移的效果。
7.根据权利要求1所述的一种热化学高温重构精炼钢渣及固化Cr制备高活性微粉的方法，其特征在于，所述精炼钢渣在与铝矾土和石灰混合前，还包括精炼钢渣预处理；所述钢渣预处理包括依次进行的干燥、破碎和球磨。
8.根据权利要求7所述的一种热化学高温重构精炼钢渣及固化Cr制备高活性微粉的方法，其特征在于，所述干燥的温度为105℃，时间为6h~8h；所述破碎得到的产物的粒径＜1mm。
9.根据权利要求1～8任一项所述一种热化学高温重构精炼钢渣及固化Cr制备高活性微粉的方法，制备得到的改性精炼钢渣，其特征在于，所述钙铝组分重构精炼钢渣微粉28d活性指数达100%及以上，重金属固化率达到90%以上。
10.根据权利要求1所述钙铝组分重构钢渣在建筑领域中的应用，所述应用为所述得到的改性精炼钢渣完全代替或部分代替水泥粉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310825053.6A CN116813230A (zh) | 2023-07-06 | 2023-07-06 | 一种热化学高温重构精炼钢渣及固化Cr制备高活性微粉的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310825053.6A CN116813230A (zh) | 2023-07-06 | 2023-07-06 | 一种热化学高温重构精炼钢渣及固化Cr制备高活性微粉的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116813230A true CN116813230A (zh) | 2023-09-29 |
Family
ID=88142839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310825053.6A Pending CN116813230A (zh) | 2023-07-06 | 2023-07-06 | 一种热化学高温重构精炼钢渣及固化Cr制备高活性微粉的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116813230A (zh) |
-
2023
- 2023-07-06 CN CN202310825053.6A patent/CN116813230A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Evaluation of blends bauxite-calcination-method red mud with other industrial wastes as a cementitious material: Properties and hydration characteristics | |
| CN111320400A (zh) | 一种钙铝组分高温重构制备高胶凝活性钢渣的方法及应用 | |
| CN111302678A (zh) | 一种原位氧化改性钢渣及其制备方法和应用 | |
| CN113185154B (zh) | 一种利用稀土尾矿制备水泥熟料的方法 | |
| CN112830699B (zh) | 一种水泥掺合料、制备方法及应用 | |
| CN114315184A (zh) | 一种固废基复合锂渣超微细掺合料及其制备方法与应用 | |
| CN112010581A (zh) | 一种水化硅酸钙纳米晶核悬浮液及其制备方法 | |
| Li et al. | Mechanical properties and hydration mechanism of high-volume ultra-fine iron ore tailings cementitious materials | |
| CN114105543A (zh) | 一种全固废泡沫混凝土的制备方法 | |
| CN114804668A (zh) | 一种用于生产再生骨料的活化固碳材料的制备方法 | |
| Wang et al. | Study on the preparation of high performance concrete using steel slag and iron ore tail-ings | |
| CN113860783B (zh) | 一种赤泥基水泥混凝土后期强度增强胶凝材料的制备方法及其应用 | |
| Wang et al. | Transformation and characterization of cement clinker prepared from new structured red mud by sintering | |
| CN115259818A (zh) | 一种多元固废选铁后尾渣制备固废基高性能混凝土的方法 | |
| CN110451824A (zh) | 一种矿石浮选尾渣制备硅酸盐水泥熟料的方法 | |
| CN107382107B (zh) | 一种利用镁渣、锰渣制备硫铝酸盐水泥熟料的方法 | |
| CN116178033B (zh) | 一种利用铝灰制备耐火砖的方法及其产品 | |
| CN113060953A (zh) | 一种煤矸石高活性新材料的制备方法 | |
| CN116813230A (zh) | 一种热化学高温重构精炼钢渣及固化Cr制备高活性微粉的方法 | |
| CN113896494B (zh) | 一种镍铁渣建筑材料及其制备方法 | |
| CN113772972B (zh) | 一种高镁高贝利特水泥熟料及其生产方法 | |
| CN114315189A (zh) | 一种铝灰渣资源综合利用的方法 | |
| CN114409281A (zh) | 一种利用钢渣生产水泥熟料的方法 | |
| CN112723767A (zh) | 一种高效利用金矿尾砂的含q相贝利特硫铝酸盐水泥及其制备方法 | |
| CN102173430B (zh) | 利用水合硅酸钙制备硅灰石超细粉体的工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication |