TWI803197B

TWI803197B - 鋼渣蒸氣養生安定化處理方法

Info

Publication number: TWI803197B
Application number: TW111105887A
Authority: TW
Inventors: 蔡俊緯; 翁丁財; 黃鴻斌
Original assignee: 中聯資源股份有限公司
Priority date: 2022-02-17
Filing date: 2022-02-17
Publication date: 2023-05-21
Also published as: TW202334440A

Abstract

本發明鋼渣蒸氣養生安定化處理方法，其主要先將煉鋼後產生的鋼渣以分層方式於一蒸氣坑中形成料堆，且該料堆形成有複數鋼渣層，同時該每一鋼渣層係以該等鋼渣數量至少6%以上重量百分比的水量同步進行噴水潤濕，之後再配合高溫蒸氣輸入，以加強該等鋼渣層間之熱量傳導效用，以針對該鋼渣上的水份進行加熱而誘發水蒸氣，促使鋼渣中的游離氧化鈣等因誘發的該水蒸氣而反應成氫氧化鈣，以避免該等鋼渣後續可能發生之膨脹反應，更能有效達到安定化養生反應，如能再適時於每一鋼渣層料堆間處設有複數之溫度計的配合，以對鋼渣料堆內層進行溫度狀態的測量，不但能縮短該鋼渣安定化養生升溫所需時間，有效提高鋼渣的穩定性。

Description

鋼渣蒸氣養生安定化處理方法

本發明係有關於一種鋼渣安定化處理方法，特別是指一種鋼渣蒸氣養生安定化處理方法。

查，煉鋼後所產生的鋼渣，具有耐磨損、高硬度等優異的工程特性，同時鋼渣之主要成分為氧化鈣(CaO)、二氧化矽(SiO ₂)、三氧化鐵(Fe ₂O ₃)、游離氧化鈣(F- CaO)等主要成分，經冷卻後形成固狀塊體，但卻具有體積膨脹等不穩定特性，同時在運用前若未經適當處理，日久後則會潛藏膨脹破壞的風險存在，因此，在鋼渣出廠後欲資源化再利用前，會依據不同的原始膨脹特性，需進行適當的安定化處理後，便可再利用，而在已知的鋼渣蒸氣養生技術中，鋼渣堆入厚度通常超過2公尺以上，加上鋼渣本身細粉料多，且透氣性差，僅透過水蒸氣難以均勻通透至料堆所有部位上，如此將容易造成養生安定化品質不均，使產品不良率居高不下，進而需要重新進行安定化養生亦或整批拋棄，徒增處理成本，實有待改進。

因此，本發明之目的，是在提供一種鋼渣蒸氣養生安定化處理方法，其利用鋼渣分層堆料與逐層噴水產生濕潤特性，且因高溫蒸氣進行加熱並形成水蒸氣並產生水合反應，以避免後續膨脹反應發生，故可有效縮短安定化養生升溫所需時間與提高鋼渣的穩定性。

於是，本發明鋼渣蒸氣養生安定化處理方法，其依序包含備料步驟、堆料步驟、安定化步驟及出料步驟；其中，藉由該堆料步驟中之鏟料單元，使該備料步驟之鋼渣係採分層堆疊方式於蒸氣坑形成有複數鋼渣層的料堆，並配合噴水單元以該每一鋼渣層的鋼渣數量至少6%重量百分比的水量進行同步噴水濕潤，使得該每一鋼渣層在與水接觸後，即透過該安定化步驟之蒸氣產生單元對該蒸氣坑內進行高溫蒸氣輸送，利用該等鋼渣之間具有傳導熱量特性，並配合高溫蒸氣以對滲入鋼渣表面及孔隙上的水份進行加熱並誘發水蒸氣，促使該每一鋼渣層之該等鋼渣與誘發的水蒸氣產生水合反應，有效達到安定化養生反應，提高該鋼渣的穩定性，俾利經後續加工處理後運用在不同領域上；是以，在整體安定化養生處理作業上，除能有效縮短安定化所需時間與提升安定化均勻度，同時更能有效降低產品不良率，達到資源再利用價值。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的明白。

參閱圖1，本發明鋼渣蒸氣養生安定化處理方法之一較佳實施例，其依包含有備料步驟1、堆料步驟2、安定化步驟3及出料步驟4等步驟；其中，該備料步驟1係備置有煉鋼製程後所產生的鋼渣；另，該堆料步驟2備具有一蒸氣坑21、一鏟料單元22及一噴水單元23，前述該蒸氣坑21可供該鏟料單元22將該備料步驟1之鋼渣堆入於內，且係採分層堆疊方式使該等鋼渣形成料堆，以使該料堆形成有複數鋼渣層，而在本實施例中，最終該每一鋼渣層堆料的厚度最佳為不超過2公尺設置，同時再配合該噴水單元23對該每一鋼渣層的噴灑，以針對該每一鋼渣層的該等鋼渣數量至少6%以上重量百比的水量同步進行噴水潤濕，使形成料堆之該每一鋼渣層的鋼渣與鋼渣間的表面與孔隙間完全受到水份的潤濕，如此不但可使該每一鋼渣層的該等鋼渣有效達到較佳的含水率外，同時亦不會有僅局部有過多水分且外滲，或者有局部之鋼渣無法受到水份的潤濕等受水率不完全之情事產生而影響後續作業進行，在本實施例中，該噴水單元23之噴水量係以該每一鋼渣層的該等鋼渣數量的6~8%重量百分比為較佳。

至於，該安定化步驟3備具有一與該蒸氣坑21連接之蒸氣產生單元31，其可針對該蒸氣坑21內進行高溫蒸氣的輸送，使該蒸氣產生單元31在適當的控制下將高溫蒸氣輸入至該蒸氣坑21中，藉由該高溫蒸氣針對該蒸氣坑21內之該等鋼渣層進行加熱，同時該等鋼渣在受到高溫蒸氣的加熱過程中，通過該等鋼渣之間具有傳導熱量的特性作用，以對滲入該等鋼渣之表面及孔隙上的水份進行加熱並誘發水蒸氣，使誘發的水蒸氣得以完全均勻通透至該每一鋼渣層的所有部位的該等鋼渣中，且通過水蒸氣與該等鋼渣形成均勻接觸而產生水合反應，並使該鋼渣中的游離氧化鈣因水蒸氣的加熱作用下而反應成氫氧化鈣，而使該鋼渣的膨脹反應達到提早發生，進而達到安定化養生反應作用，同時為能有效監測該高溫蒸氣輸入後，該每一鋼渣層料堆經受熱後之溫度反應程度，即在本實施例中，於該每一鋼渣層間設有複數溫度計24，以對該每一鋼渣層之料堆間的溫度進行量測，以利適當對該蒸氣產生單元31輸送的高溫蒸氣狀態進行調整控制，當然為有效防止輸入該蒸氣坑21中之高溫蒸氣外洩，因此可在完成該蒸氣坑21內之該等鋼渣層的堆料與噴水作業後，於該蒸氣坑21之入料口處設有一覆蓋件(圖中未示)，通過該覆蓋件的覆蓋可使輸入至該蒸氣坑21內的高溫蒸氣被擋掣於內，以防止外洩；最後，該出料步驟4係將上述步驟完成安定化所得之鋼渣，由該蒸氣坑21移出，俾經後續加工處理後供給在不同領域上運用。

參閱圖1，本實施例操作時，備置經煉鋼製程後所產生的鋼渣(即備料步驟1)，同時經由該鏟料單元22一一將該等鋼渣堆入於該蒸氣坑21內，並採分層堆疊方式在該蒸氣坑21中形成有複數鋼渣層的料堆形態，同時在該每一鋼渣層堆料後，位於該蒸氣坑21一側之該噴水單元23，便會同時配合進行適當水量的噴灑，以針對該每一鋼渣層之該等鋼渣數量至少6%以上重量百分比的水量，來同步對該每一鋼渣層的該等鋼渣進行噴水潤濕，如此可使料堆之該每一鋼渣層的該等鋼渣表面與粒料之間的孔隙皆因受到噴水作用而形成潤濕，同時再適時於該每一鋼渣層料堆間處間隔配合有複數該溫度計24的設置，並使該等溫度計可與外部之監視介面(圖中未示)連接，以利後續進行安定化作業時，通過該等溫度計24的測量，以將於該每一鋼渣層的料堆中所測量到的溫度上升變化予以顯示於上，且當在該蒸氣坑21內完成該等鋼渣層堆料後，再將該覆蓋件蓋合於該蒸氣坑21之入料口處，而後啟動該蒸氣產生單元31將產生之高溫蒸氣輸入至該蒸氣坑21內，通過該高溫蒸氣不斷輸入以提升該蒸氣坑21內的溫度，並使受到該高溫蒸氣之該等鋼渣產生加熱作用，同時透過該每一鋼渣層的該等鋼渣間具有傳導熱量的特性，可使該等鋼渣表面上的水份與孔隙處的水份形成加熱而誘發水蒸氣，以使該蒸氣坑21的溫度於短時間內達到高溫效果，藉此能使該每一鋼渣層的該等鋼渣均勻與誘發的水蒸氣接觸並產生水合反應，並使會造成該鋼渣產生膨脹反應的游離氧化鈣，更因水蒸氣作用而反應成氫氧化鈣，使該鋼渣的膨脹反應提早發生，藉此以避免該鋼渣後續可能發生之膨脹反應，使該等鋼渣完全達到安定化養生效果(即安定化步驟3)。

接續前述，而在進行安定化養生過程中，更可利用該等溫度計測量該等鋼渣料堆內層的溫度升溫變化所得之顯示，以適當對輸入於該蒸氣坑21中之高溫蒸氣的輸入量進行調整與控制，如此能縮短該鋼渣安定化養生之升溫所需時間，且完成安定化後便可移動該等鋼渣，俾經後續加工處理後供給在不同領域上運用(即出料步驟4)，有效使資源達到再利用之有效價值的使用；是以，本發明利用鋼渣分層堆料與逐層噴水產生濕潤特性，能有效解決料堆深處中之鋼渣不易安定化養生問題，進一步改善鋼渣安定化養生後的品質，同時可有效縮短安定化養生之升溫所需時間與提升鋼渣的穩定性，進而達到降低產品的不良率。

再者，為證實本發明上述步驟，確實能在整體安定化養生作業上，有效縮短安定化升溫時間，使該等鋼渣均勻達到安定化的表現，下面僅列舉二個實驗範例對照說明。

即實驗範例1及2為係採CNS15311粒料受水合作用之潛在膨脹試驗法進行測試，且本試驗範例材料用途為道路基底層，依施工綱要規範第02722章級配粒料基層與第02726章級配粒料底層規定，膨脹率不得大於0.5%，並各於該等鋼渣的堆料層中間設有6支溫度計，以測量該等鋼渣的內層所進行高溫蒸氣的溫度狀態，同時各別針對鋼渣料堆之9個點位進行採樣，在經由以本發明鋼渣蒸氣養生安定化處理方法及習知僅輸入高溫蒸氣處理後的鋼渣膨脹率安定化結果比較表：

表1：實驗範例1

習知	養生後膨脹率	左	中	右	本發明	養生後膨脹率	左	中	右
上	0.46%	0.56%	0.47%	上	0.32%	0.29%	0.28%
中	0.65%	0.52%	0.51%	中	0.25%	0.15%	0.30%
下	0.56%	0.59%	0.56%	下	0.32%	0.21%	0.22%
平均	0.54%	平均	0.26%
註：實驗範例原始膨脹率3.49%	註：實驗範例原始膨脹率3.77%

由表1對照結果顯示，習知在9個採樣點中有7個採樣點大於0.5%，僅2個採樣點小於0.5%，即9個採樣點平均值為0.54%，即為不符合施工綱要規範的規定，同時再參照圖2為習知對該每一鋼渣層噴水之溫度與時間關係表比較可清楚得知，習知各溫度測點從常溫升溫至100度所需時間介於6至12小時；反觀，以本發明在9個採樣點中皆是小於0.5%，且9個採樣點平均值為0.26%，而再參照圖3為本發明對該每一鋼渣層噴水後之溫度與時間關係表，由關係表顯示可得知，該等鋼渣層噴水後各測點的升溫時間均有大幅縮短並集中的趨勢，且約6小時內各溫度測點皆能從常溫完全升溫至100度，即相較於習知明顯改善各點的安定化均勻度，並有效縮短養生安定所需時間。

表2：實驗範例2

習知	養生後膨脹率	左	中	右	本發明	養生後膨脹率	左	中	右
上	0.41%	0.40%	0.51%	上	0.38%	0.41%	0.35%
中	0.70%	0.45%	0.65%	中	0.41%	0.41%	0.46%
下	0.69%	0.69%	0.49%	下	0.19%	0.49%	0.33%
平均	0.54%	平均	0.38%
註：實驗範例原始膨脹率3.39%	註：實驗範例原始膨脹率2.85%

由表2對照結果顯示，習知在9個採樣點中則是有5個採樣點大於0.5%，4個採樣點小於0.5%，即9個採樣點平均值為0.54%，即為不符合施工綱要規範的規定，同時再參照圖4為習知為對該每一鋼渣層噴水之溫度與時間關係表比較可清楚得知，習知各點達100度的時間差異極大，即最短3小時，最長需要12小時以上；反觀，以本發明在9個採樣點中皆是低於0.5%，且9個採樣點平均值為0.38%，即符合在施工綱要規範的規定內，而再參照圖5為本發明對該每一鋼渣層噴水後之溫度與時間關係表，由關係表顯示可得知，該每一鋼渣層噴水後各測點的升溫時間均有大幅縮點並集中的趨勢，同樣也約6小時內各溫度測點皆能從常溫完全升溫至100度，即相較於習知明顯改善各點的安定化均勻度，與有效提升養生安定後品質。

歸納前述，本發明鋼渣蒸氣養生安定化處理方法，即主要係於在堆料步驟中，將鋼渣以分層方式於蒸氣坑中形成有複數鋼渣層的料堆，同時以該每一鋼渣層的鋼渣數量至少6%以上重量百分比的水量進行同步噴水，以使每一鋼渣層的鋼渣表面與粒料之間的孔隙皆因水份作用而形成潤濕，俾利後續於該蒸氣坑中進行高溫蒸氣輸入後，利用該鋼渣與鋼渣間具有傳導熱量效用，使該高溫蒸氣得以對該等鋼渣上的水份進行加熱而誘發水蒸氣，促使鋼渣中的游離氧化鈣等因誘發的水蒸氣而反應成氫氧化鈣，有效達到養生安定化反應，以避免該鋼渣後續可能發生之膨脹反應，同時再適時於每一鋼渣層料堆間處設有複數之溫度計的配合，以對該鋼渣料堆內層進行溫度狀態的測量，不但能縮短該鋼渣安定化養生升溫所需時間，以及降低產品不良率，提升資源達到再利用之有效價值的使用。

惟以上所述者，僅為說明本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

(本發明) 1:備料步驟 2:堆料步驟 3:安定化步驟 4:出料步驟 21:蒸氣坑 22:鏟料單元 23:噴水單元 24:溫度計 31:蒸氣產生單元

圖1是本發明一較佳實施例之流程圖。圖2及圖3是實驗範例1之本發明與習知之料堆各測點的溫度與時間趨勢比對表。圖4及圖5是實驗範例2之本發明與習知之料堆各測點的溫度與時間趨勢比對表。

1:備料步驟

2:堆料步驟

3:安定化步驟

4:出料步驟

21:蒸氣坑

22:鏟料單元

23:噴水單元

24:溫度計

31:蒸氣產生單元

Claims

一種鋼渣蒸氣養生安定化處理方法，其依序包含有：一備料步驟，備置有經煉鋼製程後所產生的鋼渣；一堆料步驟，備具有一蒸氣坑、一鏟料單元及一噴水單元，其中，該蒸氣坑恰可供該鏟料單元將該等鋼渣堆入，且該等鋼渣係採分層堆疊方式形成料堆，以使該料堆形成有複數鋼渣層，且該每一鋼渣層堆料後，再配合該噴水單元噴灑，以針對該每一鋼渣層的鋼渣數量至少6%以上重量百分比的水量同步進行噴水潤濕，且使該每一鋼渣層之該等鋼渣完全受到水的潤濕；一安定化步驟，其備具有一與該蒸氣坑連接之蒸氣產生單元，可針對該蒸氣坑內進行高溫蒸氣輸送，且該高溫蒸氣針對該料堆進行安定化養生外，利用該等鋼渣之間傳導熱量的特性，並配合高溫蒸氣以對滲入鋼渣表面及孔隙上的水進行加熱並誘發水蒸氣，且通過水蒸氣與每一鋼渣層的該等鋼渣形成均勻接觸而產生水合反應，並使鋼渣中的游離氧化鈣因水蒸氣而反應成氫氧化鈣，使鋼渣的膨脹反應提早發生，有效達到安定化養生反應作業；以及一出料步驟，係將經養生安定化所得之鋼渣，由該蒸氣坑移出，俾利經後續加工處理後運用在不同領域上。
根據請求項1所述鋼渣蒸氣養生安定化處理方法，其中，該每一鋼渣層堆料厚度最佳為2公尺設置。
根據請求項1所述鋼渣蒸氣養生安定化處理方法，其中，該每一鋼渣層間設有複數溫度計，以對該每一鋼渣層間的溫度狀態進行測量。
根據請求項1所述鋼渣蒸氣養生安定化處理方法，其中，該噴水單元所噴之水量係以該每一鋼渣層的該等鋼渣數量的6~8%重量百分比為較佳。