[發明專利]酸洗穩安消除熱潑鋼渣骨料安定性不良的方法及清洗系統

在審

• 申請號: 202011128806.0
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112299733A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 姬永生;薛琦;吳猛振;張忠哲;徐之山;馬明明;張潔;宋雷;高芙蓉;劉麗麗
• 申請（專利權）人: 徐州成瑞建筑科技研究院有限公司
• 主分類號: C04B5/00
• 分類號: C04B5/00;C21B3/04
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 李延峰

一種酸洗穩安消除熱潑鋼渣骨料安定性不良的方法及清洗系統，方法包括酸洗穩安工序和有害離子清洗工序，即將鋼渣骨料和酸洗劑注入酸洗池的水中進行一次酸洗穩安處理，再將酸洗后的鋼渣骨料送入有害離子清洗池用水進行二次清洗處理，先后經過上述兩種工序的處理即得到安定性良好的鋼渣骨料。系統包括鋼渣骨料酸洗裝置和鋼渣骨料清洗裝置，二者之間分別通過鋼渣骨料傳送裝置和用水輸送裝置連接，形成相向而行的鋼渣骨料傳輸流線和用水輸送流線。本發明能夠有效解決鋼渣骨料用于混凝土中帶來的安定性不良問題，且安全可靠，易操作、效率高、能耗小，可實現冶金固體廢物的綜合利用，對冶金企業節能降耗、固廢資源化利用意義重大。

技術領域

本發明涉及一種熱潑鋼渣骨料的處理方法及裝置，尤其是一種酸洗穩安消除熱潑鋼渣骨料安定性不良的方法及清洗系統，屬于工業固廢利用技術領域。

背景技術

鋼渣是煉鋼過程中產生的固體廢棄物。我國是工業大國，粗鋼產量居世界首位，每年將近有1億噸的鋼渣未能得到有效利用。大量鋼渣的堆積不僅占用耕地，而且鋼渣中含有的大量重金屬離子、堿性離子滲入土壤，造成地下水污染。因此，鋼渣的循環利用已成為資源利用和環境保護領域普遍關注的問題之一。

石子和砂子是混凝土的粗細骨料組分，約占到混凝土的70-80%。當前的砂石料主要依賴天然河砂和礦石破碎，天然砂石屬于不可再生自然資源，儲量有限。而且天然河砂產地主要集中在長江和黃河的干流與支流流域，對生態破壞比較嚴重。受河道禁采影響，許多地區砂石企業大批關停，砂子、石子供應大面積減少，混凝土價格普遍上漲，供需關系十分緊張。鋼渣自身堅硬，如果將其破碎篩分取代天然河砂和石子用作混凝土粗細集料，有利于改善混凝土強度。因此，若能最大限度地利用鋼渣資源作為混凝土粗細骨料，不僅能降低混凝土生產成本，同時能節約天然礦質資源，實現可持續發展。

但是目前國內大量堆積的熱潑鋼渣是將鋼渣噴水冷卻3-4天后使鋼渣自解破碎。熱潑鋼渣從熔融態緩慢冷卻到常溫的過程中各礦物相發育良好、晶格完整，造成鋼渣中礦物相活性較低。除此之外，渣內f-CaO、f-MgO并未完全水化，造成熱潑鋼渣安定性不良。目前國內大量堆積未被利用的鋼渣主要是熱潑鋼渣。而當熱潑鋼渣作為粗細骨料或摻合料在混凝土中使用時，其體積安定性不良會對含鋼渣的建筑材料性能增加不良隱患。

在煉鋼過程中，為了除去混在鐵水中熔點很高的脈石（SiO₂），常加入石灰石造渣劑。為避免造渣劑被爐氣帶走不能及時成渣，通常加入大塊狀的造渣劑。但是，一些塊度過大的石灰石熔化緩慢，未能及時反應的石灰石經高溫爐煅燒便形成原生過燒CaO。原生過燒CaO被包裹于固熔體中并呈塊狀聚集。當熱潑鋼渣作為粗細骨料用于混凝土中時，這些呈塊狀聚集的原生過燒CaO水化產生的膨脹應力集中，且大于硬化水泥漿體的約束力，便導致硬化水泥漿體受擠壓而膨脹破壞。因此，塊狀過燒CaO的存在是鋼渣安定性不良的關鍵。消除過燒CaO是解決鋼渣安定性的最有效的方法。

長時間堆放、熱燜、化學消解、高溫重構等是目前消除鋼渣安定性不良問題的主要方法。長時間堆放能一定程度上減少鋼渣中 f-CaO 含量，但耗時長、處理效率較低，且安定性不良消除不徹底，仍然存在安全隱患。已知的一種高活性改性鋼渣粉及其安定性處理方法是一種熱燜穩安方法，它是通過將鋼渣與硅鋁酸鹽材料充分磨細混合后利用蒸壓法對鋼渣進行預處理，使鋼渣中的膨脹相在高溫高壓的反應條件下消解，該方法既需粉磨又需蒸壓，能耗較大。還已知一種鋼渣安定性處理方法是一種化學消解穩安方法，該方法采用在鋼渣粉中加入磷酸二氫鈣、磷酸二氫鎂等物質于20-50℃溫度條件下處理3～8小時，從而達到消除鋼渣中安定性問題，此種方法不僅耗時較長，而且采用化工原料成本極高，無技術轉化價值，另外殘留的磷酸二氫鈣、磷酸二氫鎂等物質和生成的磷酸鹽影響水泥水化，使混凝土強度大幅下降。