一種提高鋼渣水化活性的方法
【專利摘要】一種提高鋼渣水化活性的方法，利用粉磨設(shè)備將鋼渣加工成鋼渣粉，然后利用重力、磁力或者靜電場分選出其中的RO相；本發(fā)明的另一種方法，可以組合分選出RO相。本發(fā)明通過分選RO相來提高鋼渣的水化活性，過程中不會改變鋼渣活性礦物特性。原鋼渣粉、分選RO相后鋼渣粉，粉磨到相同粒度水平，以鋼渣粉∶礦渣粉∶石膏粉=35∶60∶5的比例配制成水泥，分選RO相鋼渣粉配制水泥的終凝時間縮短5.5小時，28天抗壓強(qiáng)度提高8.5MPa。采用組合分選方式，可以使活性鋼渣粉產(chǎn)品中RO相含量降低到5%以下，而RO相產(chǎn)品的純度提高到90%以上。因此本發(fā)明可提高鋼渣的水化活性，分選后得到的鋼渣為作為膠凝性礦物含量較高的建材原料。
【專利說明】一種提高鋼渣水化活性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼渣處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種提高鋼渣水化活性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼渣是煉鋼過程產(chǎn)生的廢渣，中國2011年粗鋼產(chǎn)量達(dá)到68 388.3萬t，鋼渣產(chǎn)生量約10 942.1萬t，2010年鋼渣綜合利用率僅為21%。鋼渣含有硅酸鹽水泥熟料的膠凝性礦物:阿利特(A礦)、貝利特(B礦)、鐵鋁酸鹽，能用作水泥混合材或水泥生料原料。鋼渣還含有約30%R0相(二價金屬氧化物固溶體)惰性礦物，過多摻入鋼渣影響水泥的早期性能?，F(xiàn)有的鋼渣改性方法:1)強(qiáng)化粉磨的機(jī)械力活化、蒸氣養(yǎng)護(hù)、加激發(fā)劑的化學(xué)活化。這需要額外的能耗或激發(fā)劑，僅僅是強(qiáng)化或加速鋼渣中膠凝性礦物的水化，而對占鋼渣中約30%的RO相幾乎沒有作用，因此該方法只能有限地改善鋼渣或鋼渣水泥的性能，不能從根本上克服鋼渣活性低的缺陷。2)鋼渣高溫重構(gòu)技術(shù)。排渣時向熔融態(tài)鋼渣中加入組分調(diào)節(jié)料，使兩者發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以生成活性礦物。實施該技術(shù)不僅影響煉鋼生產(chǎn)，而且固、液組分混合不均勻，盛渣容器邊角殘留未反應(yīng)的粉料。鋼渣中RO相在高溫重構(gòu)過程中或保留原來的結(jié)構(gòu)，或轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌亩栊缘V物-鎂鐵尖晶石(MgFe2O4),甚至分解出危害水泥安定性的方鎂石，而不能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚缘V物來改善鋼渣的活性，鋼渣28d活性指數(shù)僅提高4%-8%?？傊?，現(xiàn)有提高鋼渣水化活性技術(shù)，沒有涉及到處理鋼渣中30%的RO相惰性礦物，不能從根本上解決鋼渣水化活性低的問題，要使鋼渣作為性能穩(wěn)定和具有良好膠凝性的混合材而大規(guī)模應(yīng)用，必須開發(fā)一種新的鋼渣處理技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種提高鋼渣水化活性的方法，將RO相從鋼渣中分選出來，從而提高鋼渣的水化活性，分選后得到的鋼渣作為膠凝性礦物含量較高的建材原料。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種提高鋼渣水化活性的方法，利用粉磨設(shè)備將鋼渣加工成鋼渣粉，然后利用重力、磁力或者靜電場分選出其中的RO相。
[0006]所述鋼渣粉的顆粒粒度小于65 μ m。
[0007]所述利用重力分選是在分散介質(zhì)中將鋼渣粉按粒度分級，切割粒徑為r，30 μ m< r < 45 μ m,大于r的為粗粒級，即RO相產(chǎn)品；小于r的為細(xì)粒級，即活性鋼洛粉產(chǎn)品。
[0008]所述利用重力分選是在分散介質(zhì)中將鋼渣粉按照密度分級，RO相密度4.0-
4.5g/cm3，伴生礦物密度< 3.28g/cm3，重組分即為RO相產(chǎn)品，輕組分即為活性鋼渣粉產(chǎn)品。
[0009]所述利用重力·分選是將鋼渣粉在重力場和離心場中按沉降速率大小不同分級，鋼渣粉顆粒在重力場中的沉降末速率U1 = d2(ps-p)g/(18y)，鋼渣粉顆粒在離心場中的沉降末速率U2 = d2 (Ps-P) ω2/(18μ)。式中:d為顆粒粒徑；PS、P分別為顆粒、空氣密度；μ為空氣黏度；ω為顆粒在離心場運(yùn)動角速率；r為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動半徑；g為重力加速度。RO相組分密度和粒度大，而伴生礦物密度和粒度小，則沉降速率大的物料為RO相產(chǎn)品，沉降速率小的物料為活性鋼渣粉產(chǎn)品。
[0010]所述利用磁力分選是在背景磁感應(yīng)強(qiáng)度約為0.774T的中磁場中進(jìn)行分選，磁性精礦為RO相產(chǎn)品，非磁性的尾礦為活性鋼渣粉產(chǎn)品。
[0011]所述利用靜電場分選是在電勢為一15?一18kV的高壓靜電選礦機(jī)中進(jìn)行分離，導(dǎo)體礦物即為RO相產(chǎn)品，非導(dǎo)體礦物即為活性鋼渣粉產(chǎn)品。
[0012]更佳地，一種提高鋼渣水化活性的方法，利用粉磨設(shè)備將鋼渣加工成鋼渣粉，將鋼渣粉進(jìn)行重力分選，所得的活性鋼渣粉經(jīng)過磁力分選得到終活性鋼渣粉產(chǎn)品；磁力分選獲得的RO相與重力分選獲得的RO相，選擇如下兩種分選方法之一進(jìn)行提純:
[0013]方法1，將混合的RO相物料利用靜電場分選得到終RO相產(chǎn)品，并將所得的活性鋼渣粉返回到鋼渣粉原料，再次進(jìn)行分選；
[0014]方法2，將混合的RO相物料進(jìn)行二段粉磨，然后再經(jīng)過磁力分選得到終RO相產(chǎn)品，并將所得的活性鋼渣粉返回到鋼渣粉原料，再次進(jìn)行分選。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0016](I)本發(fā)明首次提出通過分選RO相來提高鋼渣的水化活性，通過實驗證明，原鋼渣粉、分選RO相后鋼渣粉，粉磨到相同粒度水平，以鋼渣粉:礦渣粉:石膏粉=35:60:5的比例配制成水泥，分選RO相鋼渣粉配制水泥的終凝時間縮短5.5小時，28天抗壓強(qiáng)度提高
8.5MPa0
[0017](2)本發(fā)明利用鋼渣中RO相與伴生礦物物理性質(zhì)或物理化學(xué)性質(zhì)的差異將其分選出來，過程中不會改變鋼 渣活性礦物特性，能夠保證分選效果。
[0018](3)經(jīng)過粉磨制得的鋼渣粉，用機(jī)械篩分分級，細(xì)組分中RO相含量由原鋼渣中的28.85%，降到20%以下；在重介質(zhì)溶液中分離，輕組分中RO相含量降低到24%以下；用渦流選粉機(jī)和袋式分離器組合，最細(xì)組分中RO相的含量可降低到9%以下。
[0019](4) RO相含量為28.85%的鋼渣粉，用中等磁場強(qiáng)度磁選機(jī)分選,非磁性產(chǎn)品中RO相降低到15%以下；若將鋼渣粉經(jīng)過900°C氧化焙燒，非磁性產(chǎn)品中RO相含量降低到8%以下。RO相含量為28.85%的鋼渣粉，用高壓靜電選礦機(jī)分選，非導(dǎo)體礦物中RO相含量降低到20%以下。
[0020](5)將上述3種分選方式有效組合，可以使活性鋼渣粉產(chǎn)品中RO相含量降低到5%以下，而RO相產(chǎn)品的純度提高到90%以上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明方法示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。
[0023]實施例一
[0024]一種提高鋼渣水化活性的方法，利用粉磨設(shè)備將鋼渣加工成鋼渣粉，然后利用重力分選出其中的RO相，具體過程如下:
[0025]將原鋼渣經(jīng)過棒磨機(jī)破碎到5mm以下，選除物料中剝離的金屬鐵后，在盤式磨或立式輥磨中粉磨，鋼渣粉粒度小于65 μ m,使RO相單體礦物解離度達(dá)到80%以上。鋼渣粉經(jīng)過磁力除鐵器剔除粉磨解離的金屬鐵顆粒，將鋼渣粉分散在惰性液體介質(zhì)中或空氣介質(zhì)中，用篩孔尺寸約為30 μ m?45 μ m的篩子篩分。篩上的粗粒級產(chǎn)品為RO相產(chǎn)品；篩下的細(xì)粒級產(chǎn)品為活性鋼渣粉產(chǎn)品。
[0026]實施例二
[0027]—種提高鋼渣水化活性的方法，利用粉磨設(shè)備將鋼渣加工成鋼渣粉，然后利用重力分選出其中的RO相，具體過程如下:
[0028]將原鋼渣經(jīng)過棒磨機(jī)破碎到5mm以下，選除物料中剝離的金屬鐵后，在盤式磨或立式輥磨中粉磨，鋼渣粉粒度小于65 μ m,使RO相單體礦物解離度達(dá)到80%以上。鋼渣粉經(jīng)過磁力除鐵器剔除粉磨解離的金屬鐵顆粒，將鋼渣粉分散在重液(如二碘甲烷，密度3.32g/cm3等)或重懸浮液(高密度的固體顆粒和水構(gòu)成的固液兩相分散體系，如硅鐵或磁鐵礦與水構(gòu)成的兩相分散體系，混合密度約為3.32g/cm3)。鋼渣粉在重液或重懸浮液中上浮的組分為輕組分(密度< 3.32g/cm3),即活性鋼渣粉產(chǎn)品；在重液或重懸浮液中沉降的組分為重組分(密度≥3.32g/cm3),即RO相產(chǎn)品。
[0029]或者，可以在空氣介質(zhì)中分散并一定水平速度拋落，顆粒在重力作用下沉降，顆粒密度不同降落點離拋落點的距離不同。距離近的物料為重組分(密度≥3.32g/cm3),即RO相產(chǎn)品；距離遠(yuǎn)的物料為輕組分(密度≤3.32g/cm3),即活性鋼渣粉產(chǎn)品。
[0030]實施例三
[0031]一種提高鋼渣水化活性的方法，利用粉磨設(shè)備將鋼渣加工成鋼渣粉，然后利用重力分選出其中的RO相，利用重力分選是將鋼渣粉在重力場和離心場中按沉降速率大小不同分級，鋼渣粉顆粒在重力場中的沉降末速率U1 = d2(ps-p)g/(18 μ )，鋼渣粉顆粒在離心場中的沉降末速率U2 = d2 (ps-p) ω2/(18μ)0式中:d為顆粒粒徑；PS、P分別為顆粒、空氣密度；μ為空氣黏度；ω為顆粒在離心場運(yùn)動角速率；r為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動半徑#為重力加速度。RO相組分密度和粒度大，而伴生礦物密度和粒度小，則沉降速率大的為RO相產(chǎn)品，沉降速率小的為活性鋼渣粉產(chǎn)品。具體過程如下:
[0032]將原鋼渣經(jīng)過棒磨機(jī)破碎到5mm以下，選除物料中剝離的金屬鐵后，在盤式磨或立式輥磨中粉磨，鋼渣粉粒度小于65 μ m,使RO相單體礦物解離度達(dá)到80%以上。鋼渣粉經(jīng)過磁力除鐵器剔除粉磨解離的金屬鐵顆粒，然后在空氣介質(zhì)中將鋼渣粉按粒度分級，由旋風(fēng)筒分離器和袋式收塵器組成的分離收集系統(tǒng)。將旋風(fēng)筒分離器分選的切割粒徑約為30 μ m,其收集的粗粒級物料為RO相產(chǎn)品，在袋式收塵器收集的細(xì)粒級物料為活性鋼渣粉
[0033]沉降速率大小與顆粒粒徑、密度、離心角速率、半徑等因素有關(guān)，即取決于鋼渣粉的顆粒特征和分選設(shè)備的結(jié)構(gòu)特征。
[0034]實施例四
[0035]一種提高鋼渣水化活性的方法，利用粉磨設(shè)備將鋼渣加工成鋼渣粉，然后利用磁力分選出其中的RO相，具體過程如下:
[0036]利用選擇性粉磨作用強(qiáng)的粉磨設(shè)備制備鋼渣粉，鋼渣粉粒度小于65 μ m,使RO相單體礦物解離度達(dá)到80%以上。因為RO相的比磁化率(0.6?4.6) X 10_5m3/kg，基本屬于中磁性礦物，而伴生礦物的比磁化率(0.005?0.015) X 10_5m3/kg,屬于典型的非磁性礦物。兩類礦物在磁場中受到的比磁力不同，在中等磁場強(qiáng)度(背景磁感應(yīng)強(qiáng)度約為0.774T)的磁場中能進(jìn)行分選，磁性精礦為RO相產(chǎn)品，非磁性的尾礦為活性鋼渣粉產(chǎn)品。
[0037]實施例五
[0038]一種提高鋼渣水化活性的方法，利用粉磨設(shè)備將鋼渣加工成鋼渣粉，然后利用靜電場分選出其中的RO相，具體過程如下:
[0039]將原鋼渣經(jīng)過棒磨機(jī)破碎到5mm以下，選除物料中剝離的金屬鐵后，在盤式磨或立式輥磨中粉磨制備鋼渣粉，鋼渣粉粒度小于65 μ m,使RO相單體礦物解離度達(dá)到80%以上。
[0040]由于RO相的礦物電阻為(3.02X IO5?2.61 X IO6) Ω，為導(dǎo)體礦物或中等導(dǎo)體礦物，伴生礦物的礦物電阻約為1.09 X IO9 Ω，為非導(dǎo)體礦物，兩類礦物的礦物電阻相差約3個數(shù)量級，在電勢為一 15?一 18kV的高壓靜電選礦機(jī)中能進(jìn)行分離。導(dǎo)體礦物即為RO相產(chǎn)品，非導(dǎo)體礦物即為活性鋼渣粉產(chǎn)品。
[0041]實施例六
[0042]如圖1所示，一種提高鋼渣水化活性的方法，利用粉磨設(shè)備將鋼渣加工成鋼渣粉，將原鋼渣經(jīng)過棒磨機(jī)破碎到5_以下，選除物料中剝離的金屬鐵后，在盤式磨或立式輥磨中粉磨設(shè)備制備鋼渣粉，鋼渣粉粒度小于65 μ m,使RO相單體礦物解離度達(dá)到80%以上。
[0043]將鋼渣粉進(jìn)行重力分選(粒度分級或者密度分級或者沉降分級)，所得的活性鋼渣經(jīng)過磁力分選得到終活性鋼渣粉產(chǎn)品。磁力分選獲得的RO相與重選獲得的RO相，選擇如下兩種分選方法之一進(jìn)行提純:
[0044]方法1，將混合.的RO相物料利用靜電場分選得到終RO相產(chǎn)品，并將所得的活性鋼渣粉返回到鋼渣粉原料，再次進(jìn)行分選；
[0045]方法2，將混合的RO相物料進(jìn)行二段粉磨，然后再經(jīng)過磁力分選得到終RO相產(chǎn)品，并將所得的活性鋼渣粉返回到鋼渣粉原料，再次進(jìn)行分選。
[0046]鋼渣粉經(jīng)過組合分選后，終活性鋼渣粉中RO相的含量降低到5%以下，鋼渣粉的28天活性指數(shù)比同細(xì)度原鋼渣粉提高20% ;終RO相產(chǎn)品中純度提高到90%以上，基本滿足煉鐵原料的品質(zhì)要求。
【權(quán)利要求】
1.一種提高鋼渣水化活性的方法，其特征在于，利用粉磨設(shè)備將鋼渣加工成鋼渣粉，然后利用重力、磁力或者靜電場分選出其中的RO相。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高鋼渣水化活性的方法，其特征在于，所述鋼渣粉的顆粒粒度小于65 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高鋼渣水化活性的方法，其特征在于，所述利用重力分選是在分散介質(zhì)中將鋼渣粉按粒度分級，切割粒徑為r，30 μ m < r < 45 μ m，大于r的為粗粒級，即RO相產(chǎn)品；小于r的為細(xì)粒級，即活性鋼洛粉產(chǎn)品。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的提高鋼渣水化活性的方法，其特征在于，所述分散介質(zhì)為空氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高鋼渣水化活性的方法，其特征在于，所述利用重力分選是在分散介質(zhì)中將鋼渣粉按照密度分級，RO相密度4.0?4.5g/cm3,伴生礦物密度(3.28g/cm3，重組分即為RO相產(chǎn)品，輕組分即為活性鋼渣粉產(chǎn)品。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的提高鋼渣水化活性的方法，其特征在于，所述分散介質(zhì)為重液或者重懸浮液密度的固體顆粒和水構(gòu)成的固液兩相分散體系，在重液或重懸浮液中上浮的組分為輕組分，即活性鋼渣粉產(chǎn)品；在重液或重懸浮液中沉降的組分為重組分，即RO相女口廣叩ο
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高鋼渣水化活性的方法，其特征在于，所述利用重力分選是將鋼渣粉在重力場和離心場中按沉降速率大小不同分級，鋼渣粉顆粒在重力場中的沉降末速率U1 = d2 (ps-p). g/ (18 μ ),鋼洛粉顆粒在離心場中的沉降末速率U2 = d2 (ps_p) ω 2r/(18μ)，式中:d為顆粒粒徑；PS、P分別為顆粒、空氣密度；μ為空氣黏度；ω為顆粒在離心場運(yùn)動角速率；1"為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動半徑#為重力加速度，RO相組分密度和粒度大，而伴生礦物密度和粒度小，則沉降速率大的為RO相產(chǎn)品，沉降速率小的為活性鋼渣粉產(chǎn)品。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高鋼渣水化活性的方法，其特征在于，所述利用磁力分選是在背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.774Τ的中磁場中進(jìn)行分選，磁性精礦為RO相產(chǎn)品，非磁性的尾礦為活性鋼渣粉產(chǎn)品。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高鋼渣水化活性的方法，其特征在于，所述利用靜電場分選是在電勢為一 15?一 18kV的高壓靜電選礦機(jī)中進(jìn)行分離，導(dǎo)體礦物即為RO相產(chǎn)品，非導(dǎo)體礦物即為活性鋼渣粉產(chǎn)品。
10.一種提高鋼渣水化活性的方法，其特征在于，利用粉磨設(shè)備將鋼渣加工成鋼渣粉，將鋼渣粉進(jìn)行重力分選，所得的活性鋼渣粉經(jīng)過磁力分選得到終活性鋼渣粉產(chǎn)品；磁力分選獲得的RO相與重力分選獲得的RO相，選擇如下兩種分選方法之一進(jìn)行提純: 方法1，將混合的RO相物料利用靜電場分選得到終RO相產(chǎn)品，并將所得的活性鋼渣粉返回到鋼渣粉原料，再次進(jìn)行分選； 方法2，將混合的RO相物料進(jìn)行二段粉磨，然后再經(jīng)過磁力分選得到終RO相產(chǎn)品，并將所得的活性鋼渣粉返回到鋼渣粉原料，再次進(jìn)行分選。
【文檔編號】C04B7/147GK103435278SQ201310299049
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月16日
【發(fā)明者】侯新凱, 袁靜舒, 李虎森, 賀寧, 董躍斌, 楊洪藝, 方紅 申請人:西安建筑科技大學(xué), 山西雙良水泥有限公司