本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)公路水穩(wěn)層用料的鋼渣改質(zhì)工藝。
背景技術(shù)：
在煉鐵生產(chǎn)工程中，每生產(chǎn)一噸鐵產(chǎn)生200～400公斤的煉鐵渣以及產(chǎn)生80～150公斤的煉鋼渣。煉鐵渣屬于一種中酸性物質(zhì)，富含諸多的玻璃體相，強(qiáng)度不高，硬度不足，不能夠作為路用材料直接加以使用，其主要巖相結(jié)構(gòu)為硅酸二鈣、鈣鋁黃長石、鎂黃長石等；煉鋼渣是一種以高堿度硅酸鹽結(jié)構(gòu)為主的礦物組織，游離氧化鈣較多，并且鋼渣中主要的巖相結(jié)構(gòu)硅酸三鈣向硅酸二鈣轉(zhuǎn)變過程中也有游離氧化鈣析出。高堿度的轉(zhuǎn)爐鋼渣雖然可以應(yīng)用于公路建設(shè)中，但是需要陳化處理，或者高溫浸水處理，以消解其中游離的氧化鈣。所以煉鋼渣和煉鐵渣是不能夠產(chǎn)生后就直接應(yīng)用于公路建設(shè)過程中的。而隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和騰飛，修筑公路所需要的水穩(wěn)料大多數(shù)是由挖山取石，挖河洗沙獲得的，對于環(huán)境和資源的破壞顯著。采用鋼鐵渣修筑公路雖然已有80多年的歷史，但是應(yīng)用工藝各有所長，采用的工藝方法無法適應(yīng)目前鋼鐵業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)的現(xiàn)狀，對于固體廢棄物鋼鐵渣的排放到處理應(yīng)用周期的縮短沒有幫助。
查閱文獻(xiàn)：（1）南京林業(yè)大學(xué)的徐文娟2007年的出站碩士論文“水泥鋼渣土用于公路底基層的試驗(yàn)研究”中間有“鋼渣用于鐵路、道路建設(shè)在國內(nèi)外己十分普遍。對鋼渣的開發(fā)利用也在不斷的深入加大。但將鋼渣作為組成材料大量用于公路底基層材料的研究還比較少”的內(nèi)容表述。（2）江西省公路管理局和江西省交通設(shè)計(jì)院，長沙理工大學(xué)的胡釗芳、袁海利、陳國垣、邵臘庚，在第七屆全國路面材料及新技術(shù)研討會論文集上公布的題為“水泥、粉煤灰穩(wěn)定鋼渣在高速公路底基層應(yīng)用的原材料試驗(yàn)與分析”論文中間有“從鋼渣的礦物組成中可以看出，鋼渣中含有水硬性膠凝礦物C2S及C11A7CaF2(富鋁酸鈣)等。這些礦物具有水硬活性，遇水則發(fā)生水化反應(yīng)，生成C-S-H凝膠及CH等。β-C2S本身雖然水化速度較幔，早期強(qiáng)度較低，但是，由于鋼渣中間的β-C2S固熔了部分雜質(zhì)，易致使其晶體畸化，因此水化速度有所增加，到水化后期β-C2S等大量水化，膠結(jié)料的強(qiáng)度較高，因此鋼渣具有一定的水硬活性。作為路基材料，具有水硬性的鋼渣比碎石能更好地提高地基的承載能力和變形模量?！钡膬?nèi)容表述。（3）俞海明、王強(qiáng)與2015年12月在冶金工業(yè)出版社出版的國家重點(diǎn)圖書《鋼渣處理與綜合利用》一書中間，有“轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的鋼渣不能夠直接作為路用材料直接加以使用”的內(nèi)容表述。
根據(jù)以上的文獻(xiàn)介紹說明，目前還沒有一家鋼廠將直接生產(chǎn)出來的鋼鐵渣直接應(yīng)用于公路水泥穩(wěn)定層建設(shè)的先例。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)公路水穩(wěn)層用料的鋼渣改質(zhì)工藝，能將鋼鐵渣廢物作為公路水泥穩(wěn)定層建設(shè)之用，變廢為寶、節(jié)能降耗。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種生產(chǎn)公路水穩(wěn)層用料的鋼渣改質(zhì)工藝，將煉鐵的水淬處理渣在磁選線進(jìn)行選鐵以后，將選鐵后的煉鐵水淬渣加入到盛裝液態(tài)轉(zhuǎn)爐渣的熱悶渣渣池內(nèi)，煉鐵水淬渣的加入量為液態(tài)轉(zhuǎn)爐渣量的3%~7%，然后將加入煉鐵渣的轉(zhuǎn)爐鋼渣，按照常規(guī)的熱悶工藝，使用機(jī)械攪拌均勻，此過程省略常規(guī)的打水冷卻工藝，待鋼渣冷卻到300～900℃進(jìn)行常規(guī)的熱悶處理，熱悶處理結(jié)束后將熱悶渣顆粒進(jìn)行磁選，磁選后的熱悶渣顆粒直接作為公路水泥穩(wěn)定層材料加以利用即可。
發(fā)明人的研究發(fā)現(xiàn)煉鐵渣的熔點(diǎn)在980℃左右，煉鋼渣的熔點(diǎn)在1345℃，并且鋼渣的導(dǎo)熱性較差，熱容較大，中間富含的熱能，如果在鋼鐵渣處于熱熔狀態(tài)，加入合適的中酸性煉鐵渣，就能夠使鋼渣中間的游離氧化鈣與煉鐵渣中間的酸性物質(zhì)發(fā)生成渣反應(yīng)，形成穩(wěn)定的硅酸鹽、鋁酸鹽、鈣鎂酸鹽等，消除鋼渣中間游離氧化鈣在作為路基材料使用時(shí)，因其體積膨脹而對路基材料造成的危害。然后將這種改質(zhì)的鋼渣采用熱悶處理，處理后產(chǎn)生的鋼渣能夠直接作為公路水穩(wěn)層的材料直接加以利用。
本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)基于以下三點(diǎn)：1、熱態(tài)鋼渣中間的熱熔為1.25KJ/（kg﹒℃），利用熱態(tài)鋼渣中間的熱源作為化學(xué)熱能夠促進(jìn)煉鐵渣與煉鋼渣進(jìn)行成渣反應(yīng)。熱源加以利用，能夠減少鋼渣在熱悶處理過程中的水耗和能耗，有利于節(jié)能降耗。2、本發(fā)明中鋼渣的游離氧化鈣含量在3%～7%，按照這一游離氧化鈣的析出比例，按照游離氧化鈣與煉鐵渣反應(yīng)生成新物相的平衡方程，能夠直接計(jì)算出所需要添加的煉鐵渣的數(shù)量，是一種具有可操作性的鋼渣穩(wěn)定化改質(zhì)工藝。3、鋼渣經(jīng)過以上處理工藝以后，煉鐵渣中間的鈣鋁黃長石與鎂黃長石等與鋼渣中間的游離氧化鈣發(fā)生成渣反應(yīng)，生成硅酸二鈣、硅酸鈣、鈣鎂橄欖石等新巖相結(jié)構(gòu)，消耗鋼渣中間的游離氧化鈣，所以鋼渣中間的游離氧化鈣更低、而煉鐵渣與游離氧化鈣生成的新物相，相比之下硬度更高、強(qiáng)度更大，作為水穩(wěn)材料能夠直接加以使用，能夠縮短鋼渣的產(chǎn)生與直接利用之間的時(shí)間周期。
本發(fā)明方法能將鋼鐵渣廢物作為公路水泥穩(wěn)定層建設(shè)之用，變廢為寶、節(jié)能降耗。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例
以一座120噸轉(zhuǎn)爐和一座250m3高爐的生產(chǎn)為例：
1.轉(zhuǎn)爐每爐出鋼量為120噸，鋼渣量為100公斤/噸鋼，每爐產(chǎn)生的鋼渣為12噸。轉(zhuǎn)爐鋼渣采用渣灌拉運(yùn)倒入熱悶渣池中；
2.按照平衡5%的游離氧化鈣的標(biāo)準(zhǔn)，拉運(yùn)600公斤高爐的煉鐵渣到熱悶渣廠；
3.直接采用裝載機(jī)將600公斤煉鐵渣倒入裝有轉(zhuǎn)爐渣的熱悶渣池中，采用挖掘機(jī)正常攪拌，但是此過程省略常規(guī)的打水冷卻工藝，利用鋼渣的熱能促進(jìn)鋼渣與煉鐵渣進(jìn)行成渣反應(yīng)；
4.待熱悶渣池內(nèi)的鋼鐵渣溫度降低到300～900℃，按照常規(guī)的熱悶工藝進(jìn)行處理；
5.熱悶結(jié)束后將鋼渣挖出，在磁選線上進(jìn)行選鐵，選鐵后將鋼渣直接作為公路水泥穩(wěn)定層材料加以利用即可。