[发明专利]一种热态保温处理钢渣制备类水泥熟料的工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金工业中钢渣的处理应用技术，具体涉及一种热态保温处理钢渣制备类水泥熟料的工艺方法。

背景技术

近年来，随着中国钢产量的不断攀升，作为炼钢过程中的副产品，钢渣的产量也急剧增长。2008年中国钢渣产量超过1亿吨，但其利用率却仅为40％。大量的钢渣常年露天存放，不仅占用大量土地，而且钢渣中含有可溶性铬离子等有害元素，污染地表和地下水源，危害人们的生活。此外，目前世界正面临资源短缺的困境，钢渣已成为一种资源，对钢渣进行资源化大规模有效利用意义重大。

中国转炉钢渣约占钢渣总量的65％，因此对转炉钢渣的处理应用非常重要。目前，大部分钢渣用于填海、工程回填料、筑路、油田建设等，资源流失比例很大，用于硅酸盐水泥生产的钢渣量还不足钢渣总排放量的3％，远远低于矿渣、粉煤灰在水泥生产中的利用率。制约钢渣在水泥工业中应用的主要原因有两个，一是钢渣中f-CaO(游离氧化钙)含量高，安定性差，二是钢渣有较低的水化活性，难以在早期水化产生较高强度。钢渣的化学组成与水泥熟料相似，但它形成温度在1560℃以上，使得钢渣中C₂S、C₃S等活性矿物结晶完好、晶粒粗大，水化速度慢。采用适当工艺方法对钢渣进行处理，激发其潜在活性，改善安定性，就可将钢渣大量应用于水泥、混凝土领域。

钢渣的工艺处理方法直接影响钢渣的性能和资源化利用。目前国内外钢渣处理的工艺方法很多，但都存在一定问题。露天倒渣水淬法、热泼水淬法、焖渣水淬法等处理钢渣的方法在一定程度上解决了钢渣安定性问题，但钢渣活性没有得到很好的改善，并且投资较大，处理工艺复杂，污水处理量大。滚筒法处理液态钢渣，可以同时完成冷却、固化、破碎和钢渣分离，工艺简单，处理后钢渣f-CaO含量低，安定性好，但同样的钢渣活性仍较低。风淬法利用高速气流冷却液态钢渣，相比水淬法环境污染小，成本低，但钢渣流动性差，难以控制。国外有处理工艺用氧气将石英砂加入到高温液态渣中，处理后的钢渣使用空气冷却，这种方法可减少钢渣中f-CaO和方镁石的含量，处理后钢渣可用作混凝土骨料，安定性良好，但改性钢渣活性依然较差，并且处理成本较高。欧洲发明了一种稳定钢渣的方法，将热态钢渣转移到一个特制的反应器中，加入硅铁、铝、碳等还原剂，还原钢渣中的氧化亚铁，同时向反应器中吹氧，加热钢渣，反应结束后强制冷却，此工艺对稳定钢渣体积安定性有较好的效果，但没解决钢渣活性较低的问题。还有处理工艺向高温熔融态的钢渣中加入生产氧化铝排出的赤泥，使赤泥中的Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂、K₂O、Na₂O与f-CaO反应，解决钢渣安定性问题，将钢渣作为碎石的替代品用于道路工程中。目前对液态钢渣高温处理的工艺方法都主要降低了游离氧化钙的含量，解决了钢渣安定性问题，但钢渣活性较低的问题没得到解决。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种热态保温处理钢渣制备类水泥熟料的工艺方法，其能够同时解决钢渣安定性和活性低的问题，工艺简单，成本低廉。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种热态保温处理钢渣制备类水泥熟料的工艺方法，包括以下步骤：

第一步，将调整剂与炼钢过程产生的高温转炉钢渣混合，具体是指：当钢渣中SiO₂质量分数小于15％并且Al₂O₃质量分数大于3％时，加入硅质调整剂，加入质量为钢渣质量的1％～40％；当钢渣中Al₂O₃质量分数小于3％并且SiO₂质量分数大于15％时，加入铝质调整剂，加入质量为钢渣质量的1％～10％；当钢渣中SiO₂质量分数小于15％并且Al₂O₃质量分数小于3％时，同时加入硅质调整剂和铝质调整剂，加入的调整剂总质量为钢渣质量的1％～50％，且满足硅质调整剂和铝质调整剂质量比例范围为10∶1～1∶10；

硅质调整剂的组分及其质量分数为：CaO：10～50％，SiO₂：20～50％，Al₂O₃：10～30％，MgO：0～10％；

铝质调整剂的组分及其质量分数为：CaO：0～40％，SiO₂：30％～50％，Al₂O₃：30％～70％；