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yi、guo内kuangzha综合利用现状

      kuangzha是黑色冶jingongye的主要固tifei弃物,2005年woguochan钢3.49亿吨,冶lianfeizhachansheng14619wan吨, (其中钢zha约为5000wan吨,高lukuangzha约9000wan吨),综合利用12848wan吨,紋ou侠昀刍,总贮存liang为2亿吨,zhan地3wan亩,zhe些露天储存的冶lianfeizha堆存侵zhan土地,污染du化土壤、水tihe大气,严重影响shengtai环綾hang斐擅飨曰蚯痹诘木胹un失he资源lang费。据筶ang阋悦慷忠眑ianfeizha堆存的经济sun失14.25yuan计,每年造成经济sun失28.5亿yuan。suo以,冶lianfeizha的无害化、资源化处理是woguo乃至世jie各guo十分重shi的焦点,也是wo们推jin循环经济的中心内容之yi。

   kuangzha在水泥gongye中的综合利用主要经过了sange阶段。

      1.第yi阶段主要是在1995年以qian,粒化高lukuangzha主要是作为水泥混合材使用。以混合粉磨为主。kuangzhayou于nan磨,在水泥中的chanliang有限,yi般bu超过30%

      2.第二阶段是19952000年,学习guo外技术,kuangzhawei粉作为高性能混凝土的高chan合料,在建zhugong程謝ing乒闶褂谩

     3.第san阶段是在2000年之后,粉磨设备节能技术hekuangzhawei粉应用经济技术研究的shen入,使广大水泥企ye认识dao,kuangzhawei粉zui经济的粉磨细度应控zhi在400m2/kg左you。zhe样的kuangzhawei粉,既能直接供给混凝土搅banzhan作chan合料,又能与shu料、shigao粉合成高chanliangkuangzha水泥。随着循环经济的大li发zhan,kuangzhawei粉的chanliang年年翻番,目qianyi接近1000wan吨/年,建材行ye内yige新兴chanye正逐bu在形成。

二、什么是kuangzha

    kuangzha的全称是粒化高lukuangzha。ta是钢铁厂冶liansheng铁时chansheng的feizha。在高lulian铁过程中,除了铁kuangshihe燃料(焦炭)之外,为降低冶lian温度,还要加入适当数liang的shihuishihe白云shi作为助熔剂。ta们在高lu内分解suo得dao祅an趸啤⒀趸尽e铁kuangshi中的feikuang、以及焦炭中的hui分相熔化,sheng成了以gui酸盐与gui铝酸盐为主要成分的熔融物,浮在铁水biao面,定期从排zha口排出,经空气或水急ling处理,形成粒状颗粒物,zhejiu是粒化高lukuangzha,简称:kuangzha。

    每188tiyu备用网址yi吨sheng铁,要排出0.31吨kuangzha。

    woguo部穤hi痔У母遧ukuangzha化学成分列入biao1,从biao中可以看出,kuangzha的化学成分与水泥shu料相似,只是氧化钙含lianglue低。

biao1   woguo部穤hi痔У母遧ukuangzha化学成分

厂名

SiO2

Al2O3

Fe2O3

MnO

CaO

MgO

S

AG

38.28

8.40

1.57

0.48

42.66

7.40

/

AG

32.27

9.90

2.25

11.95

39.23

2.47

0.72

BG

40.10

8.31

0.96

1.13

43.65

5.75

0.23

BG

41.47

6.41

2.08

0.99

43.30

5.20

/

SG

38.13

12.22

0.73

1.08

35.92

10.33

1.10

WG

38.83

12.92

1.46

1.95

38.70

4.63

0.05

JG

27.02

15.13

2.08

17.74

33.15

2.31

/

 

     未经淬水的kuangzha,其kuang物形taichengwen定形的jie晶ti,zhe些jie晶ti除少部分C2Sshang有yi些huo性外,其takuang物基本上bu具有huo性。如经淬水急ling,you于ye相粘度在很短的时间内很快增大,阻zhi了晶ti成chang,形成了玻璃taijie构,jiu使kuangzha处于buwen定的状tai。因而具有较大的潜在化学能。出zha温度愈高,lingquesu度愈快,则kuangzha玻璃化程度愈高,kuangzha的潜在化学能愈大,huo性也愈高。因此,经水淬急ling的高lukuangzha的huo衴uan任淳愕膋uangzhahuo性要高yi些。

san、kuangzha化学成分对水泥质liang有什么影响

    bu同钢铁厂的kuangzha的化学成分差异很大,同yi钢铁厂bu同时期排放的kuangzha有时也瞙ui谎uo以,水泥厂在应用kuangzha时,要按jin厂pi次检ce其化学成分的bian化。

(yi)氧化钙

      氧化钙属碱性氧化物,是kuangzha的主要化学成分,yi般zhan40%左you,他在kuangzha中化合成具有huo性的kuang物,如:gui酸二钙等。氧化钙是决定kuangzhahuo性的主要因素,因此,其含liang越高,kuangzhahuo性越大。

(二)氧化铝

     氧化铝属酸性氧化物,是kuangzha中较好的huo性成分,他在kuangzha中形成铝酸盐或铝gui酸钙等kuang物,有熔融状tai经水淬后形成玻璃ti。氧化铝含liangyi般为5%15%,也有的高达30%;其含liang越高,huo性越大,越适合水泥使用。

    (san)氧化gui

     氧化guiwei酸性氧化物,在kuangzha中含liang较高,yi般为30%40%。与氧化钙he氧化铝比较起来,ta的含liang是过多了,致使形成低huo性的低钙kuang物,甚至还有游离二氧化gui存在,使kuangzhahuo性降低。

    (四)氧化镁

     氧化镁比氧化钙的huo性要低,其含liangyi般波动在1%18%,在kuangzha中chengwen定的化合物或玻璃ti,bu会chansheng安定性bu良的现xiang。氧化镁可以增加熔融kuang物的流动性,有助于提高kuangzha粒化质lianghe提高kuangzhahuo性。因此,yi般将氧化镁看成是kuangzha的huo性组fen。

    (五)氧化亚锰

     氧化亚锰对水泥的安定性无害,dan对kuangzha的huo性有yi定的影响。其含liangyi般应限zhi在1%3%,如果超过4%5%,kuangzhahuo性明显下降。在锰铁粒化高lukuangzha中可以放宽dao15%,zhe是因为锰铁kuangzha中氧化铝的含liang较高,而氧化gui含liang较低。

    (六)硫

     kuangzha中硫较多时,可使水泥强度sun失较大;dan硫化钙与水作用,sheng成氢氧化钙起碱性激发作用;氧化亚锰的存在bu仅使硫化物形成有害的硫化锰,而且使硫化钙相应减少。

    (七)氧化钛

    kuangzha中的钛以钛钙shi存在,使kuangzhahuo性下降。guo家标准中规定kuangzha中的二氧化钛含liang瞙uai贸10%

    (八)氧化铁he氧化亚铁

    在正chang冶lian时,kuangzha中祅an趸鷋e氧化亚铁含liang很少,yi般为1%3%,对kuangzha的huo性影响bu大。

四、怎样ping价kuangzha质liang的好huai

(yi)质liangping定方法

     1.化学分析法

     用化学成分分析来ping定kuangzha的质liang是ping定kuangzha的主要方法.

     质liang系数K反映了kuangzha中huo性组fen与低huo性、非huo性组fen之间的比例关系,质liang系数K值越大,kuangzhahuo性越高。

     kuangzha化学成分中碱性氧化物与酸性氧化物之比值Mo,称之为:碱性系数。

如果:Mo1biao示碱性氧化物多于酸性氧化物,该kuangzha称之为:碱性kuangzha;

      Mo=1biao示碱性氧化物等于酸性氧化物,该kuangzha称之为:中性kuangzha;

      Mo1biao示碱性氧化物少于酸性氧化物,该kuangzha称之为:酸性kuangzha。

2.激发强度试yan法
    
目qian有氢氧化钠激发强度法、消shihui激发强度法、kuangzha水泥强度比值R法等。danzhe些方法都存在yi定的bu足he局限性。
  
woguoguo家标准(GB/T18046-2000)规定:秠uan妊返亩yuan人辔GB/T175PⅠxing42.5级(原525号)gui酸盐水泥;试yan样品you秠uan人鄅ekuangzha粉按质liang比1:1组成。试yan砂浆配比如下biaosuo蔶ing

砂浆种类

水泥 (g)

kuangzha粉 (g)

中guoISO标准砂(g)

水(mL

秠uan壬敖

450

/

 

1350

 

225

试yan砂浆

225

225

   试yan方法按GB/T17671jin行。分别ce定试yan样品的7天、28天的抗ya强度R7MPa)、R28MPa)he秠uan妊7天he28天的抗ya强度R07MPa)、R028MPa)。

       然后,按下shi计suankuangzha粉的7天huo性zhi数A7%)he28天huo性zhi数A28%),计suanjie果取zheng数。

             A7=R7÷R07×100%      

            A28=R28÷R028×100%

 

                      biao2     某厂kuangzhawei粉的细度与huo性zhi数

比biao面积

m2/kg

huo性zhi数(%

3d

7d

28d

91d

400

60

64

98

119

600

72

83

114

129

800

99

110

128

137

 

      youbiao中可见,kuangzhawei粉的早期强度较低,而后其强度增jin聅hi峡臁K孀疟萣iao面积的提高,其huo性zhi数(强度比)相应明显提高。当kuangzha粉比biao面积达dao400m2/kg时,28天huo性zhi数达98%,与水泥基本相当;而当kuangzha粉比biao面积达dao或超过600800m2/kg时,其28天huo性zhi数达114127%,高于yi般比biao面积(350m2/kg)水泥shu料的huo性。

(二)kuangzha品质要求

 guo家标准(GB/T203-94)对粒化高lukuangzha质liang要求规定如下:

    1.粒化高lukuangzha的质liang系数K应bu小于1.2

    2.粒化高lukuangzha中锰化合物的含liang,以MnO计瞙uai贸4%;锰铁合jin粒化高lukuangzha的MnO允xu放宽dao15%;硫化物含liang(以硫计)瞙uai贸3%;氟化物含liang(以氟计)计瞙uai么笥2%

    3.粒化高lukuangzha的松san容重bu大于1.2kg/L;zui大直径计瞙uai贸100mm;大于10mm颗粒含liang(以重liang计)bu大于8%

    4.粒化高lukuangzha瞙uai没煊xing饫醇性游铮灸唷⑽淳鉲ing的块状kuangzha等。

    5.kuangzha在未烘干qian,其贮存期限,从淬ling成粒时suan起,瞙ui顺3ge月。

     guo家标准(GB/T18046-2000)《用于水泥he混凝土中的粒化高lukuangzha粉》有如下规定:

   1.粒化高lukuangzha粉(简称kuangzha粉)定义:符合GB/T203标准规定的粒化高lukuangzha经干燥、粉磨(或添紋ou賚iangshigaoyi起粉磨)达dao相当细度且符合相应huo性zhi数的粉ti。kuangzha粉粉磨时允xu加入助磨剂,加入liang瞙uai么笥趉uangzha粉质liang的1%

    2.kuangzha粉密度bu小于2.8g/cm3;比biao面积bu小于350m2/kg

    3.kuangzha粉共分为san级。S105S95heS75,他们对应的huo性zhi数7天bu小于95%75%he55%28天bu小于105%95%he75%。流动度比小于85%90%he95%

    4.kuangzha粉含水liangbu大于1.0%

    5.san氧化硫bu大于4.0%

    6.氯离子bu大于0.02%

    7.烧失liangbu大于3.0%

五、怎样激发kuangzha的huo性

      kuangzha是yi种具有潜在水ying性的材料,即:其单独存在时,基本无水ying性。dan受dao某些激发作用后,jiucheng现出水ying性。

      chang用的激发方shi有两大类,

      yi是物理激发:也jiu是采用高细粉磨he超细粉磨的方法。固ti物料在施加机械li作用后,其内部晶tijie构会bu规则化hechansheng多相晶xing转bian,导致晶ge缺陷发sheng、比biao面积增大、biao面能增加等,随之物料的热li学性质、jie晶学性质、物理化学性质等都会发sheng规聅hang詁ian化。

      二是化学激发:采用对混凝土nai久性无害的化学物质,激发kuangzha水泥的huo性。

      化学激发方shi,可分为:碱激发、硫酸盐激发等多种激发形shi。

(yi)物理激发

     机械粉sui是采用机械能使物料you大颗粒bian硈hang】帕5膅ong襷han獭T诹>都跣〉nai保陨淼木ijie构、化学组成、物理化学性质发sheng机械化学bian化。主要方面包括:

     1.被激huo物料原子jie构的重排he重jie晶;biao面层自发地重组,形成非晶质jie构。

     2.外来分子(气ti、biao面huo性剂等)在新sheng成的biao面上自发地jin行物理吸竕iao突健

     3.被粉sui物料的化学组成bian化及颗粒之间的相互作用he化学反应。

     4.被粉sui物料物理性能bian化。

     用于水泥gongye的gongye固tifei弃物,yi般细粉的水化su度比水泥慢得多,经ce蕐uan砻鳎嚎帕4笮≡80μm(比biao面积300 m2/kg)左you时,高lukuangzha水化90天左you才能chansheng与gui酸盐水泥shu料水化28天时相应的强度;粉煤hui则需150天左you才能达dao相应的强度。

     对上述gongyefeizhajin行粉磨dao188tiyu备用网址颗粒大小大部分在45μm(比biao面积450 m2/kg)左you时,扩大了水化反应时的biao面积,相应地可以较大fu度地提高ta们的水化su度,使ta们能在较短时间内chansheng较高的强度。

(二)化学激发

      粒化高lukuangzha单独与水ban合时,反应极慢,得budao足筯uai那慷龋籨an在氢氧化钙溶ye的中jiu能够发sheng水化,而在baohe的氢氧化钙溶ye中反映更快,并chanshengyi定的强度。zhe说明kuangzha潜在能li的发挥,必xu以含有氢氧化钙的ye相为qian提。zhe种能造成氢氧化钙ye相以激发kuangzhahuo性的物质称之为碱性激发剂。

     tasheng成碱性溶ye能破huaikuangzha玻璃tibiao面jie构,使水分易于shen入并jin行水化反应,造成kuangzha颗粒的分sanhe解ti,chanshengyoujiao凝性的水化gui酸钙与水化铝酸钙。chang用的激发剂有shihuihegui酸盐shu料。

     在含有氢氧化钙的碱性溶ye中,加入yi定数liang的硫酸钙,jiu能使kuangzha的潜在huo性较为chong分地发挥出来,chansheng比单独加碱性激发剂高得多的强度,zheyi类物质称之为硫酸盐激发剂。

     碱性介质chun使kuangzha颗粒的分san、解ti,并sheng成水化硫铝酸钙,chun使强度jinyibu地提高。

     chang用的硫酸盐激发剂有:

      二水shigao;

      半水shigao;

      无水shigao等。

六、kuangzha水泥 “分别粉磨”gong艺

       在当qian的gongye固tifei弃物的物理再循环利用中,水泥企yeyi般是将kuangzha与shu料及其ta组fen物料,按配比yi起加dao球磨机中共同混合粉磨。you于各种物料易磨性的差异较大,当出磨物料达daogong艺要求时,其中某些gongyefeizha(混合材)组fen的细度并没有达dao理xiang的zhi标。

      如:粉磨kuangzha水泥时,kuangzha比水泥shu料nan磨得多,水泥比biao面积达dao了300 m2/kg以上,水泥中的kuangzha粉的比biao面积只有200250 m2/kg,其水化huo性bu能在水泥构件或建zhugong程中正chang发挥。因此,专家们建议:有条件的水泥企ye应该将kuangzha与shu料等其他组fen物料分开,将kuangzha单独粉磨、shu料与shigao及其他混合材yi起粉磨,然后再gen据市场需求,提供各种具有bu同特殊性能he用途的水泥188tiyu备用网址,实现水泥188tiyu备用网址性能的ge性化发zhan,配zhi合成bu同强度等级的kuangzha水泥或复合水泥,更好地满足客户的bu同使用要求。zhejiu是分别粉磨gong艺。

      高lu粒化kuangzha粉磨daoyi定细度(比biao面积≥380 m2/kg)后,其玻璃ti晶tijie构被破huai,chun使kuangzha中的CaOSiO2Al2O3huo性发挥出来,zhe些huo性组fen水化时,在碱性溶ye的激发下,jinyibusheng成水化gui酸钙等水ying性物质,有利于kuangzha水泥后期强度增jin率的提高。实践zheng明,分别粉磨后均化合成的kuangzha水泥, 28天抗ya强度yi般可以提高5MPa以上(见biao5)。

                      biao5   kuangzha分别粉磨对水泥质liang的影响

水泥粉磨

gong艺流程

物料配比%

比biao面积(m2/kg

抗ya强度(MPa

shu 料

kuang zha

shu 料

kuang zha

3d

28d

混合粉磨

70

30

351(kuangzha水泥)

21.9

57.4

分别粉磨

70

30

350

390

25.1

65.5