CN108033695B - 超细高活性钢渣粉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超细高活性钢渣粉及其制备方法。本发明提供的制备方法：利用循环磁性除铁、循环超细干式风选分级、循环高细研磨三循环工艺技术，制备超细高活性钢渣粉。本发明制备的超细高活性钢渣粉使金属铁含量≤0.5％，平均粒径控制在≤6.0μm，比表面积达到≥850m2/㎏，产品即具有早期抗压强度高的特点。3天抗压强度活性指数(％)≥85，是国家标准《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》，即GB/T20491二级钢渣粉7天抗压强度活性指数规定值的1.55倍；28天抗压强度活性指数(％)≥95，是GB/T20491二级钢渣粉规定值的1.46倍。
Description
技术领域
本发明属于钢渣利用技术领域，特别涉及一种超细高活性钢渣粉及其制 备方法。
技术背景
我国钢铁产量占世界总量的80％，每年排放的钢渣尾矿超过5000万吨， 侵占的土地已达数千公顷，对钢厂周边地区的生态环境构成威胁，已严重制 约我国钢铁产业的可持续发展。
2006年发布国家标准《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》，即GB/T20491， 并设立引导基金提出要建设一批钢渣微粉企业，实现钢渣“零”排放和年消纳 5000万吨钢渣目标，推动钢渣尾矿制粉产业化发展。至2015年，全国各地先 后建成10余条20万吨以上用钢渣尾矿制成钢渣粉的生产线。生产工艺有引 进、合资和国内研发，但制成的钢渣粉，抗压强度活性指数仅符合国家标准 《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》，即GB/T20491的二级标准，市场推广受限。
目前，国内已建成的钢渣粉生产线基本处于清算、停产和断续生产的状 态。其原因是：产品的抗压强度活性指数(％)7天仅≥55；28天仅≥65；而 同类产品矿渣粉国家标准《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》，即 GB/T18046二级品的规定值：抗压强度活性指数(％)7天≥75；28天≥95。 显然，钢渣粉要像矿渣粉一样进入混凝土或水泥市场存在着技术瓶颈。况且 钢渣制粉设备的投资强度和单位产品能耗却在矿渣制粉的两倍以上。
发明内容
本发明提供了一种超细高活性钢渣粉及其制备方法。
用本发明提供的超细高活性钢渣粉的制备方法，获得的超细高活性钢渣 粉的主要技术特征在于：
1)平均粒径≤6μm；2)比表面积≥850m2/kg；
3)金属铁≤0.5％；4)抗压强度活性指数(％)：3天≥85；28天≥95。 本发明提供的一种超细高活性钢渣粉的制备方法，包括以下步骤：
1)将抗压强度活性指数(％)7天≥55％；28天≥65％，比表面积≥400m2/kg, 其它技术指标也符合国家标准《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》，即GB/T20491 的二级钢渣粉作为原料，经过循环磁选后，使金属铁≤0.5％，可得到活性好的 钢渣粉和以三氧化二铁为主的低活性、弱磁性残渣；所述循环磁选的磁场强 度≥2500(GS)；本发明对钢渣粉原料进行循环磁选，要去除原料中的金属铁， 降低金属铁对线速度每秒达100m高速运行的转子和超细风选设备造成的磨 损；也要去除一部分原料中以三氧化二铁为主的低活性、弱磁性残渣，将活 性好的钢渣粉原料送入下一道超细分级工序。
2)循环磁选得到金属铁≤0.5％的活性钢渣粉被送入下一道工序，转子线 速度每秒达100m的超细风选设备进行干式分级，超细分级的平均粒径定位在 6μm以下，所获平均粒径≤6μm超细高活性钢渣粉的比表面积可达≥850m2/kg 以上，超过国家标准《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》，即GB/T20491二级钢 渣粉规定值的2倍。
3)超细分级筛下的活性钢渣粉平均粒径＞6μm，被引入卧式高细磨机， 通过研磨使其比表面积≥400m2/kg，返回和新喂入的钢渣粉原料一起进入所述 “步骤1)”的循环磁选除铁工序，去除超细风选分级后富集其中的金属铁，也 去除研磨工序中产生的金属铁；然后再循环进入所述“步骤2)，可得到平均粒 径≤6.0μm的超细高活性钢渣粉并使平均粒径＞6μm的活性钢渣粉循环进入卧 式高细磨机，使其比表面积≥400㎡/㎏。
本发明的优点：
(1)本发明制备超细高活性钢渣粉的方法，用循环磁选除铁工艺提升钢 渣粉的活性，使符合国家标准《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》，即GB/T20491 的二级钢渣粉中的金属铁≤0.5％，再将活性好的原料送入下一道超细分级工 序。
(2)本发明制备超细高活性钢渣粉的方法，将超细分级的平均粒径定位 在6μm以下，所获平均粒径≤6μm钢渣粉的比表面积能够≥850m2/kg，超过《用 于水泥和混凝土中的钢渣粉》，即GB/T20491二级钢渣粉规定值的2倍以上； 分级筛下的活性钢渣粉＞6μm，被引入高细磨机，通过研磨使其比表面积 ≥400m2/kg，返回和新喂入的钢渣粉原料一起进入循环磁选除铁工序，去除研 磨工序中产生的金属铁，也去除超细风选分级后富集其中的金属铁，确保循 环进入超细风选分级的活性钢渣粉中金属铁含量≤0.5％，降低金属铁对每秒100m线速度高速运行的转子和超细风选设备造成的磨损，保障超细循环分级 工艺的连续运行。
(3)用本发明制得的超细高活性钢渣粉产品特征：3天抗压强度活性指 数(％)≥85，是国家标准《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》，即GB/T20491 二级钢渣粉7天抗压强度活性指数(％)规定值的1.55倍；28天抗压强度活 性指数(％)≥95，是国家标准《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》，即GB/T20491 二级钢渣粉规定值的1.46倍。本发明超细高活性钢渣粉的技术成果将在行业 中成为新标杆，可对实施的钢渣粉国家标准《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》， 即GB/T20491提出技术升级的修订申请。
(4)本发明使用循环磁性除铁、循环超细分级、循环高细研磨工艺技术， 制造平均粒径≤6.0μm的超细高活性钢渣粉，比表面积能够≥850m2/kg，超过国 家标准二级钢渣粉规定值的2倍以上，其产品3天抗压强度活性指数≥85％， 超过国家标准一级钢渣粉28天的抗压强度活性指数规定值(80％)；28天抗 压强度活性指数继续上升达到≥95％。本发明工艺制取超细高活性钢渣粉的技 术成果，迄今在大学、科研机构的学术报告中未被涉及，原创性和创新性显 著。
(5)可填补我国没有52.5等级钢渣硅酸盐水泥的技术空白
1)钢渣硅酸盐水泥国家标准中规定，产品中须掺入30％的钢渣粉。我国 因钢渣粉产品的活性指数低，水泥中掺入钢渣粉后产品的抗压强度只符合42.5 等级，迄今国家标准中没有52.5等级强度的钢渣硅酸盐水泥。
2)钢渣粉的活性测定，国家标准也规定须在基准水泥中掺入30％的钢渣 粉。从本案的实施例可见，使用本发明的超细高活性钢渣粉，在52.5等级的 基准水泥中掺入30％后，3天和28天抗压强度也都能达到52.5等级水泥强度 的国家标准规定值(3天抗压强度≥23MPa；28天抗压强度≥52.5MPa)。掺入30％ 的超细高活性钢渣粉，使用配制工艺生产钢渣水泥，可填补我国没有52.5等 级钢渣硅酸盐水泥的技术和市场空白，可对国家标准《钢渣硅酸盐水泥》，即 GB13590提出技术升级的修订申请。
3)水泥是高污染、高能耗产业。生产一吨42.5等级水泥按国家标准《水 泥单位产品能耗限额》，即GB16780-2012要消耗标准煤88公斤。使用超细高 活性钢渣粉替代部分水泥，每使用一吨超细高活性钢渣粉可节约标煤50公斤 以上，具有节能减排功效，是政府鼓励发展的绿色水泥产品。
4)用超细高活性钢渣粉通过配制工艺生产52.5等级钢渣硅酸盐水泥，还 能提升钢渣粉产品的技术附加值，可使钢渣制粉企业扭亏为盈，有利于实现 钢渣零排放的国家战略目标。
附图说明
图1为本发明超细高活性钢渣粉制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
(一)实验设备：
(1)干法磁性机
型号：XCG-11；磁场强度(GS)：(1500—14000)可调；
处理量：(2-25)公斤/小时
(2)超细干法风选分级机
型号：OS-Ⅰ；处理量：(20-50)公斤/小时；
转子线速度：(80-100)米/秒可调；
(3)高细磨试验机
型号：QM-480-600；处理量(5-10)公斤：转速：48转/分钟(可调)
产品粒径<10μm
(二)按照图1所示“超细高活性钢渣粉制备方法的工艺流程”，将符合 国家标准《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》，即GB/T20491二级钢渣粉作为原 料，依工序先后进行循环处理。
实施例(1)
1)以安徽某钢厂符合国家标准《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》，即 GB/T20491二级钢渣粉为原料，主要技术指标如下：
平均粒径12.4μm；金属铁1.94％，比表面积422m2/kg，密度3.41g/cm3
2)先将原料钢渣160公斤分批投入干法磁选机，将磁场强度调在2500 (GS)，喂料量调在20公斤/小时，启动自动喂料按钮。8小时后得到比表面 积422m2/kg的活性钢渣粉145公斤，金属铁含量降为0.42％和低活性、弱磁 性残渣15公斤。
3)将100公斤活性钢渣粉投入OS-Ⅰ型超细分级机料仓，将转子线速度 调在每秒100m，启动自动喂料按钮，进行干式风选、分级。3小时后得到平 均粒径为5.8μm、密度为2.90g/cm3、比表面积为860m2/kg的超细高活性钢渣 粉42公斤和平均粒径为23μm的活性钢渣粉56公斤。
4)将5公斤、平均粒径为23μm的活性钢渣粉投入QM-480-600卧式高 细磨试验机，转速调在48转/分钟，研磨20分钟。研磨后的活性钢渣粉平均 粒径下降为12μm，比表面积提升至412m2/kg，金属铁含量上升为1.2％，和 新喂入的钢渣粉原料一起依次再进入循环磁选除铁工序和超细分级工序，使 超细高活性钢渣粉工艺流程能够循环和连续地运行。
5)超细高活性钢渣粉活性测试
分别称取上述制备得到的比表面积412m2/kg的活性钢渣粉5kg(序号3)； 超细高活性钢渣粉5kg(序号4)；安徽某钢厂符合国家标准《用于水泥和混 凝土中的钢渣粉》，即GB/T20491二级钢渣粉5kg(序号2)；基准水泥5kg(序 号1)，基准水泥选用海螺股份公司生产的海螺牌52.5级普通硅酸盐水泥。按 国家标准《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》，即GB/T20491中规定的方法分别 检验实施例1中(序号4)、(序号3)、(序号2)和(序号1)试样的抗压强 度和活性指数。测试结果列于表1中。
表1：超细高活性钢渣粉和安徽二级钢渣粉的抗压强度和活性指数测试结果
实施例2
1)以山东某钢厂符合国家标准《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》，即GB/T20491二级钢渣粉为原料，主要技术指标如下：
平均粒径13μm；金属铁含量2.34％，比表面积402㎡/㎏，密度3.60g/cm3
2)先将原料钢渣160公斤分批投入干法磁选机，将磁场强度调在2500 (GS)，喂料量调在20公斤/小时，启动自动喂料按钮。8小时后得到比表面 积402㎡/㎏的活性钢渣粉144公斤，金属铁含量降为0.42％和低活性、弱磁 性残渣16公斤
3)将100公斤活性钢渣粉投入OS-Ⅰ型超细分级机料仓，将转子线速度 调在每秒100m，启动自动喂料按钮，进行干式风选、分级。3小时后得到平 均粒径为5.5μm、密度为2.92g/cm3、比表面积为875m2/kg的超细高活性钢渣 粉41公斤和平均粒径为25μm的活性钢渣粉58公斤。
4)将5公斤、平均粒径为25μm的活性钢渣粉投入QM-480-600卧式高 细磨试验机，转速调在48转/分钟，研磨20分钟。研磨后的活性钢渣粉平均 粒径下降为14μm，比表面积提升至400m2/kg，金属铁含量上升为1.7％，和 新喂入的钢渣粉原料一起依次再进入循环磁选除铁工序和超细分级工序，使 超细高活性钢渣粉工艺流程能够循环和连续地运行。
5)超细高活性钢渣粉活性测试
分别称取上述制备得到的比表面积402㎡/㎏的活性钢渣粉5kg(序号3)； 超细高活性钢渣粉5kg(序号4)；山东某钢厂符合国家标准《用于水泥和混 凝土中的钢渣粉》，即GB/T20491二级钢渣粉5kg(序号2)；基准水泥5kg(序 号1)，基准水泥选用海螺股份公司生产的海螺牌42.5级普通硅酸盐水泥。按 国家标准《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》，即GB/T20491中规定的方法分别 检验实施例2中(序号4)、(序号3)、(序号2)和(序号1)试样的抗压强 度和活性指数。测试结果列于表2中。
表2：超细高活性钢渣粉和山东二级钢渣粉的抗压强度和活性指数测试结果
根据实施例表1和表2的测试结果可知：本发明制备得到的超细高活性 钢渣粉，3天活性指数达到85％以上，是国家标准《用于水泥和混凝土中的钢 渣粉》，即GB/T20491二级钢渣粉7天活性指数规定值的1.55倍；28天活性 指数可达到95％以上。说明本发明提供的超细高活性钢渣粉和52.5等级普通 硅酸盐水泥复配可将42.5级钢渣硅酸盐水泥提升至52.5等级(见表1中序号 4试验数据)，能填补国家没有52.5等级钢渣硅酸盐水泥的技术和市场空白。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的工 程技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润 饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种超细高活性钢渣粉的制备方法，包括以下步骤：
1)将抗压强度活性指数7天≥55％，28天≥65％，比表面积≥400m2/kg，其它技术指标也符合国家标准《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》，即GB/T20491的二级钢渣粉作为原料，经过循环磁选，使原料中的金属铁≤0.5％，同时也除去原料中部分以三氧化二铁为主的低活性、弱磁性残渣，提高磁选所得钢渣粉原料的活性，所述循环磁选的磁场强度≥2500GS；
2)将循环磁选得到的金属铁≤0.5％的活性钢渣粉送入转子线速度每秒100m的超细分级机进行干式风选分级，使平均粒径≤6.0μm、可获得比表面积≥850m2/kg超细高活性钢渣粉和平均粒径＞6μm的活性钢渣粉；
3)将平均粒径＞6μm的活性钢渣粉引入卧式高细磨机，通过研磨使其比表面积≥400m2/kg，返回和新喂入的钢渣粉原料一起进入所述“步骤1)”的循环磁选除铁工序，除去超细风选分级后富集其中的金属铁和研磨工序中产生的金属铁，然后再循环进入所述“步骤2)”，可得到超细高活性钢渣粉，并使平均粒径＞6μm的活性钢渣粉循环进入卧式高细磨机研制超细粉；
所述超细高活性钢渣粉的平均粒径≤6μm，比表面积≥850m2/kg，金属铁≤0.5％，抗压强度活性指数：3天≥85％，28天≥95％，其它技术指标均符合国家标准《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》，即GB/T20491中的规定值。
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