PL204517B1 - Sposób obróbki żużla hutniczego, w którym otrzymuje się żużel hutniczy LD, obrobiony żużel LD i materiał zawierający mieszaninę cementu i obrobionego żużla LD - Google Patents
Sposób obróbki żużla hutniczego, w którym otrzymuje się żużel hutniczy LD, obrobiony żużel LD i materiał zawierający mieszaninę cementu i obrobionego żużla LDInfo
- Publication number
- PL204517B1 PL204517B1 PL359095A PL35909501A PL204517B1 PL 204517 B1 PL204517 B1 PL 204517B1 PL 359095 A PL359095 A PL 359095A PL 35909501 A PL35909501 A PL 35909501A PL 204517 B1 PL204517 B1 PL 204517B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- slag
- treated
- weight
- phases
- glassy phase
- Prior art date
Links
- 239000002893 slag Substances 0.000 title claims abstract description 151
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title abstract 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 title abstract 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 59
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 58
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 38
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 21
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims abstract description 20
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims abstract description 20
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 23
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 20
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 8
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011019 hematite Substances 0.000 claims description 6
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 4
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 claims description 4
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 abstract description 12
- 238000007792 addition Methods 0.000 abstract 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 abstract 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 abstract 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 15
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 14
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 8
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 8
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 8
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 6
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 4
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- GEYXPJBPASPPLI-UHFFFAOYSA-N manganese(III) oxide Inorganic materials O=[Mn]O[Mn]=O GEYXPJBPASPPLI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N calcium silicate Chemical class [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OSMSIOKMMFKNIL-UHFFFAOYSA-N calcium;silicon Chemical compound [Ca]=[Si] OSMSIOKMMFKNIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 244000007645 Citrus mitis Species 0.000 description 1
- 206010053567 Coagulopathies Diseases 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 238000003287 bathing Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 1
- XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N calcium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [Ca+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000035602 clotting Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229940078499 tricalcium phosphate Drugs 0.000 description 1
- 229910000391 tricalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019731 tricalcium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 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
- C04B5/00—Treatment of metallurgical slag ; Artificial stone from molten metallurgical slag
- C04B5/06—Ingredients, other than water, added to the molten slag or to the granulating medium or before remelting; Treatment with gases or gas generating compounds, e.g. to obtain porous slag
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/04—Manufacture of hearth-furnace steel, e.g. Siemens-Martin steel
- C21C5/06—Processes yielding slags of special composition
-
- 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
- C04B18/143—L.D. slags, i.e. Linz-Donawitz 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
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/14—Cements containing slag
- C04B7/147—Metallurgical slag
- C04B7/153—Mixtures thereof with other inorganic cementitious materials or other activators
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/36—Processes yielding slags of special composition
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
- Disintegrating Or Milling (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki żużla hutniczego, w którym otrzymuje się żużel hutniczy LD, obrobiony żużel LD i materiał zawierający mieszaninę cementu i obrobionego żużla LD.
W szczególnoś ci przedmiotem wynalazku jest obróbka ż u ż la hutniczego, w wyniku której otrzymuje się żużle LD. Skład mineralogiczny tych żużli LD czyni je materiałami syntetycznymi o lepszych właściwościach przy stosowaniu ich na budowie (granulaty do betonu lub dróg, spoiwa hydrauliczne lub spoiwa potencjalnie hydrauliczne).
Produkcja wyrobów hydraulicznych lub z możliwościami hydraulicznymi z surowców, bez emisji CO2, nastręcza trudności, wynikające z ich niekorzystnego składu chemicznego i mineralogicznego przy produkcji spoiw.
Jako niekorzystny rozumie się, że otrzymany produkt nie będzie mógł być stosowany sam, albo opcjonalnie w mieszaninie z cementem portlandzkim, ponieważ nie będzie wykazywał odpowiedniej odporności wymaganej przez normy albo dlatego, że będzie sprawiał problemy związane z pęcznieniem lub rozpadem konstrukcji. To jest właśnie powód dla zastosowania żużli LD (żużli otrzymywanych z zestalonego i rozkruszonego żużla hutniczego).
Żużle LD są produktami ubocznymi oczyszczania surówki hematytu (wytopy ubogie w fosfor) w procesie wdmuchiwania tlenu. Jest to metal bogaty w żelazo i wapno o przeciętnym składzie mineralogicznym, który mieści się w zbiorze składającym się z: ortokrzemianów dwuwapnia, żelazianu wapnia i tlenków metali, zaś przeciętny skład chemiczny głównych składników wygląda następująco:
Składnik | % wagowo |
CaO | 50 |
SiO2 | 13 |
Al2O3 | 3 |
MgO | 6 |
Tlenki żelaza | 28 |
Wolne żelazo | do 20 |
Wolny CaO | do 10 |
Zastosowanie żużli LD w postaci granulatów do betonu lub budowy dróg, do wytwarzania zarówno górnych warstw bitumicznych, jak i warstw fundamentów jest ograniczone przez obecność wolnego wapna, które będzie powodować rozszerzanie nawierzchni drogi lub betonu.
Przekształcenie żużli LD w spoiwo hydrauliczne również wzbudza duże zainteresowanie.
W opisie patentowym FR-2 546 530 ujawniono żużel hutniczy pod kątem jego zastosowania w cemencie. Opisana w tym dokumencie obróbka polega na dodaniu do ciekłego żużla, co najmniej jednego składnika zdolnego do tworzenia tlenku glinu, dostarczeniu ilości ciepła koniecznej do rozpuszczenia tego składnika w żużlu oraz mieszaniu żużla z tlenem. Ilość składnika(ów) zdolnych do tworzenia tlenku glinu dodanych do ciekłego żużla jest taka, aby obrobiony żużel zawierał od 5 do 25% wagi tlenku glinu.
Pomimo, iż w dokumencie FR-2 546 530 wskazano, że tak obrobiony żużel może być stosowany jako spoiwo hydrauliczne, w szczególności do wytwarzania cementu, obróbka ta nie umożliwia uzyskania spoiwa hydraulicznego samodzielnego, zdolnego do zastąpienia całkowicie cementu portlandzkiego.
Obecnie odkryto, że możliwa jest taka obróbka żużla hutniczego, żeby nadać mu taki skład mineralogiczny leżący w zakresie specyficznych składów mineralogicznych, że obrobiony w ten sposób żużel hutniczy stanowi samodzielne spoiwo hydrauliczne.
Sposób obróbki żużla hutniczego według wynalazku, w którym otrzymuje się żużel hutniczy LD, charakteryzuje się tym, że do ciekłego żużla wdmuchuje się tlen albo mieszaninę gazów zawierającą gazowy tlen, miesza się i utlenia żużel, przy czym wdmuchiwanie przeprowadza się tak, aby utrzymać ciśnienie tlenu lub mieszaniny gazów w równowadze z ciekłym żużlem od 102 do 5-105 Pa, następnie dodaje się do wymieszanego ciekłego żużla i rozpuszcza się w nim źródła tlenku glinu,
PL 204 517 B1 wapna, krzemionki i żelaza, przy czym na 1000 kg obrabianego żużla dodaje się 142 do 1057 kg tlenku glinu, 250 do 779 kg wapna, 0 do 129 kg krzemionki oraz 0 do 140 kg żelaza, po czym chłodzi się żużel aż do zakrzepnięcia,
Korzystnie, ciekły żużel ma temperaturę od 1350 a 1550°C, korzystnie od 1350 do 1500°C.
Przy gwałtownej szybkości chłodzenia korzystnie otrzymuje się obrobiony żużel LD składający się całkowicie z amorficznej fazy szklistej (a).
Ewentualnie, przy wolnej szybkości chłodzenia otrzymuje się obrobiony żużel LD składający się z (b) pierwszej grupy faz (1) określonej w procentach wagowych 10-40% CA, 20-50% C2AS, 30-50% C6AF2 i 10-30% C2S; lub (c) drugiej grupy faz (1) określonej w procentach wagowych 20-40% C2F, 10-30% C2AS, 20-50% C6AF2 i 10-40% C2S; lub (d) mieszanina amorficznej fazy szklistej z grupami faz (1) lub (2).
W mieszaninie (d) faza szklista stanowi korzystnie od 5 do 95% wagi obrobionego ż uż la.
Jako źródło tlenku glinu korzystnie stosuje się tlenek glinu lub boksyt, jako źródło wapna stosuje się wapno lub kamień wapienny, zaś jako źródło krzemionki stosuje się krzemionkę a jako źródło żelaza stosuje się hematyt.
Ewentualnie, dodaje się taką ilość tlenku glinu, która stanowi więcej niż 25% wagi, korzystnie co najmniej 30% wagi, obrobionego żużla.
Również korzystnie, dodaje się taką ilość wapna, która stanowi co najmniej 40% wagi obrobionego żużla.
Obrobiony żużel LD według wynalazku charakteryzuje się tym, że jego skład mineralogiczny ma jedną z następujących struktur:
(a) amorficzna faza szklista;
(b) pierwszej grupy faz (1) określonej w procentach wagowych 10-40% CA, 20-50% C2AS, 30-50% C6AF2 i 10-30% C2S; lub (c) drugiej grupy faz (1) określonej w procentach wagowych 20-40% C2F, 10-30% C2AS, 20-50% C6AF2 i 10-40% C2S; lub (d) mieszanina amorficznej fazy szklistej z grupami faz (1) lub (2).
Korzystnie, obrobiony żużel LD jest złożony całkowicie z amorficznej fazy szklistej.
Ewentualnie, obrobiony żużel LD składa się z faz (b) lub faz (c).
Również korzystnie, obrobiony żużel LD składa się z mieszaniny amorficznej fazy szklistej i faz (c).
Amorficzna faza szklista korzystnie stanowi od 5 do 95% wagi, korzystnie od 5 do 15% wagi obrobionego żużla LD.
Zawartość tlenku glinu w obrobionym żużlu LD korzystnie wynosi więcej niż 25% wagi, a korzystnie co najmniej 30% wagi żużla LD.
Zawartość wapna w obrobionym żużlu LD korzystnie wynosi co najmniej 40% wagi żużla LD.
Obrobiony żużel LD korzystnie ma postać granulatu.
Materiał według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera mieszaninę cementu i obrobionego żużla LD w postaci granulatu według wynalazku, w którym granulat ten stanowi przynajmniej częściowy zamiennik zwykle stosowanego piasku.
Korzystnie, materiał zawiera 1 część wagową cementu i 3 części wagowe piasku, którego połowa jest piaskiem standaryzowanym, a połowa jest obrobionym żużlem według wynalazku.
Ewentualnie, materiał zawiera 1 część wagową cementu i 3 części wagowe piasku, którego najwyżej połowa jest piaskiem standaryzowanym, a przynajmniej połowa jest granulatem według wynalazku.
Powołane tutaj oznaczenia są zgodne ze standardami oznaczeń wytwórców cementu, i tak: C = CaO; A = AI2O3; S = SiO2; F = Fe2O3, zaś P = PO4.
Powyższe fazy nie są składnikami czystymi, lecz mogą zawierać w roztworze stałe zanieczyszczenia, takie jak magnez (MgO), fosfor (P2O5), siarkę, itp.
Zaletą sposobu według wynalazku jest to, że obróbka żużla hutniczego prowadzi do otrzymania żużli LD posiadających specyficzny skład mineralogiczny. Tak obrobione żużle mogą samodzielnie stanowić spoiwo hydrauliczne.
W przykł adzie wykonania przedmiotu wynalazku ż u ż el hutniczy wlewa się do kadzi. Ką piel ż u ż lową doprowadza się i utrzymuje w temperaturze od 1350°C do 1550°C, korzystniej od 1350°C do
1500°C, a zazwyczaj w temperaturze 1450°C. Następnie żużel miesza się w kadzi z tlenem przez
PL 204 517 B1 wdmuchiwanie tlenu w postaci gazowej lub mieszaniny gazów zawierającej tlen w postaci gazowej, takiej jak mieszanina powietrza i tlenu, za pomocą na przykład palnika opisanego w FR-2 546 530.
Wiadomo, że wdmuchiwanie tlenu nie tylko zapewnia mieszanie kąpieli żużlowej, ale również utlenianie żelaza i przekształcenie tlenku żelazawego (FeO) obecnego w żużlu w tlenek żelazowy (Fe2O3). Wdmuchiwanie tlenu może odbywać się za pomocą czystego tlenu lub mieszaniny tlenu i powietrza. Wdmuchiwanie jest zwykle przeprowadzane tak, aby utrzymać ciśnienie tlenu lub mieszaniny gazów w równowadze z kąpielą żużlową od 102 do 5-105 Pa, a korzystnie od 105 do 5-105 Pa.
Wdmuchiwanie tlenu lub mieszaniny gazów zawierającej tlen w postaci gazowej zazwyczaj trwa około 30 minut.
W zależności od składu chemicznego żużla hutniczego przeznaczonego do obróbki i od żądanego ostatecznego zastosowania obrobionego żużla, podczas mieszania dodaje się i rozpuszcza w ciekłym żużlu określone ilości źródła tlenku glinu, na przykład czystego tlenku glinu albo boksytu i określone ilości źródła wapna, na przykład wapna albo kamienia wapiennego (węglanu wapnia) oraz, jeżeli trzeba, określone ilości źródła żelaza, na przykład hematytu.
Dodatki mogą być łatwo wprowadzane za pomocą odpowiednich lejów samowyładowczych.
Na ogół, rozpuszczanie dodatków w ciekłym żużlu nie wymaga dostarczenia ciepła z zewnątrz.
W rzeczywistości, temperatura stopionego żużla jest zwykle wyższa lub równa 1600°C a, ponieważ przy obróbce temperaturę żużla utrzymuje się w granicach 1350-1500°C możliwe jest wykorzystanie cząstkowego ciepła rozpuszczania, do co najmniej części dodatków.
Ponadto, jak wiadomo, utlenianie żelaza lub tlenku żelazawego (FeO) do tlenku żelazowego (Fe2O3) jest egzotermiczne, a ciepło wydzielane podczas tej reakcji może również być wykorzystane do rozpuszczania dodatków.
Korzystnie, związki addytywne wprowadza się do kadzi przed stopionym ciekłym żużlem pochodzącym z konwertora, aby zapewnić ochronę materiałów termoodpornych kadzi.
Na ogół, ilość dodanego źródła tlenku glinu jest taka, że zawartość tlenku glinu w uzyskanym obrobionym żużlu LD jest większa niż 25% wagowo, korzystnie, większa niż 30% wagowo, a ilość dodanego źródła wapna jest taka, że zawartość wapna w uzyskanym obrobionym żużlu LD jest równa lub większa niż 40% wagowo.
Uzyskane obrobione żużle LD zawierają 1% wagowo lub mniej, a korzystnie w ogóle nie zawierają wolnego wapna w wykrywalnych ilościach.
Ze względu na zestaw składników żużla hutniczego, zwykle dodawane ilości tlenku glinu i wapna wahają się od 700 do 1100 kg i od 400 do 800 kg, odpowiednio, na każde 1000 kg obrabianego żużla.
Po rozpuszczeniu dodatków kąpiel żużlową następnie chłodzi się z niewielką szybkością lub gwałtownie, odpowiednio dla uzyskania jednego ze składów mineralogicznych, według wynalazku, aż do zestalenia żużla, tj. zwykle do temperatury rzędu 1100 do 1200°C.
Przy powolnym chłodzeniu obrobiony żużel ma skład mineralogiczny, który może wahać się od składu złożonego jedynie z pierwszej grupy faz (1) albo lub drugiej grupy faz (2) do składu złożonego z mieszaniny fazy szklistej i pierwszej lub drugiej grupy faz, korzystnie drugiej grupy faz. Kiedy skład mineralogiczny obrobionego żużla zawiera zarówno fazę szklistą jak i pierwszą lub drugą grupę faz, faza szklista może stanowić do 95% wagowo obrobionego żużla. Korzystnie, faza szklista stanowi od 5 do 15% wagowo, a jeszcze lepiej od 5 do 10% wagowo obrobionego żużla.
Przy gwałtownym chłodzeniu, otrzymuje się obrobiony żużel składający się całkowicie z amorficznej fazy szklistej.
W ramach obecnego wynalazku, przez chłodzenie gwałtowne rozumie się szybkości chłodzenia prowadzące do obrobionego żużla LD złożonego w 100% z fazy szklistej, a przez chłodzenie powolne rozumie się szybkości chłodzenia prowadzące do obrobionego żużla LD złożonego zarówno z pierwszej albo drugiej grupy faz (1) i (2) jak i mieszaniny jednej z tych grup z fazą szklistą.
Te szybkości chłodzenia zależą głównie od zawartości SiO2 i Al2O3 wymaganych dla obrobionego ż u ż la LD.
Poniższa tabela przedstawia przykładowo zakresy szybkości chłodzenia, przeznaczone do stosowania, w funkcji zawartości SiO2 i Al2O3 wymaganych dla obrobionego żużla LD, w celu uzyskania zarówno 100% fazy szklistej jak i 5% wagowo lub mniej fazy szklistej.
Stosując szybkości chłodzenia między dwoma wartościami granicznymi otrzymuje się mieszaniny o różnych zawartościach grup faz (1) albo (2) oraz fazy szklistej.
PL 204 517 B1
Zawartość SiO2 i Al2O3 w uzyskanym żużlu | Szybkość chłodzenia | % wagowy | |
obrobionym LD (w % wagi) | (°C/sek) | fazy szklistej | |
5 < SiO2 < 9 | 35 < AI2O3 < 50 | > 100 | 100 |
< 30 | < 5 | ||
5 < SiO2 < 9 | 5 < Al2O3 < 35 | > 50 | 100 |
< 20 | < 5 | ||
5 < SiO2 < 9 | 5 < Al2O3 < 35 | > 20 | 100 |
< 10 | < 5 |
Przy zastosowaniu szybkości chłodzenia w granicach temperatur wskazanych w tabeli otrzymuje się mieszaninę grup faz (1) albo (2) oraz fazy szklistej w zmiennych proporcjach.
Chłodzenie można przeprowadzać za pomocą dowolnych, odpowiednich czynników, takich jak woda lub powietrze, korzystnie za pomocą powietrza.
Chłodzenie kontynuuje się aż do zestalenia żużla, konwencjonalnie przy temperaturze 1100 - 1200°C.
Uzyskane obrobione żużle LD można rozkruszyć do postaci granulatu. Granulaty mogą być wykorzystane same jako spoiwa hydrauliczne, bądź też zmieszane z cementami, aby zastąpić w całości lub w części zazwyczaj stosowane piaski.
Przedmiot wynalazku został zilustrowany w następujących przykładach.
P r z y k ł a d 1
Żużel hutniczy o następujących właściwościach został poddany obróbce sposobem według wynalazku:
Skład chemiczny (% wagowo) | |||||||||||
SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | SO3 | TiO2 | Mn2O3 | P2O5 | S |
8,25 | 3,98 | 26,28 | 47,72 | 5,92 | 0,02 | 0,07 | 0,06 | 0,69 | 1,81 | 2,14 | 0,05 |
Skład mineralogiczny (% wagowo) | ||||
(C2S/C3P) ss | C2S | (Fe, Mn, Ca, Mg)O | Ferryt | Wolny CaO |
11 | 17 | 20 | 35 | 12 |
(C2S/C3P)ss oznacza roztwór stały ortokrzemianu dwuwapnia i fosforanu triwapnia.
Żużel hutniczy w stanie ciekłym spływający do kadzi rozdrobniono i utleniano w temperaturze
1350°C przez wdmuchiwanie tlenu za pomocą palnika. Strumień tlenu regulowano w celu uzyskania ciśnienia tlenu w równowadze z kąpielą żużlową 5·105 Pa.
Przed spłynięciem żużla do kadzi wprowadzono następujące dodatki:
Dodatki (w kg na 1000 kg żużla) | |||||
boksyt | Tlenek glinu | wapno | krzem | Fe2O3 | Kamień wapienny |
142 | - | - | 70 | 140 | 250 |
Po rozpuszczeniu dodatków zakończono wdmuchiwanie tlenu, a żużel był chłodzony powietrzem z szybkością 5°C/sekundę, aż do osiągnięcia temperatury 1100°C.
Uzyskany obrobiony żużel LD miał następujący skład mineralogiczny
Skład mineralogiczny (% wagowo) | ||||
C2AS | C6AF2 | C2S | C2F | Faza szklista |
20 | 25 | 20 | 30 | 5 |
Uzyskany obrobiony żużel LD rozkruszono i przesiany, aby wykazać skład ziarnowy standaryzowanego piasku. Skład ten jest przedstawiony w poniższej tabeli:
PL 204 517 B1
Wielkość ziarna | Standaryzowany piasek (%) | Obrobiony żużel (%) |
Między 1 a 2 mm | 33 | 31,1 |
Między 1 a 600 μιτι | 21,8 | 26,5 |
Między 600 a 200 μτ | 26 | 24,5 |
Między 200 a 100 μτ | 16,8 | 15,7 |
Jeszcze mniejsze | 2,3 | 2,1 |
Zaprawę murarską przygotowano w warunkach normalnych z cementu portlandzkiego (1 część wagowo) i piasku składającego się w połowie z piasku standaryzowanego i w połowie z obrobionego żużla pokruszonego do postaci granulatu (3 części wagowo). Dla porównania, przygotowano w tych samych warunkach normalnych zaprawę murarską z cementu portlandzkiego (1 część wagowo) i piasku standaryzowanego (3 części wagi).
Z tych zapraw uformowano graniaste próbki testowe o wymiarach 4 cm x 4 cm x 16 cm przez mieszanie z wodą w stosunku woda/cement (W/C) 0,5.
Określono wytrzymałość na odkształcenie i na ściskanie testowanych próbek. Wyniki przedstawiono w tabeli poniżej:
Wytrzymałość na odkształcenie Rf (MPa) | Wytrzymałość na ściskanie Rc (MPa) | |||||||
24 godz | 2 dni | 7 dni | 28 dni | 24 godz | 2 dni | 7 dni | 28 dni | |
Cement portlandzki + piasek standaryzowany. | 3,3 | 5 | 7,4 | 9,7 | 17,2 | 27,9 | 43,1 | 57,8 |
Cement portlandzki + 50% piasek standaryzowany/50% obrobiony żużel LD | 4 | 5,3 | 7,7 | 9,9 | 20 | 30,7 | 43,6 | 65,6 |
Widoczne jest, że przy zastosowaniu 50% wagowo standaryzowanego piasku i 50% wagowo obrobionego żużla LD, według wynalazku, uzyskano znaczące zwiększenie wytrzymałości.
Niektóre próbki testowe, niepoddane testom mechanicznym, zostały użyte do testu spęczniania wg normy ASTM (Amerykańskiego Towarzystwa dla Testowania Materiałów) C151 i AASHTO (Amerykańskiego Stowarzyszenia Nadzoru Dróg Stanowych i Urzędów Transportu) T 107. Test wypadł negatywnie (spęcznienie nie wystąpiło).
Powyższe testy powtórzono zastępując cement portlandzki cementem Fondu (cement na bazie glinianu wapnia). Wyniki przedstawione poniżej wskazują na znaczny wzrost wytrzymałości na odkształcenie i na ściskanie przy zastosowaniu obrobionego żużla LD, według wynalazku.
Wytrzymałość na odkształcenie Rf (MPa) | Wytrzymałość na ściskanie Rc (MPa) | |||||||
24 godz | 2 dni | 7 dni | 28 dni | 24 godz | 2 dni | 7 dni | 28 dni | |
Cement Fondu + piasek standaryzowany | 8,5 | 7,4 | 0,3 | 9,1 | 66,5 | 80 | 98 | 113,1 |
Cement Fondu + 50% piasku standaryzowanego/ 50% obrobionego żużla | 8 | 8,6 | 9,2 | 10,9 | 88,5 | 90,1 | 105 | 129,7 |
Test na spęczniania według ASTM C 151 i AASHTO T 107 również wypadł negatywnie.
Ten przykład pokazuje, że granulat otrzymany z obrobionego żużla LD, według wynalazku, jest lepszy niż piasek, tj. granulat zwykle stosowany do wytwarzaniu zapraw murarskich.
P r z y k ł a d 2
Różne żużle hutnicze o następujących właściwościach zostały poddane obróbce sposobem, według wynalazku:
PL 204 517 B1
Skład chemiczny (% wagowo)
Żużel | SiO2 | AI2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | SO3 | TiO2 | Mn2O3 | P2O5 | S |
12,25 | 2,98 | 26,28 | 47,72 | 5,92 | 0,02 | 0,07 | 0,06 | 0,69 | 1,81 | 2,14 | 0,05 | |
4 | 11,91 | 2,9 | 25,55 | 46,39 | 5,76 | - | - | 0,06 | 0,67 | 1,76 | 2,08 | 0,05 |
5 | 11,91 | 2,9 | 25,6 | 46,4 | 5,8 | 0,02 | 0,07 | 0,06 | 0,67 | 1,76 | 2,08 | 0,05 |
6 | 12,25 | 2,98 | 26,74 | 47,71 | 4,49 | 0,02 | 0,07 | 0,06 | 0,70 | 0,66 | 0,06 | 0,051 |
7 | 11,91 | 3,5 | 25,6 | 47,05 | 4,6 | 0,02 | 0,07 | 0,06 | 0,67 | 1,76 | 2,3 | - |
8 | 12,25 | 2,98 | 28,59 | 46,49 | 5,92 | 0,02 | 0,07 | 0,06 | 0,31 | 1,54 | 0,05 | 0,05 |
9 | 11,21 | 3,6 | 26,28 | 47,21 | 5,92 | 0,02 | 0,072 | 0,062 | 1 | 1,6 | 1,34 | 0,05 |
10 | 8,95 | 2,98 | 26,28 | 49,57 | 4,21 | 0,02 | 0,07 | 0,06 | 0,69 | 1,05 | 1,92 | 0,05 |
11 | 13 | 4,5 | 25,8 | 43,4 | 5,76 | 0,02 | 0,07 | 0,06 | 0,07 | 0,6 | 0,6 | 0,05 |
12 | 11,52 | 2,57 | 25,3 | 47,72 | 2,36 | 0,02 | 0,072 | 0,06 | 0,62 | 1,81 | 2,57 | 0,05 |
Skład mineralogiczny (% wagowo) | |||||
Żużel nr | (C2S/C3P) s s | C2S | (Fe, Mn, Ca, Mg) O | Ferryt | Wolny CaO |
2 | 7 | 24 | 15 | 46 | 8 |
3 | 7 | 32 | 18 | 33 | 8 |
4 | 7 | 31 | 18 | 32 | 4 |
5 | 7 | 31 | 10 | 32 | 12 |
6 | 0 | 35 | 15 | 39 | 6 |
7 | 8 | 31 | 15 | 33 | 6 |
18 | 8 | 32 | 9 | 30 | 9 |
9 | 4 | 30 | 13 | 39 | 9 |
10 | 6 | 23 | 19 | 52 | 2 |
11 | 2 | 36 | 16 | 24 | 9 |
12 | 9 | 29 | 12 | 35 | 9 |
Żużle hutnicze w postaci ciekłej wlane do kadzi, zmieszano i utleniano jak w przykładzie 1, w warunkach opisanych poniż ej:
Żużel nr | Temperatura obróbki (°C) | Wtryskiwany gaz | Czas trwania obróbki (min) | |
Skład | Ciśnienie (Pa) | |||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
2 | 1450 | Powietrze + tlen (50%) | 4·105 | 30 |
3 | 1450 | Powietrze + tlen | 5·105 | 30 |
4 | 1450 | Powietrze + tlen | 105 | 35 |
5 | 1450 | Powietrze + tlen (50%) | 5·105 | 30 |
6 | 1450 | Powietrze + tlen (50%) | 5·105 | 30 |
7 | 1450 | Powietrze + tlen (50%) | 5·105 | 30 |
8 | 1450 | Powietrze + tlen (50%) | 5·105 | 30 |
PL 204 517 B1 cd. tabeli
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
9 | 1450 | Powietrze + tlen | 4·105 | 30 |
10 | 1450 | Powietrze + tlen | 5·105 | 30 |
11 | 1450 | Powietrze + tlen | 5·105 | 30 |
12 | 1450 | Powietrze + tlen | 5·105 | 30 |
Tak jak w przykładzie 1, przed wlaniem żużla, do kadzi wprowadzono następujące dodatki:
Dodatki (w kg na 1000 kg żużla) | ||||||
Żużel nr | Boksyt | Tlenek glinu | Wapno | Krzemionka | Hematyt | |
Z Gwinei | Chiński | |||||
2 | 985 | - | - | 606 | - | 49 |
3 | 1057 | - | - | 432 | - | 48 |
4 | - | 998 | - | 664 | 74 | 87 |
5 | - | - | 720 | 650 | 100 | 74 |
6 | - | - | 867 | 577 | 26 | 74 |
7 | - | - | 750 | 612,5 | 20 | 71 |
8 | - | - | 874 | 721 | 99 | - |
9 | - | - | 805 | 779 | 129 | - |
10 | - | - | 819 | 571 | - | 47 |
11 | - | - | 685 | 551 | 49 | 68 |
12 | - | - | 876 | 554 | 57 | - |
Po rozpuszczeniu dodatków i zakończeniu wdmuchiwania tlenu z powietrzem żużle schłodzono w nastę pujących warunkach:
Żużel nr | Typ chłodzenia | Szybkość chłodzenia (°C/sekundę) | Końcowa temperatura chłodzenia (°C) |
2 | Powietrze | 60 | 1200 |
3 | Powietrze | 60 | 1200 |
4 | Powietrze | 100 | 1200 |
5 | Powietrze | 60 | 1200 |
6 | Powietrze | 60 | 1200 |
7 | Powietrze | 60 | 1200 |
8 | Powietrze | 65 | 1200 |
9 | Woda | 110 | 1200 |
10 | Powietrze | 60 | 1200 |
11 | Powietrze | 65 | 1200 |
12 | Powietrze | 75 | 1200 |
Uzyskane obrobione żużle LD składały się w 100% z amorficznej fazy szklistej.
Uzyskane w obróbce żużle LD zostały rozdrobnione przy 3500 cm2/g i zmieszane z wodą, przy czym uwolniły się następujące ilości ciepła:
PL 204 517 B1
Żużel | Pierwsza wartość szczytowa | Druga wartość szczytowa | ||||
Natężenie (mn) | Czas (minuty) | Ciepło 15' (J/g) | Natężenie (mn) | Czas (minuty) | Ciepło 24 h (J/g) | |
2 | 105750 | 10'15 | 80 | - | 65 | 465 |
3 | 7370 | 3'30 | 4 | - | - | 70 |
4 | 7460 | 2'25 | 4 | 4255 | 132 | 140 |
5 | 6770 | 2' | 14 | 38290 | 18 | 415 |
6 | 38450 | 27' | 30 | - | - | 265 |
7 | 213900 | 5' | 120 | - | - | 440 |
8 | 32685 | 8' | 25 | 7425 | 210 | 396 |
9 | 103580 | 6' | 73 | - | - | 390 |
10 | 420520 | 3' | 125 | - | - | 490 |
11 | 61795 | 9' | 45 | - | - | 345 |
12 | 10235 | 2' | 10 | - | - | 85 |
Powyższe obrobione żużle wykorzystane jako cement w normalnych warunkach (W/C = 0.5; pryzmatyczne próbki testowe o wymiarach 4cm x 4cm x 16cm), określono czas twardnienia i wytrzymałość na ściskanie (Rc). Wyniki przedstawia poniższa tabela:
Żużel nr | Czas twardnienia (minuty) | Wytrzymałość na ściskanie Rc (MPa) | |||
6 godz. | 24 godz. | 7 dni | 28 dni | ||
2 | 5 | 19 | 42 | - | 65 |
3 | 120 | - | 1 | 15 | 60 |
4 | 240 | 0 | 7 | 17 | 62 |
5 | 120 | 17 | 34 | 38 | 42 |
6 | - | 0 | 24 | 72 | 98 |
7 | 30 | 29 | 54 | 62 | 63 |
8 | 30 | 19 | 42 | 60 | 70 |
9 | 10 | 22 | 32 | 41 | 43 |
10 | 10 | 34 | 38 | 45 | 55 |
11 | - | 0 | 17 | 46 | 65 |
12 | - | 0 | 2 | 26 | 54 |
Powyższe przykłady pokazują, że obróbka, według wynalazku, umożliwia uzyskanie obrobionego żużla LD posiadającego samodzielnie właściwości spoiwa hydraulicznego.
Piasek złożony w połowie ze standaryzowanego piasku, a w połowie z rozkruszonego do postaci granulatu żużla nr 2 został dodany do cementu portlandzkiego. Z tej mieszaniny uformowano graniaste próbki testowe w warunkach normalnych (woda/cement = 0.5; próbki testowe 4 cm x 4 cm x 16 cm) i określono czas twardnienia oraz wytrzymałość na ściskanie. Wyniki przedstawione są poniżej:
Czas twardnienia (minuty) | Wytrzymałość na ściskanie Rc (MPa) | |||
6 godzin | 24 godziny | 7 dni | 28 dni | |
5 | 8 | 26 | 32 | 55 |
PL 204 517 B1
P r z y k ł a d 3
Żużle hutnicze o następujących właściwościach zostały poddane obróbce sposobem, według wynalazku:
Skład chemiczny (% wagowo)
Żużel nr | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | SO3 | TiO2 | Mn2O3 | P2O5 | S |
13 | 12,25 | 2,98 | 26,28 | 47,7 | 5,92 | 0,02 | 0,07 | 0,06 | 0,69 | 1,81 | 2,14 | 0,05 |
14 | 11,91 | 2,9 | 25,55 | 46,39 | 5,76 | - | - | 0,06 | 0,67 | 1,76 | 2,08 | 0,05 |
15 | 11,91 | 2,9 | 25,6 | 46,4 | 5,8 | 0,02 | 0,07 | 0,06 | 0,67 | 1,76 | 2,08 | 0,05 |
16 | 12,3 | 2,98 | 26,28 | 47,7 | 5,92 | 0,02 | 0,07 | 0,06 | 0,69 | 1,81 | 2,14 | 0,05 |
Skład mineralogiczny (% wagowo)
Żużel nr | (C2S/CaP)ss | C2S | (Fe, Mn, Ca, Mg)0 | Ferryt | Wolny CaO |
13 | 7 | 32 | 18 | 33 | 8 |
14 | 7 | 31 | 18 | 32 | 4 |
15 | 7 | 31 | 10 | 32 | 12 |
16 | 7 | 33 | 11 | 33 | 9 |
Żużle hutnicze w stanie ciekłym zostały wlane do kadzi zmieszane i utleniane w opisanych poniżej warunkach:
Żużel nr | Temperatura obróbki (°C) | Wtryskiwany gaz | Czas trwania obróbki (minuty) | |
Skład | Ciśnienie (Pa) | |||
13 | 1450 | Tlen | 5-105 | 30 |
14 | 1450 | Powietrze + tlen (50%) | 5-105 | 30 |
15 | 1450 | Powietrze + tlen (50%) | 5-105 | 30 |
16 | 1450 | Powietrze + tlen (50%) | 5-105 | 30 |
Tak jak w przykładzie 1 do kadzi, przed wlaniem żużla, wprowadzono następujące dodatki:
Dodatki (w kg na 1000 kg żużla) | ||||||
Żużel nr | Boksyt | Tlenek glinu | Wapno | Krzem | Hematyt | |
Z Gwinei | Chiński | |||||
13 | 1057 | - | - | 432 | - | 48 |
14 | - | 998 | - | 660 | 74 | 87 |
15 | - | - | 720 | 650 | 100 | 74 |
16 | - | 513 | - | 238 | 129 | 49 |
Po rozpuszczeniu dodatków i wdmuchaniu tlenu z powietrzem żużle zostały poddane chłodzeniu w następujących warunkach:
Żużel nr | Typ chłodzenia | Szybkość chłodzenia (°C/sekundę) | Końcowa temperatura chłodzenia (°C) |
2 | Powietrze | 5 | 1200 |
3 | Powietrze | 5 | 1200 |
4 | Powietrze | 10 | 1200 |
5 | Powietrze | 30 | 1200 |
PL 204 517 B1
Otrzymane żużle LD posiadały następujące składy mineralogiczne:
Skład mineralogiczny (% wagowo)
Żużel nr | CA | C2S | C2F | C6AF2 | C2AS | Wolny CaO | Faza szklista |
13 | 29 | 11 | - | 40 | 20 | - | - |
14 | 30 | 12 | - | 34 | 23 | 1 | - |
15 | 30 | 20 | - | 35 | 20 | - | - |
16 | - | 25 | 20 | 20 | 25 | - | 10 |
Otrzymane w obróbce żużle zostały rozdrobnione przy 3500cm2/g i zmieszane z wodą, przy czym uwolniły się następujące ilości ciepła:
Żużel nr | Pierwsza wartość szczytowa | Druga wartość szczytowa | ||||
Natężenie (mn) | Czas (minuty) | Ciepło przy 15*(J/g) | Natężenie (mn) | Czas (minuty) | Ciepło przy 24h (J/g) | |
13 | 11370 | 1'50 | 4 | 29120 | 310 | 370 |
14 | 10470 | 1'40 | 4 | 11240 | 272 | 310 |
15 | 6415 | 3'15 | 9 | 13490 | 86 | 330 |
16 | 6000 | 1'15 | 3 | 5130 | 203 | 110 |
Powyższe obrobione żużle LD zostały zastosowane jako cement w normalnych warunkach (woda/cement = 0.5; graniaste próbki testowe o wymiarach 4cm x 4cm x 16cm), określono czas twardnienia i wytrzymałość na ściskanie (Rc). Wyniki przedstawia poniższa tabela:
Żużel nr | Czas twardnienia | Odporność na ściskanie Rc (MPa) | |||
6 godz. | 24 godz. | 7 dni | 28 dni | ||
13 | 120 | 23 | 75 | 98 | 110 |
14 | - | 11 | 60 | 90 | 100 |
15 | 90 | 7 | 52 | 69 | 74 |
Powyższe testy wykazują, że obrobione żużle LD, według wynalazku, posiadające skład mineralogiczny złożony z pierwszej i drugiej grupy faz, wykazują własne właściwości jako spoiwo hydrauliczne.
We wszystkich przykładach wytrzymałość na odkształcenie (Rf) i na ściskanie (Rc) mierzono według norm NF EN 196-1.
Claims (19)
1. Sposób obróbki żużla hutniczego, w którym otrzymuje się żużel hutniczy LD, znamienny tym, że do ciekłego żużla wdmuchuje się tlen albo mieszaninę gazów zawierającą gazowy tlen, miesza się i utlenia żużel, przy czym wdmuchiwanie przeprowadza się tak, aby utrzymać ciśnienie tlenu lub mieszaniny gazów w równowadze z ciekłym żużlem od 102 do 5·105 Pa, następnie dodaje się do wymieszanego ciekłego żużla i rozpuszcza się w nim źródła tlenku glinu, wapna, krzemionki i żelaza, przy czym na 1000 kg obrabianego żużla dodaje się 142 do 1057 kg tlenku glinu, 250 do 779 kg wapna, 0 do 129 kg krzemionki oraz 0 do 140 kg żelaza, po czym chłodzi się żużel aż do zakrzepnięcia.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciekły żużel ma temperaturę od 1350 a 1550°C, korzystnie od 1350 do 1500°C.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przy gwałtownej szybkości chłodzenia otrzymuje się obrobiony żużel LD składający się całkowicie z amorficznej fazy szklistej (a).
PL 204 517 B1
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przy wolnej szybkości chłodzenia otrzymuje się obrobiony żużel LD składający się z (b) pierwszej grupy faz (1) określonej w procentach wagowych 10-40% CA, 20-50% C2AS,
30-50% C6AF2 i 10-30% C2S; lub (c) drugiej grupy faz (1) określonej w procentach wagowych 20-40% C2F, 10-30% C2AS, 20-50% C6AF2 i 10-40% C2S; lub (d) mieszanina amorficznej fazy szklistej z grupami faz (1) lub (2).
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że w mieszaninie (d) faza szklista stanowi od 5 do 95% wagi obrobionego żużla.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako źródło tlenku glinu stosuje się tlenek glinu lub boksyt, jako źródło wapna stosuje się wapno lub kamień wapienny, zaś jako źródło krzemionki stosuje się krzemionkę a jako źródło żelaza stosuje się hematyt.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dodaje się taką ilość tlenku glinu, która stanowi więcej niż 25% wagi, korzystnie co najmniej 30% wagi, obrobionego żużla.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dodaje się taką ilość wapna, która stanowi co najmniej 40% wagi obrobionego żużla.
9. Obrobiony żużel LD, znamienny tym, że jego skład mineralogiczny ma jedną z następujących struktur:
(a) amorficzna faza szklista;
(b) pierwszej grupy faz (1) określonej w procentach wagowych 10-40% CA, 20-50% C2AS,
30-50% C6AF2 i 10-30% C2S; lub (c) drugiej grupy faz (1) określonej w procentach wagowych 20-40% C2F, 10-30% C2AS,
20-50% C6AF2 i 10-40% C2S; lub (d) mieszanina amorficznej fazy szklistej z grupami faz (1) lub (2).
10. Obrobiony żużel LD według zastrz. 9, znamienny tym, że jest złożony całkowicie z amorficznej fazy szklistej.
11. Obrobiony żużel LD według zastrz. 9, znamienny tym, że składa się z faz (b) lub faz (c).
12. Obrobiony żużel LD według zastrz. 9, znamienny tym, że składa się z mieszaniny amorficznej fazy szklistej i faz (c).
13. Obrobiony żużel LD według zastrz. 12, znamienny tym, że amorficzna faza szklista stanowi od 5 do 95% wagi, korzystnie od 5 do 15% wagi obrobionego żużla LD.
14. Obrobiony żużel LD według zastrz. 9 albo 10, albo 11, znamienny tym, że zawartość tlenku glinu w obrobionym żużlu LD wynosi więcej niż 25% wagi, a korzystnie co najmniej 30% wagi żużla LD.
15. Obrobiony żużel LD według zastrz. 9 albo 10, albo 11, znamienny tym, że zawartość wapna w obrobionym żużlu LD wynosi co najmniej 40% wagi żużla LD.
16. Obrobiony żużel LD według zastrz. 9 albo 10, albo 11, znamienny tym, że ma postać granulatu.
17. Materiał zawierający mieszaninę cementu i obrobionego żużla LD w postaci granulatu określonego zastrz. 16, w którym granulat ten stanowi przynajmniej częściowy zamiennik zwykle stosowanego piasku.
18. Materiał według zastrz. 17, znamienny tym, że zawiera 1 część wagową cementu i 3 części wagowe piasku, którego połowa jest piaskiem standaryzowanym, a połowa jest obrobionym żużlem określonym zastrz. 9.
19. Materiał według zastrz. 17, znamienny tym, że zawiera 1 część wagową cementu i 3 części wagowe piasku, którego najwyżej połowa jest piaskiem standaryzowanym, a przynajmniej połowa jest granulatem określonym zastrz. 16.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR0006644A FR2809390B1 (fr) | 2000-05-24 | 2000-05-24 | Procede de traitement oxydant des laitiers d'acierie et scories ld obtenues |
PCT/FR2001/001585 WO2001090019A1 (fr) | 2000-05-24 | 2001-05-22 | Procede de traitement oxydant des laitiers d'acierie et scories ld obtenues |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PL359095A1 PL359095A1 (pl) | 2004-08-23 |
PL204517B1 true PL204517B1 (pl) | 2010-01-29 |
Family
ID=8850570
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL359095A PL204517B1 (pl) | 2000-05-24 | 2001-05-22 | Sposób obróbki żużla hutniczego, w którym otrzymuje się żużel hutniczy LD, obrobiony żużel LD i materiał zawierający mieszaninę cementu i obrobionego żużla LD |
Country Status (19)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7135068B2 (pl) |
EP (1) | EP1289902B1 (pl) |
JP (1) | JP4865976B2 (pl) |
KR (1) | KR100756888B1 (pl) |
CN (1) | CN1208276C (pl) |
AT (1) | ATE278644T1 (pl) |
AU (2) | AU2001264004B2 (pl) |
BR (1) | BR0111084B1 (pl) |
CA (1) | CA2410200C (pl) |
CZ (1) | CZ304691B6 (pl) |
DE (1) | DE60106242T2 (pl) |
DK (1) | DK1289902T3 (pl) |
ES (1) | ES2227207T3 (pl) |
FR (1) | FR2809390B1 (pl) |
PL (1) | PL204517B1 (pl) |
RU (1) | RU2278834C2 (pl) |
UA (1) | UA75357C2 (pl) |
WO (1) | WO2001090019A1 (pl) |
ZA (1) | ZA200209486B (pl) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2820420B1 (fr) * | 2001-02-02 | 2003-12-12 | Lafarge Sa | Procede de traitement oxydant des laitiers d'acierie pour l'obtention de materiaux cimentaires |
US8540816B2 (en) * | 2006-08-10 | 2013-09-24 | Sachtleben Chemie Gmbh | Aggregate and filler extracted from slag |
DE102008058573A1 (de) * | 2008-11-21 | 2010-05-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung von Zementklinker |
FR2978968B1 (fr) * | 2011-08-08 | 2014-10-03 | Eiffage Travaux Publics | Procede de selection de laitiers d'acierie de conversion |
TWI561496B (en) * | 2012-04-05 | 2016-12-11 | China Steel Corp | Far-infrared emitting material and method of making the same |
TWI482863B (zh) * | 2012-12-05 | 2015-05-01 | China Steel Corp | 鋼爐渣的安定化方法 |
WO2018107251A1 (pt) * | 2016-12-12 | 2018-06-21 | Instituto De Pesquisas Tecnológicas Do Estado De São Paulo S/A – Ipt | Tratamento siderúrgico de escória de aciaria para uso como adição ao cimento portland |
IL308892A (en) | 2017-11-08 | 2024-01-01 | N Drip Ltd | Methods and systems for irrigation with stabilized pressure |
CN114292045A (zh) * | 2021-10-11 | 2022-04-08 | 湖南绿生永固新材料有限公司 | 一种硅锰合金冶炼渣绿色混凝土掺合料及其制备方法 |
CN114032352A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-02-11 | 青岛祥泰材能科技有限公司 | 一种钢渣改质方法及得到的改质钢渣 |
AT526032B1 (de) * | 2022-03-22 | 2024-01-15 | Alfred Edlinger Dipl Ing | Verfahren zur Herstellung eines hydraulischen Bindemittels |
Family Cites Families (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1910676A (en) * | 1929-10-04 | 1933-05-23 | Bruhn Bruno | Process of making cement from fluid slag |
FR1346312A (fr) * | 1962-10-12 | 1963-12-20 | Lafarge Ciments Sa | Procédé de fabrication directe au four métallurgique de ciment portland et ciments ainsi obtenus |
US3684539A (en) * | 1969-12-10 | 1972-08-15 | George A Bartholomew | Method of adding oxygen containing metallic compounds to a molten metallurgical slag |
JPS5066526A (pl) * | 1973-10-17 | 1975-06-04 | ||
BE887646R (fr) * | 1975-06-11 | 1981-08-24 | Centre Rech Metallurgique | Procede d'utilisation de scorie metallurgique |
JPS53221A (en) * | 1976-06-23 | 1978-01-05 | Nippon Kokan Kk | Cement obtained by reforming slag from steel manufacture and method of manufacturing thereof |
NL173980C (nl) * | 1976-11-05 | 1984-04-02 | Nederlandse Cement Ind | Werkwijze voor het winnen van ijzer uit een slak van de oxystaalbereiding en het vormen van een residuslak met nuttige eigenschappen. |
DE2829370A1 (de) * | 1977-05-31 | 1979-01-25 | Centre Rech Metallurgique | Verfahren und vorrichtung zur aufbereitung von metallurgischen schlacken |
FR2397460A1 (fr) * | 1978-05-23 | 1979-02-09 | Centre Rech Metallurgique | Procede et installation pour valoriser les scories metallurgiques |
FR2546530B1 (fr) | 1981-08-07 | 1985-08-02 | Siderurgie Fse Inst Rech | Traitement de laitiers d'acierie en vue de leur utilisation en cimenterie |
FR2541310B1 (fr) * | 1983-02-18 | 1990-01-26 | Lafarge Fondu Int | Procede de fabrication d'une scorie de desulfuration de l'acier |
JPS6148456A (ja) * | 1984-08-13 | 1986-03-10 | 日本磁力選鉱株式会社 | 製鋼スラグの利用方法 |
JPH0774366B2 (ja) * | 1986-05-30 | 1995-08-09 | 宇部興産株式会社 | 高炉スラグ組成物 |
JPH02236214A (ja) * | 1989-03-10 | 1990-09-19 | Mitsubishi Mining & Cement Co Ltd | 製鋼、溶銑予備処理スラグの改質方法 |
JPH0796462B2 (ja) * | 1990-12-25 | 1995-10-18 | 住友金属工業株式会社 | 鋼滓を改質した超速硬セメント原料の製造法 |
JPH05737A (ja) * | 1991-06-25 | 1993-01-08 | Honda Motor Co Ltd | 可撓性シート供給装置のシート押え治具 |
AT398419B (de) * | 1993-01-26 | 1994-12-27 | Holderbank Financ Glarus | Verfahren zur herstellung von zement aus metallurgischen schlacken |
US5421880C1 (en) * | 1994-01-14 | 2001-06-05 | Texas Industries Inc | Method and apparatus for using steel slag in cement clinker production |
US5494515C1 (en) * | 1995-03-15 | 2002-01-22 | Texas Industries Inc | Method and apparatus for using blast-furnace slag in cement clinker production |
JPH10121121A (ja) * | 1996-10-14 | 1998-05-12 | Kawasaki Steel Corp | 製鋼スラグの水浸膨張性の低減方法 |
JP3746896B2 (ja) * | 1998-02-20 | 2006-02-15 | 新日本製鐵株式会社 | 溶融高炉スラグの処理方法及び処理装置 |
US6491751B1 (en) * | 1998-09-18 | 2002-12-10 | Texas Industries, Inc. | Method for manufacturing cement using a raw material mix including finely ground steel slag |
AT407874B (de) * | 1999-09-07 | 2001-07-25 | Holderbank Financ Glarus | Verfahren zur herstellung synthetischer schlacken sowie vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens |
CA2398341C (en) * | 2000-01-28 | 2008-10-07 | Holcim Ltd. | Method for producing pozzolanic binders for the cement industry from steel slags using a reduction metal bath |
FR2820420B1 (fr) * | 2001-02-02 | 2003-12-12 | Lafarge Sa | Procede de traitement oxydant des laitiers d'acierie pour l'obtention de materiaux cimentaires |
DE10215594A1 (de) * | 2002-04-10 | 2003-10-30 | Thyssenkrupp Stahl Ag | Verfahren zur Konditionierung von flüssiger Hochofenschlacke |
US6835244B2 (en) * | 2002-08-26 | 2004-12-28 | Lafarge Canada Inc. | Use of organic carbon-containing minerals |
-
2000
- 2000-05-24 FR FR0006644A patent/FR2809390B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-05-22 DK DK01938308T patent/DK1289902T3/da active
- 2001-05-22 CN CNB018100384A patent/CN1208276C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2001-05-22 AU AU2001264004A patent/AU2001264004B2/en not_active Ceased
- 2001-05-22 WO PCT/FR2001/001585 patent/WO2001090019A1/fr active IP Right Grant
- 2001-05-22 DE DE2001606242 patent/DE60106242T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-22 ES ES01938308T patent/ES2227207T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-22 UA UA2002119337A patent/UA75357C2/uk unknown
- 2001-05-22 CA CA 2410200 patent/CA2410200C/fr not_active Expired - Fee Related
- 2001-05-22 PL PL359095A patent/PL204517B1/pl unknown
- 2001-05-22 KR KR1020027015972A patent/KR100756888B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2001-05-22 US US10/296,467 patent/US7135068B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-05-22 AT AT01938308T patent/ATE278644T1/de active
- 2001-05-22 RU RU2002134751A patent/RU2278834C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2001-05-22 AU AU6400401A patent/AU6400401A/xx active Pending
- 2001-05-22 JP JP2001586211A patent/JP4865976B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2001-05-22 BR BR0111084A patent/BR0111084B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2001-05-22 CZ CZ2002-3873A patent/CZ304691B6/cs not_active IP Right Cessation
- 2001-05-22 EP EP01938308A patent/EP1289902B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-11-21 ZA ZA200209486A patent/ZA200209486B/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4865976B2 (ja) | 2012-02-01 |
KR100756888B1 (ko) | 2007-09-07 |
EP1289902B1 (fr) | 2004-10-06 |
FR2809390A1 (fr) | 2001-11-30 |
CN1430586A (zh) | 2003-07-16 |
DE60106242D1 (de) | 2004-11-11 |
CA2410200C (fr) | 2010-07-13 |
FR2809390B1 (fr) | 2003-03-07 |
AU6400401A (en) | 2001-12-03 |
CZ304691B6 (cs) | 2014-09-03 |
PL359095A1 (pl) | 2004-08-23 |
WO2001090019A1 (fr) | 2001-11-29 |
ZA200209486B (en) | 2003-09-29 |
JP2003534225A (ja) | 2003-11-18 |
DE60106242T2 (de) | 2006-02-23 |
UA75357C2 (en) | 2006-04-17 |
BR0111084A (pt) | 2003-04-08 |
US20040020411A1 (en) | 2004-02-05 |
BR0111084B1 (pt) | 2010-08-24 |
RU2278834C2 (ru) | 2006-06-27 |
AU2001264004B2 (en) | 2005-06-02 |
KR20030004423A (ko) | 2003-01-14 |
CN1208276C (zh) | 2005-06-29 |
ATE278644T1 (de) | 2004-10-15 |
CA2410200A1 (fr) | 2001-11-29 |
ES2227207T3 (es) | 2005-04-01 |
EP1289902A1 (fr) | 2003-03-12 |
DK1289902T3 (da) | 2005-01-31 |
US7135068B2 (en) | 2006-11-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100601066B1 (ko) | 시멘트 혼화재, 시멘트 조성물 및 그것을 사용한 중성화억제 방법 | |
EP1325897A1 (en) | Cement composition | |
US10196306B2 (en) | Ultra-fast setting cement based on amorphous calcium aluminate | |
PL204517B1 (pl) | Sposób obróbki żużla hutniczego, w którym otrzymuje się żużel hutniczy LD, obrobiony żużel LD i materiał zawierający mieszaninę cementu i obrobionego żużla LD | |
PL204475B1 (pl) | Sposób obróbki surowego żużla hutniczego i sposób uzyskiwania z żużla hutniczego spoiwa hydraulicznego odpowiadającego cementowi portlandzkiemu | |
CA2100125A1 (en) | Method for preparing a cement base material, together with a cement composition containing this base material | |
JP2975423B2 (ja) | セメント混和材及びセメント組成物 | |
KR870001567B1 (ko) | 제강스라그의 이용방법 | |
JP3199454B2 (ja) | セメント混和材及びセメント組成物 | |
WO2021024853A1 (ja) | セメント混和剤及び水硬性組成物 | |
JP2004292201A (ja) | コンクリート用混和材及びコンクリート組成物 | |
JPH08104556A (ja) | セメント急結材及びセメント組成物 | |
JP4189326B2 (ja) | 転炉スラグの改質方法 | |
RU2769164C1 (ru) | Расширяющая добавка для цемента, содержащая шлак сталеплавильного производства | |
WO2024090580A1 (ja) | 高炉スラグと転炉スラグを用いた水硬性セメント組成物の製造方法 | |
Pribulova et al. | Hydraulicity of metallurgical slags | |
JPS6148443A (ja) | 製鋼スラグの利用方法 | |
JPS6148453A (ja) | 製鋼スラグの利用方法 | |
BRPI0616813B1 (pt) | Tratamento siderúrgico de escória de aciaria e respectivo produto resultante, para uso como matéria-prima para fabricação de cimento | |
JPH07309651A (ja) | セメントの水和熱発生時間調整材及びセメント組成物 | |
JPH0549608B2 (pl) | ||
JPH02164749A (ja) | 特殊セメント | |
JPH02164750A (ja) | 特殊セメント組成物 | |
JPS6148471A (ja) | 製鋼スラグの利用方法 | |
JPS6148457A (ja) | 製鋼スラグの利用方法 |