TWI827233B - 轉爐石的安定化處理之評估方法 - Google Patents
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Abstract
一種轉爐石的安定化處理之評估方法，包括以下步驟：對轉爐石原渣料堆進行取樣以得到具有第一粒徑的第一轉爐石原渣料和具有第二粒徑的一第二轉爐石原渣料；將第一轉爐石原渣料和第二轉爐石原渣料進行混合；將混合之第一轉爐石原渣料與第二轉爐石原渣料進行成型處理以形成試體；將試體浸泡在熱水，直到試體不再膨脹為止；測量試體的膨脹率，並根據試體的膨脹率判斷轉爐石原渣料堆進行安定化處理之後的膨脹率是否小於0.50%。
Description
本發明係關於轉爐石的技術領域，特別是關於一種轉爐石的安定化處理的評估方法。
轉爐石是煉鋼過程所產生的副產物。在煉鋼過程中，為除去鐵砂礦石雜質，通常會加入石灰石及白雲石等石材當助熔劑，而在助熔過程中所產生的爐碴，就是轉爐石。轉爐石具有耐磨及高硬度等特性，可作為道路鋪面、工程填方及海事工程等材料。然而，由於轉爐石含有游離氧化鈣（f-CaO）和/或游離鎂（f-MgO），導致遇水會發生體積膨脹的問題，使得資源化受阻。因此，煉鋼後所產生的轉爐石還需要進一步進行處理將轉爐石安定化之後，才能作為其他工程材料再利用。
目前常用的安定化方法有六種，分別是：（1）高壓或常壓蒸氣養生法；（2）冷態常壓蒸氣養生法；（3）HK水淬粒化法；（4）悶罐法；（5）滾筒法；（6）熱渣改質法。其中，蒸氣養生主要是將轉爐石表面的游離氧化鈣與水反應形成不膨脹的氫氧化鈣（Ca(OH)
2），安定化後的轉爐石要經過CNS15311（粒料受水和作用之潛在膨脹試驗法）的檢驗，且檢驗後的膨脹率必須小於0.50%，才能作為道路基底層的材料使用。
目前習知的粒料受水和作用之潛在膨脹試驗法（CNS15311）的做法，是將轉爐石原料過篩成小於19毫米的四種級距（3/4-1/2’’、1/2-3/8’’、3/8-#4號、＜#4號(4.75毫米)粒徑），再依比例配成7公斤，依照CNS11777夯實之最大乾密度調整最佳含水率，將前述轉爐石分成3次夯壓製成夯實試體。為了加速水和作用，試體必須進入溫度70 ± 3∘之熱水中連續至少7天。利用這種標準方法，每次的膨脹率分析從製備樣品到完成分析，至少需要10天以上的工作時程。由於轉爐石的蒸氣養生完成時程約7天，再經過10天的取樣分析膨脹率，則至少需要17天才能得知轉爐石的安定化是否成功（亦即，膨脹率小於0.50%），若膨脹率無法小於0.50%，則還需要再進一步處理，直到膨脹率小於0.50%，整個過程是相當耗費時間跟人力。
因此，如何能有效地評估轉爐石原料安定化後的結果，乃此領域技術人員所關心的議題。
本發明之一目的在於提供一種轉爐石的安定化處理之評估方法，以有效評估和預測轉爐石原料進行安定化處理後的膨脹率，從而能對評估安定化會失敗的該批轉爐石原料不進行安定化處理，以節省不必要的工作時程和人力。
為達上述之目的，本發明提供一種轉爐石的安定化處理之評估方法，包括以下步驟。（a）對一轉爐石原渣料堆進行取樣以得到具有一第一粒徑的一第一轉爐石原渣料和具有一第二粒徑的一第二轉爐石原渣料；（b）將該第一轉爐石原渣料和該第二轉爐石原渣料進行混合；（c）將混合之該第一轉爐石原渣料與該第二轉爐石原渣料進行成型處理以形成一試體；（d）將該試體浸泡在熱水，直到該試體不再膨脹為止；以及（e）測量該試體的膨脹率，並根據該試體的膨脹率判斷該轉爐石原渣料堆進行安定化處理之後的膨脹率是否小於0.50%。
根據本發明的一些實施例，步驟（e）包括：（e1）當該試體的膨脹率小於35%，則評估該轉爐石原渣料堆進行安定化處理後的膨脹率會小於0.50%。
根據本發明的一些實施例，步驟（e）還包括：（e2）當該試體的膨脹率大於等於35%，則評估該轉爐石原渣料堆進行安定化處理後的膨脹率無法小於0.50%。
根據本發明的一些實施例，其中，19毫米 ＞ 該第一粒徑 ≥ 4.75毫米，及4.75毫米 ＞ 該第二粒徑 ＞ 0毫米。
根據本發明的一些實施例，該第一轉爐石原渣料和該第二轉爐石原渣料的重量皆為300公克。
根據本發明的一些實施例，步驟（c）包括：（c1）將混合之該第一轉爐石原渣料與該第二轉爐石原渣料進行細磨；（c2）於細磨後的該第一轉爐石原渣料與該第二轉爐石原渣料中取出具有一第三粒徑的一第三轉爐石原渣料；以及（c3）將該第三轉爐石原渣料進行成型處理以形成該試體。
根據本發明的一些實施例，其中，104微米 ＞ 該第三粒徑 ＞ 0微米。
根據本發明的一些實施例，該試體的直徑係40毫米、高度係7厘米、重量係400公克。
根據本發明的一些實施例，該熱水的溫度係80∘。
根據本發明的一些實施例，該安定化處理係冷態常壓蒸氣養生法。
透過上述的轉爐石的安定化處理之評估方法，在短時間內便可大略評估出該批轉爐石原料經過安定化處理後的膨脹率是否會小於0.50%，若評估出該批轉爐石原料經過安定化處理後的膨脹率可能會大於等於0.50%，便可讓該批次的轉爐石原料不進行安定化處理，以省去不必要的時間和人力，大大地提升轉爐石安定化的成功率和效率。
為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
請參照第1圖，第1圖是根據本發明一實施例繪示的一種轉爐石的安定化處理之評估方法100的流程圖。在本實施例中，安定化處理係冷態常壓蒸氣養生法。一般來說，轉爐石原料經過蒸氣養生法需要約7天的工作時間以完成安定化（亦即，讓轉爐石裡的大部分氧化鈣與水反應形成氫氧化鈣），然後再經過10天的取樣分析膨脹率，則至少需要17天才能得知轉爐石進行蒸氣養生法後的膨脹率是否小於0.50%，膨脹率小於0.50%的轉爐石才能成為用於道路基層的材料；若膨脹率大於等於0.50%的轉爐石則必須再繼續進行安定化處理直到膨脹率小於0.50%。然而，透過本發明所提出的轉爐石的安定化處理之評估方法100，則可在不到1天的時間便可大略評估出該批轉爐石原料經過蒸氣養生法後的膨脹率是否會小於0.50%，若評估出該批轉爐石原料經過蒸氣養生法後的膨脹率可能會大於等於0.50%，便可讓該批次的轉爐石原料不進行安定化處理，以省去不必要的時間和人力，大大地提升轉爐石安定化的成功率和效率。
如第1圖所示，首先，在步驟S110中，對轉爐石原渣料堆進行取樣以得到具有第一粒徑的第一轉爐石原渣料和具有第二粒徑的第二轉爐石原渣料。一般來說，煉鋼廠每天產出的轉爐石約140爐次，每個爐次約25噸轉爐石原渣料，且鋼種複雜。在本實施例中，煉鋼廠所產出的轉爐石原渣料堆為一般冷態轉爐石，屬於常態性非均質，並無法進行源頭分類並根據特性分開堆存，因此每個批次的轉爐石原渣料堆皆為大混料的型態，也就是轉爐石原渣料堆裡的轉爐石成分與特性變異很大。因此，在每個爐次所產生的原渣料堆中，根據不同的粒料範圍分別取出第一轉爐石原渣料和第二轉爐石原渣料。在本實施例中，煉鋼廠所產出的轉爐石原渣料因經過倒渣、水坑冷卻、運輸出渣到粗破碎等過程，因此轉爐石原渣料的粒徑一般都小於19毫米。因此，先對轉爐石原渣料堆中至少十個位置進行取樣，並利用#4號篩（4.75毫米）對取樣的原渣料進行過篩以得到具有第一粒徑的第一轉爐石原渣料和具有第二粒徑的第二轉爐石原渣料，其中，19毫米 ＞ 第一粒徑 ≥ 4.75毫米，及4.75毫米 ＞ 第二粒徑 ＞ 0毫米。由於根據過往煉鋼廠的經驗，產出的轉爐石原渣料中的粗粒料（粒徑 ≥ 4.75毫米）跟細粒料（粒徑 ＜ 4.75毫米）約各佔50%，因此本發明便依此為依據將取樣的轉爐石原渣料同樣分成粗粒料（亦即，第一轉爐石原渣料）跟細粒料（亦即，第二轉爐石原渣料），以符合常態轉爐石原料的比例，進而增加評估的準確性。在一實施例中，第一轉爐石原渣料跟第二轉爐石原渣料的重量皆為約300公克，但本發明並不以此為限。
接著，在步驟S130中，將第一轉爐石原渣料和第二轉爐石原渣料進行混合。然後，進行步驟S150，將混合之第一轉爐石原渣料與第二轉爐石原渣料進行成型處理以形成試體。在一些實施例中，步驟S150可包括以下步驟：將混合之第一轉爐石原渣料與第二轉爐石原渣料進行細磨；於細磨後的第一轉爐石原渣料與第二轉爐石原渣料中取出具有一第三粒徑的第三轉爐石原渣料；以及將第三轉爐石原渣料進行成型處理以形成試體。
具體來說，在形成待檢驗的試體之前將混合之具有第一粒徑（粒徑≥ 4.75毫米）的第一轉爐石原渣料和具有第二粒徑（粒徑＜ 4.75毫米）的第二轉爐石原渣料先進行細磨處理，再利用#104號篩（104微米）對經細磨的轉爐石原渣料進行過篩以得到具有第三粒徑（亦即，粒徑＜ 104微米）的第三轉爐石原渣料，由於第三轉爐石原渣料的粒徑已經很小，可增加水和速度，有助於加速之後加熱膨脹的時間，增加評估的效率。
在一些實施例中，第三轉爐石原渣料的重量可為約400公克，但本發明並不以此為限。在一些實施例中，成型處理的壓力約為6400公斤力（kgf），成型後的試體的直徑可約為50毫米、高度約為7厘米，但本發明並不以此為限。
接著，在步驟S170中，將試體浸泡在熱水，直到試體不再膨脹為止。在一些實施例中，熱水的溫度係80∘。由於在浸泡熱水前已對轉爐石原渣料進行細磨處理，因此膨脹反應可在2至8小時內完成。相較於CNS15311需要10天的膨脹率分析，可大大地縮減整個評估的時間。
接著，進行步驟S190，測量試體的膨脹率，並根據試體的膨脹率判斷轉爐石原渣料堆進行蒸氣養生安定化後的膨脹率是否小於0.50%。在一些實施例中，步驟S190可包括以下步驟：當該試體的膨脹率小於35%，則評估該轉爐石原渣料堆進行安定化處理後的膨脹率會小於0.50%；當該試體的膨脹率大於等於35%，則評估該轉爐石原渣料堆進行安定化處理後的膨脹率無法小於0.50%。
如先前所述，CNS15311評估合格的安定化轉爐石的膨脹率必須小於0.50%。因此在本發明中，透過多組實驗和比對，可從試體的膨脹率看出該轉爐石原渣料堆進行安定化處理後的膨脹率是否為小於0.50%。請參考表一，表一是本發明根據多個爐次的轉爐石原渣料進行安定化處理（亦即，常壓蒸氣養生法）和其試體進行本發明的評估方法100的實驗結果。從表一可發現當前述之試體在80∘的熱水中的膨脹率小於35%的情況下，則對應該試體的轉爐石原渣料在經過常壓蒸氣養生法後的膨脹率幾乎都可以小於0.50%。因此，便可利用試體的膨脹率之結果來評估對應該試體的轉爐石原渣料在經過安定化處理後的膨脹率，若試體的膨脹率大於等於35%，則對應該試體的轉爐石原渣料經過安定化處理會失敗的可能性則會很高，因此便可不對該批次的轉爐石原料進行安定化處理，以省去不必要的時間和人力；相對地，若試體的膨脹率小於等於35%，則該該批次的轉爐石原料便可進行安定化處理，以達到資源再利用的效果。
表一
| 原渣料 CNS1311 (%) | 試體 膨脹率 (%) | 預測安定化處理是否成功 | 安定化處理後的膨脹率(%) | 實際安定化處理是否成功 | |
| 樣品1 | 2.4 | 12.79 | 成功 | 0.33 | 成功 |
| 樣品2 | 4.83 | 29.17 | 成功 | 0.39 | 成功 |
| 樣品3 | 4.64 | 22.31 | 成功 | 0.48 | 成功 |
| 樣品4 | 2.8 | 32.77 | 成功 | 0.48 | 成功 |
| 樣品5 | 3.77 | 28.30 | 成功 | 0.26 | 成功 |
| 樣品6 | 2.85 | 17.55 | 成功 | 0.38 | 成功 |
| 樣品7 | 2.46 | 21.73 | 成功 | 0.43 | 成功 |
| 樣品8 | 3.34 | 30.91 | 成功 | 0.44 | 成功 |
| 樣品9 | 5.35 | 45.39 | 失敗 | 0.85 | 失敗 |
| 樣品10 | 4.61 | 38.3 | 失敗 | 0.59 | 失敗 |
雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。
100:轉爐石的安定化處理之評估方法
S110、S130、S150、S170 、S190:步驟
第1圖是根據本發明一實施例繪示的一種轉爐石的安定化處理之評估方法的流程圖。
100:轉爐石的安定化處理之評估方法
S110、S130、S150、S170、S190:步驟
Claims (10)
- 一種轉爐石的安定化處理之評估方法，包括：(a)對一轉爐石原渣料堆進行取樣以得到具有一第一粒徑的一第一轉爐石原渣料和具有一第二粒徑的一第二轉爐石原渣料；(b)將該第一轉爐石原渣料和該第二轉爐石原渣料進行混合；(c)將混合之該第一轉爐石原渣料與該第二轉爐石原渣料進行成型處理以形成一試體；(d)將該試體浸泡在熱水，直到該試體不再膨脹為止；以及(e)測量該試體的膨脹率，並根據該試體的膨脹率判斷該轉爐石原渣料堆進行安定化處理之後的膨脹率是否小於0.50%。
- 如請求項1所述的轉爐石的安定化處理之評估方法，其中步驟(e)包括：(e1)當該試體的膨脹率小於35%，則評估該轉爐石原渣料堆進行該安定化處理後的膨脹率會小於0.50%。
- 如請求項1所述的轉爐石的安定化處理之評估方法，其中步驟(e)還包括：(e2)當該試體的膨脹率大於等於35%，則評估該轉爐石原渣料堆進行該安定化處理後的膨脹率無法小於0.50%。
- 如請求項1所述的轉爐石的安定化處理之評估方法，其中19毫米>該第一粒徑4.75毫米，及4.75毫米>該第二粒徑>0毫米。
- 如請求項1所述的轉爐石的安定化處理之評估方法，其中該第一轉爐石原渣料和該第二轉爐石原渣料的重量皆為300公克。
- 如請求項1所述的轉爐石的安定化處理之評估方法，其中步驟(c)包括：(c1)將混合之該第一轉爐石原渣料與該第二轉爐石原渣料進行細磨；(c2)於細磨後的該第一轉爐石原渣料與該第二轉爐石原渣料中取出具有一第三粒徑的一第三轉爐石原渣料；以及(c3)將該第三轉爐石原渣料進行成型處理以形成該試體。
- 如請求項6所述的轉爐石的安定化處理之評估方法，其中104微米>該第三粒徑>0微米。
- 如請求項1所述的轉爐石的安定化處理之評估方法，其中該試體的直徑係40毫米、高度係7厘米、重量係400公克。
- 如請求項1所述的轉爐石的安定化處理之評估方法，其中該熱水的溫度係80°。
- 如請求項1所述的轉爐石的安定化處理之評估方法，其中該安定化處理係冷態常壓蒸氣養生法。
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202411433A (zh) | 2024-03-16 |
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