CN211620376U - 机能性水泥材料制造系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种机能性水泥材料制造系统，其包括一第一粉碎单元、一磁选单元、一第二粉碎单元、一粉磨单元以及一混拌单元。第一粉碎单元将钢炉碴或电弧炉的还原碴粉碎成平均粒径小于20毫米的首次细化品；磁选单元利用磁力产生装置去除第一粉碎材中的铁质成分而得到尾矿；第二粉碎单元将尾矿更进一步粉碎成平均粒径小于5毫米的二次细化品；粉磨单元将低含水量制品粉磨成细度为1000m2/kg～1500m2/kg的水泥改质剂；混拌单元将水泥改质剂与卜特兰水泥混拌而得到机能性水泥材料。
Description
技术领域
本申请是有关于一种钢炉碴或电弧炉还原碴资源化处理系统，特别是涉及一种以电弧炉还原碴再制机能性水泥材料的制造系统。
背景技术
炼钢主要可分成高炉炼钢、转炉炼钢及电弧炉炼钢，高炉炼钢的原料是铁矿砂，利用鼓风机将热空气通过煤炭后产生高温，将铁矿砂中的铁成分提炼出来，转炉炼钢同样是以铁矿砂为原料，而电弧炉炼钢的原料主要是废铁，使电流通过石墨及废铁后产生电弧来熔解废铁。
电弧炉炼钢主要可分成五大阶段：原料收集、冶炼的前置作业、熔化期、氧化期及还原期，电弧炉炼钢的原料主要是废铁，废铁经过除锈及除去杂质及不适合冶炼的其他金属才能成为用于冶炼的原料，然后根据希望得到的钢材性质进行配料而完成冶炼的前置作业，原料在电弧炉中经过高压通电产生电弧而被熔解，熔化期会产生少许的炉碴以覆盖钢液及稳定电弧，在氧化期主要是加入含有高价氧化铁的矿石或直接通入纯氧，在转变成低价氧化铁后氧化钢液中的碳及磷，此时会产生氧化碴，除去氧化碴后进入还原期，在还原期加入氧化钙(石灰)形成薄碴，然后加入碳粉，进行脱氧脱硫后形成还原碴。
电弧炉炼钢后产生的炉碴主要是在氧化期及还原期，分别是氧化碴及还原碴，氧化碴的形状类似天然火成岩，粗糙呈黑褐色，富有棱角且多孔洞，而还原碴呈灰白色粉末状。目前国内电弧炉炼钢厂每生产1000万吨的钢材就产生约120万吨的氧化碴及40万吨的还原碴，氧化碴及还原碴属于属于公告再利用的事业废弃物，氧化碴大部分是以管沟回填控制性低强度材料再利用，而部分氧化碴可作为沥青混凝土的材料用于铺设道路或基底层级配，而还原碴除少数可当水泥生料外，尚待高压蒸气安定化处理厂运作，并没有适当的资源化处理方法。
实用新型内容
有鉴于此，本申请的主要目的在于提供一种机能性水泥材料制造系统。此制造系统主要是将电弧炉的还原碴或钢炉碴进行两次的粉碎制程，形成粒径小于5毫米的粉碎材，然后再以粉磨制程将粉碎材研磨成细度为大于500m2/kg的水泥改质剂后与卜特兰水泥以不同比例进行混拌而获得具有不同机能的机能性水泥材料。
换言之，本申请可以提供一种机能性水泥材料制造系统，其包括：一第一粉碎单元，包括一第一粉碎装置且可接受一原料，所述第一粉碎装置将所述原料予以粉碎而得到首次细化品；所述原料至少包含来自电弧炉的还原碴或钢炉碴；一磁选单元，其设置于所述第一粉碎单元的出料端并包括一磁力产生装置且可接受来自所述第一粉碎单元的所述首次细化品，所述磁力产生装置产生的磁力去除所述首次细化品中的含铁成分而得到尾矿；一第二粉碎单元，其设置于所述磁选单元的出料端并包括一第二粉碎装置且可接受来自所述磁选单元的所述尾矿，所述第二粉碎装置将所述尾矿更进一步细化粉碎而得到二次细化品；一粉磨单元，其设置于所述第二粉碎单元的出料端并包括一研磨装置且可接受来自所述第二粉碎单元的所述二次细化品，并将所述二次细化品进一步精细研磨而得到水泥改质剂；以及一混拌单元，其设置于所述粉磨单元的出料端，用以将所述水泥改质剂与卜特兰水泥以特定比例混拌而得到一机能性水泥材料；其中，所述首次细化品的平均粒径小于20毫米，所述二次细化品的平均粒径小于5毫米，所述水泥改质剂的细度为500m2/kg以上。
在一实施例中，所述水泥改质剂与所述卜特兰水泥的掺混比例为在1：10～10：1的范围。
根据本申请的一实施例，所述第一粉碎装置为颚式破碎机或锥碎机。
根据本申请的一实施例，所述第一粉碎装置的出料端设有第一筛分装置，用以筛选出特定粒径范围的所述首次细化品。
根据本申请的一实施例，所述磁力产生装置为筒式磁选机或平面输送式磁选机。
根据本申请的一实施例，所述第二粉碎装置为圆锥破碎机、锤式破碎机或反击式破碎机。
根据本申请的一实施例，所述第二粉碎装置的出料端设有第二筛分装置，用以筛选出特定粒径范围的所述首次细化品。
根据本申请的一实施例，所述研磨装置包括一磨盘以及多个辊子，所述磨盘与所述多个辊子相对旋转并通过所述磨盘与所述多个辊子相对运动而于其之间进行研磨。
根据本申请的一实施例，其进一步在所述第二粉碎单元及所述粉磨单元之间设有二次磁选单元，所述二次磁选单元包括一磁力产生装置且可接受来自所述第二粉碎单元的所述二次细化品。
有关本申请的其它功效及实施例的详细内容，配合附图说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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的附图。
图1是本申请的机能性水泥材料制造系统的架构示意图；
图2是本申请的机能性水泥材料制造系统的运作流程图；
图3是本申请的机能性水泥材料制造系统中的粉磨单元的结构示意图。
符号说明
1：电弧炉 2：精炼炉
10：第一粉碎单元 101：第一粉碎装置
102：第一筛分装置 20：磁选单元
201：磁力产生装置 30：第二粉碎单元
301：第二粉碎装置 302：第二筛分装置
50：粉磨单元 501：研磨装置
51：磨盘 52：辊子
53：进料口 54：出料口
60：混拌单元 Sa：氧化碴
Sb：还原碴 Sc：首次细化品
Sd：尾矿 Sf：二次细化品
Sg：水泥改质剂 P：卜特兰水泥
T：机能性水泥
具体实施方式
以下为具体说明本申请的实施方式与达成功效，提供一实施例并搭配图式说明如下。
首先请参阅图1至图2，图1为显示本申请的机能性水泥材料制造系统的架构示意图，图2为显示使用本申请的机能性水泥材料制造系统的运作流程图。本申请的机能性水泥材料制造系统是用于将电弧炉的还原碴或钢炉碴进行两次粉碎后，再以粉磨设备磨成微粉后，与卜特兰水泥混拌，而形成机能性的水泥材料。现详细说明如下。
如图1所示，本申请的机能性水泥材料制造系统包括一第一粉碎单元10、一磁选单元20、一第二粉碎单元30、一粉磨单元40以及一混拌单元50。第一粉碎单元10包括一第一粉碎装置且可接受一原料，所述第一粉碎装置将所述原料予以粉碎而得到首次细化品，所述原料至少包含来自电弧炉的还原碴或钢炉碴。磁选单元20设置于所述第一粉碎单元并包括一磁力产生装置且可接受来自所述第一粉碎单元10的所述首次细化品，所述磁力产生装置产生的磁力去除所述首次细化品中的含铁成分而得到尾矿。第二粉碎单元30设置于所述磁选单元20的出料端并包括一第二粉碎装置且可接受来自所述磁选单元20的所述尾矿，所述第二粉碎装置30将所述尾矿更进一步细化粉碎而得到二次细化品。粉磨单元40设置于所述第二粉碎单元的出料端并包括一研磨装置且可接受来自所述第二粉碎单元的所述二次细化品，并将所述二次细化品进一步精细研磨而得到水泥改质剂。混拌单元50设置于所述粉磨单元的出料端，是用以将所述水泥改质剂与卜特兰水泥以特定比例混拌而得到一机能性水泥材料的生料。
具体而言，如图2所示，以电弧炉1进行炼钢的过程中，在氧化阶段产生氧化碴Sa，氧化碴Sa会先从电弧炉1排出，氧化碴Sa经过破碎、筛分及磁选后，可用于管沟回填控制性低强度材料再利用、沥青混凝土粒料原料作为铺设道路的材料。钢液在由精炼炉2精炼后，进行还原阶段，产生还原碴Sb。
接着，将还原碴Sb输送至第一粉碎单元10中以第一粉碎装置101进行粉碎，粉碎后的颗粒可以进一步经由以网孔小于20毫米的第一筛分装置102进行筛分，最后得到平均粒径大于20毫米的粗粒料以及小于20毫米的细粒料，取平均粒径小于20毫米的细粒料作为首次细化品Sc。在本实施例中，所述第一粉碎装置101可以是进行粗碎的颚式破碎机或锥碎机。
接着，使首次细化品Sc通过磁选单元20中的磁力产生装置201，将首次细化品Sc中的含铁质物质F分离出来，以去除首次细化品Sc中的含铁质物质F，而得到尾矿Sd。在本实施例中，所述磁力产生装置201可以是筒式磁选机或平面输送式磁选机。又，本申请中所称的「尾矿」是指经由自所述还原碴或钢炉碴的首次细化品中去除含铁成分后所留下的低铁含量材料。
然后，将尾矿Sd输送至第二粉碎单元30中的第二粉碎装置301进行二次细化制程，即进行再次粉碎的制程，粉碎后的颗粒经由以网孔小于5毫米的第二筛分装置302筛分，最后得到平均粒径大于5毫米的粗粒料以及小于5毫米的细粒料，取平均粒径小于5毫米的细在粒料作为二次细化品Sf，接着进入步骤S5。在本实施例中，第二粉碎装置301可以是进行中碎的圆锥破碎机、锤式破碎机或反击式破碎机。又，尾矿Sd经前述第一粉碎单元10、磁选单元20及第二粉碎单元30形成二次细化品Sf后，其含水量已降低至5％以下。
又，将二次细化品Sf输送至粉磨单元50中的研磨装置501进行粉磨，使其成为成细度为1000m2/kg～1500m2/kg的水泥改质剂Sg。在本实施例中，研磨装置501可以是辊式立磨磨粉装置，如图3所示，其在底部包括一磨盘51，在磨盘51上设置多个辊子52，磨盘51及辊子52可相对转动，二次细化品Sf从进料口53进入研磨装置501，并经由磨盘51与辊子52的研磨而得到水泥改质剂Sg。又，根据本发明的技术思想，辊子52的数量较佳为在28个以下，以及磨盘51转动的转速为大于180rpm。
又，在本申请的另一实施例中，在第二粉碎单元30及粉磨单元50之间可以进一步含有磁选单元(图未示)，是用以再次将二次细化品Sf中含铁质物质F分离出来，确保进入粉磨单元50前的二次细化品Sf不含有铁质物质F。又，在本申请的一实施例中，该二次磁选单元中具有一磁力产生装置，且该磁力产生装置可以示筒式磁选机或平面输送式磁选机。
粉磨后的水泥改质剂Sg可以作为卜作岚反应的材料，卜作岚反应是指二氧化硅与三氧化二铝与水泥水化而产生的胶结作用，可以填补混凝土的微小空隙，如此使空气中的水气不易渗入混凝土材料而腐蚀钢筋。水泥改质剂Sg与卜特兰水泥混合，可以部份取代卜特兰水泥中用来产生卜作岚反应的水泥。在本实施例中，卜特兰水泥P所包含的高炉石粉、飞灰及石灰的含量可低于5％。
另外，根据经济部工业局所出版的「电弧炉还原碴安定化技术手册」所载，研磨至非常细的水泥改质剂Sg也可以同时产生安定化的效果，即电弧炉还原碴中游离的氧化镁及氧化钙会稳定而不会膨胀。
最后，将水泥改质剂Sg以及卜特兰水泥P送入混拌单元60，将水泥改质剂Sg以及卜特兰水泥P均匀混拌而得到机能性水泥材料的生料T1。在本实施例中，混拌单元60可以是混拌机。所述水泥改质剂与所述卜特兰水泥的掺混比例一般为在1：10～10：1的范围；较佳为1：8～8：1的范围；更佳为在1：5～5：1的范围；最佳为在1：4～3：5的范围。
经由本实用新型的机能性水泥材料制作系统中的第一粉碎单元10、磁选单元20、第二粉碎单元30、粉磨单元50加工所得的水泥改质剂中的硅酸二钙含量明显高于市售卜特兰水泥，以及硅酸三钙含量低于市售卜特兰水泥，而其他够成分则与市售水泥相近。由于硅酸二钙的水化作用速度较硅酸三钙慢，因此较高的硅酸二钙含量可以在施工作业初期维持水泥的流动性，而较低的硅酸三钙含量则可以降低水泥的强度，因而将不同比例的水泥改质剂与卜特兰水泥投入混拌单元60中调整其物理性质，可以得到具有不同性能的机能性水泥材料。
举例来说，当水泥改质剂与卜特兰水泥的重量比为在20％：80％时，所述机能性水泥材料的抗压强度的抗压强度在第3天、第7天、及第28天时分别为23.4Mpa、33.2Mpa、及40.6Mpa，符合CNS15286的一般水泥规范标准，适合用来做为特殊功能的水泥，如防渗水、抗辐射、抗酸、长期增加抗压强度使用；当水泥改质剂与卜特兰水泥的重量比为在40％：60％时，所述机能性水泥材料的抗压强度在第3天、第7天时分别为1.62Mpa、及16.48Mpa，明显低于CNS15286的一般水泥规范标准，但第28天时的抗压强度为26.4Mpa，可以符合水硬性混合水泥标准，因而适合做为水硬性混合水泥使用；以及当水泥改质剂与卜特兰水泥的重量比为在60％：40％时，所述机能性水泥材料的抗压强度在第3天、第7天、及第28天时分别为1.23Mpa、10.01Mpa、及19.27Mpa，皆稍微低于CNS15286的水硬性混合水泥标准，但第28天强度高于国内控制性低强度回填材料所需0.9Mpa以上，因而适合做为控制性低强度回填材料(Controlled Low Strength Material,CLSM)使用的水泥使用，具有高流动性、低抗压强度硬化时间快的特性，能够做为经常性施工区域的材料，以利进行重复开挖时的破坏程序。
以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本申请技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本申请技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本申请内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修改为其它等效的实施例，但仍应视为与本申请实质相同的技术或实施例。
Claims (8)
1.一种机能性水泥材料制造系统，其特征在于，包含有：
一第一粉碎单元，包括一第一粉碎装置且可接受一原料，所述第一粉碎装置将所述原料予以粉碎而得到首次细化品；所述原料至少包含来自电弧炉的还原碴或钢炉碴；
一磁选单元，其设置于所述第一粉碎单元的出料端并包括一磁力产生装置且可接受来自所述第一粉碎单元的所述首次细化品，所述磁力产生装置产生的磁力去除所述首次细化品中的含铁成分而得到尾矿；
一第二粉碎单元，其设置于所述磁选单元的出料端并包括一第二粉碎装置且可接受来自所述磁选单元的所述尾矿，所述第二粉碎装置将所述尾矿更进一步细化粉碎而得到二次细化品；
一粉磨单元，其设置于所述第二粉碎单元的出料端并包括一研磨装置且可接受来自所述第二粉碎单元的所述二次细化品，并将所述二次细化品进一步精细研磨而得到水泥改质剂；以及
一混拌单元，其设置于所述粉磨单元的出料端，用以将所述水泥改质剂与卜特兰水泥混拌而得到一机能性水泥材料；其中
所述首次细化品的平均粒径小于20毫米，所述二次细化品的平均粒径小于5毫米，所述水泥改质剂的细度为500m2/kg以上。
2.根据权利要求1所述的机能性水泥材料制造系统，其特征在于，所述第一粉碎装置为颚式破碎机或锥碎机。
3.根据权利要求1所述的机能性水泥材料制造系统，其特征在于，所述第一粉碎装置的出料端设有第一筛分装置，用以筛选出所述首次细化品。
4.根据权利要求1所述的机能性水泥材料制造系统，其特征在于，所述磁力产生装置为筒式磁选机或平面输送式磁选机。
5.根据权利要求1所述的机能性水泥材料制造系统，其特征在于，所述第二粉碎装置为圆锥破碎机、锤式破碎机或反击式破碎机。
6.根据权利要求1所述的机能性水泥材料制造系统，其特征在于，所述第二粉碎装置的出料端设有第二筛分装置，用以筛选出二次细化品。
7.根据权利要求1所述的机能性水泥材料制造系统，其特征在于，所述研磨装置包括一磨盘以及多个辊子，所述磨盘与所述多个辊子相对旋转并通过所述磨盘与所述多个辊子相对运动而于其之间进行研磨。
8.根据权利要求1所述的机能性水泥材料制造系统，其特征在于，进一步在所述第二粉碎单元及所述粉磨单元之间设有二次磁选单元，所述二次磁选单元包括一磁力产生装置且可接受来自所述第二粉碎单元的所述二次细化品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW108208821 | 2019-07-05 | ||
| TW108208821U TWM584328U (zh) | 2019-07-05 | 2019-07-05 | 機能性水泥材料製造系統 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN211620376U true CN211620376U (zh) | 2020-10-02 |
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ID=69053356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201922076701.4U Active CN211620376U (zh) | 2019-07-05 | 2019-11-27 | 机能性水泥材料制造系统 |
Country Status (3)
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|---|---|
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2019
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWM584328U (zh) | 2019-10-01 |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |