CN104446022B - 一种用钢渣制备钢渣砂、活化渣粉和ro相的方法 - Google Patents

Abstract

一种用钢渣制备钢渣砂、活化渣粉和RO相的方法，包括以下步骤：（1）将钢渣粉磨预处理；（2）解离性粉磨；（3）分离活化渣粉和钢渣砂；（4）RO相提取。本发明选用通用设备，工艺简单，节能降耗；可解决好钢渣质量波动大的问题而充分利用钢渣资源；利废节能，含尘气体易于处理，且无其它废渣、废水、废气排放，无二次污染。

Description

一种用钢渣制备钢渣砂、活化渣粉和RO相的方法

技术领域

本发明涉及一种用钢渣制备钢渣砂、活化渣粉和RO相的方法，属于钢渣资源化利用领域。

背景技术

钢渣是炼钢过程产生的废渣，其产生量约为粗钢产量的12－20%，其化学成份较为复杂且波动大，矿物成份主要为复杂固熔相的硅酸三钙（C₃S）、硅酸二钙（C₂S）、铁酸二钙（C₂F）、蔷薇辉石（C₃MS₂）、铁橄榄石（CFS）、铁尖晶石（FeO·Al₂O₃）、纳盖斯密特石（C₇PS₂）、RO相（Mg²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺的固熔体）、f-CaO、f-MgO，及少量高度还原形成的微晶质SiO₂。其中RO相占到18－32%，一般含量25－30%，为钢渣中硬度最高（显微硬度670－920Kg／mm²）、密度最大（4.01－4.49g／cm³）的固熔体惰性矿物，且粒径分布宽，从10－1000μm。

具有水化反应能力的矿物为复杂固熔相的硅酸三钙（C₃S）、硅酸二钙（C₂S）、铁酸二钙（C₂F）。其中f-CaO、f-MgO为致密死烧状态，缓慢水化产生Ca（OH）₂、Mg（OH）₂体积膨胀，降低强度，还会造成安定性不良使制品开裂破坏。

其他矿物蔷薇辉石（C₃MS₂）、铁橄榄石（CFS）、铁尖晶石（FeO·Al₂O₃）、纳盖斯密特石（C₇PS₂）、RO相（Mg²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺的固熔体）均为常温稳定性矿物，不起水化硬化反应，其中的RO相（MgO含量≤60%时）经高温高压水热反应试验研究结果表现出良好的相对稳定性。

当前我国钢渣年产近1亿吨，广泛应用于水泥生产和混凝土中，包括生产少熟料及无熟料钢渣水泥、用作水泥混合材或水泥生料原料或制水泥膨胀剂及用于制混凝土粗骨料和细骨料，但钢渣的实际利用率尚不到30%，大量钢渣被作为废物弃置。

其原因在于：

一是钢渣中的水硬活性矿物量因炼钢工艺不同、及相同炼钢工艺下其原料和工艺控制参数等不同而使矿物成份不稳定，且结构致密，水化活性差，

大多强度偏低，尤其是早期强度低，且当前除高能耗的超细粉磨物理活化外，尚没有高效的钢渣化学活化方法；

二是钢渣硬度大、耐磨，且尚没有针对钢渣各组份矿物物相特征的解离性粉磨化学助剂，粉磨产量低、电耗高，釆用管磨机粉磨细度400－500m²／kg的钢渣粉吨电耗常高达110－140KW·h，另一方面，因钢渣中的钢粒和RO相重组份在磨内富集沉底填充，而使粉磨效率逐步大幅下降。反复试验显示：长径比＞2的管磨机粉磨钢渣时，钢渣中的钢粒和RO相因硬度大逐步被剥离出来，且因其密度大沉积于钢球锻间隙中，并因其具磁导性和中等磁导性而与磨内钢球钢锻表现出一定的“粘附效应”，沉积的钢粒和RO相很难均匀地随粉料流出，而沉积富集于磨内，大量的RO相和钢粒在磨内富集沉积过多超过某一水平限度时，钢粒和RO相颗粒才能大量随粉料带出磨外，此时磨机的粉磨效率已很低，磨内沉积富集料中的RO相颗粒含量通常达50－80%。

在釆用立磨或辊式磨粉磨试验中亦证明因钢渣中的钢粒和RO相重组份沉底，磨内风拉不出这些重组份，严重磨耗磨盘和辗轮而变得不太可行。

这些影响钢渣水化胶凝强度和严重影响粉磨工况的RO相颗粒矿物，正是炼钢过程所需的优质的熔剂矿物原料，但问题在于RO相分离和提纯很困难，现有的各种通过钢渣粉分离工艺方法或RO相提取装置对夹裹包履共生于钢渣中的RO相这种中等磁导性高硬度矿物，分离富集提纯效率很低、成本过高，无经济性；

三是钢渣中含死烧的CaO、MgO及硅酸三钙分解产生的二次游离钙而出现膨胀破坏，导致安定性不良，尤其是用钢渣替代混凝土粗骨料、细骨料（钢渣砂）时，严重受其安定性问题制约，而安定性良好的钢渣砂性能优于优质玄武岩砂，可用于配制载重混凝土、高标号混凝土、沥青混凝土等。

在钢渣利用的创新技术上，中国专利CN103435278A提供了一种提高钢渣水化活性的方法，利用粉磨设备将钢渣粉磨成颗粒粒度小于65μm的钢渣粉，然后，利用重力、磁力或者静电场分选出其中的RO相。所述利用重力分选是在分散介质中将粉磨后颗粒粒度小于65μm的钢渣粉按粒度分级，切割粒径为r，30μm＜r＜45μm，大于r的为粗粒级，即RO相产品；小于r的为细粒级，即活性钢渣粉产品。所述利用重力分选是在重液或重悬浮液分散介质中将钢渣粉按照密度分级，沉降的组份为重组分，即为RO相产品，轻组分即为活性钢渣粉产品。或将粉磨后颗粒粒度小于65μm的钢渣粉进行重力、磁力、静电组合式分选。该方法用于工业生产上第一个实际问题是众所周知的钢渣极难磨的问题，将钢渣粉磨至颗粒粒径小于65um的钢渣粉的电耗超高，预计＞140KW·h／t，对于要求的“切割粒径为r，30μm＜r＜45μm”，其工业生产的现实性存疑；第二个实际问题是在较低RO相浓度的超细粉料中，尤其是未经特殊处理的超细粉料中，因RO相矿物的静电与磁导性吸附效用，若不（以重液或重悬浮液）损害水硬性矿物的水化活性而要分离提纯出RO相的效率太低的问题，经济性存疑；其三不能解决因钢粒和RO相重组份沉积富集而导致磨机衬板球锻磨耗飚高、粉磨效率下降的顽症；其四其超细粉磨至小于65μm的钢渣粉，若用选粉机分选切割粒径为γ的细粉料（30μm＜r＜45μm），则不得不提高选粉机内风速和加大转子速度，选粉机内风力将拉出大量RO相微粒进入＜30μm乃至＜45μm的细粉料中，＞30μm乃至＞45μm的粗粉料中RO相的富集程度较低，经反复试验证明＜45%，且大量惰性矿物进入成品活性渣粉中，不仅粉磨无经济性，其提纯亦毫无经济性，且渣粉水硬性矿物含量低，产品质量亦随钢渣质量波动。

中国专利CN103641343A提供了一种钢渣粉磨预处理的方法，釆用超短磨将钢渣破碎至一毫米，再通过市售的RO相处理装置剔除一毫米粒径粉中的RO相颗粒，然后经过筛子送往磁选装置进行磁选得精铁矿，磁选后的钢渣粉送入粉磨系统进一步粉磨，即得到具有一定水化活性的钢渣粉末。该方法＂旨在合适粒径范围内剔除钢渣中的RO相，使钢渣粉磨系统连续、高效运行成为可能。RO相颗粒难以破碎，积存在磨盘上不断地磨损磨机，影响磨机产量及寿命＂。但其缺陷在于，一则釆用超短磨将钢渣粉碎至一毫米很困难，且超短磨出料篦板会被堵塞；二则钢渣中RO相矿物粒径分布宽，与其它矿物是共生包裹状态，在粒径一毫米粉料中有效剔除RO相很困难；三则剔除的RO相颗粒中含大量其它矿物，钢厂不能用来替代镁质类原料，亦因含大量不安定性CaO、MgO矿物，也不能用作钢渣砂；再则，入粉磨系统无论是球磨机还是立式磨或辊式磨后的钢渣中的RO相仍将沉积富集而严重影响粉磨工况。

中国专利CN1322689A提供了一种钢渣水泥膨胀剂，将钢渣粉磨至比表面积300－450m²／kg，得到一种钢渣水泥膨胀剂，按重量百分比硅酸盐水泥70－85%、钢渣水泥膨胀剂15－30%混掺均匀，即得一种膨胀水泥。硅酸盐水泥70%、钢渣粉膨胀剂30%的混合水泥，其28天膨胀值达0.196%、70天膨胀值达0.200%。该方法可利用钢渣中的致密的CaO、MgO及硅酸三钙分解产生的二次游离钙缓慢水化产生的体积膨胀，但没有解决钢渣的难磨性问题及钢粒和RO相重组份下沉填充进一步降低粉磨效率的问题，亦没有解决钢渣的化学活化问题及RO相的提取和合理利用问题。

另一方面，目前我国优质的天然砂资源供求关系很突出，部分地方甚至没有，砂的质量普及性下降，优质的玄武岩砂更高达300元／吨，而钢渣砂的表面特性、密度、强度、耐磨性等均优于玄武岩砂，开发天然砂的替代品势在必行，钢渣砂的研究也就迫在眉睫，而钢渣中的RO相颗粒及其它惰性矿物颗粒的稳定性、抗机械力破坏与抗磨能力极佳，亦是一种潜在的极品砂资源，关键是如何利用钢渣的复杂矿物特性进行分离，并消除其夹裹的的致密的CaO、MgO及硅酸三钙分解产生的二次游离钙缓慢水化产生的体积膨胀。自然，少量致密的大颗粒硅酸三钙、硅酸二钙矿物颗粒亦是一种难得的活性砂，能增加混凝土致密抗渗性，不会影响安全性。

鉴于此，钢渣的资源化的有效利用化废为宝，迫切需要一种全新的、可利用现有通用装备、且经济的工艺技术方法来合理分离、利用钢渣中所含有的水硬性矿物和较高硬度惰性矿物及高硬度高密度惰性RO相矿物。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种可利用现有通用装备、成本较低的用钢渣制备钢渣砂、活化渣粉和RO相的方法；可合理分离、利用钢渣中的水硬性矿物和较高硬度惰性矿物及高硬度惰性重质相——RO相矿物。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种用钢渣制备钢渣砂、活化渣粉和RO相的方法，用活化改性剂作为钢渣的主要活化剂与解离性粉磨助剂，优选用高效选粉机系统或改进系统分选、筛分，将粉磨物料分离为粒径＜80μm的细粉和粒径≥80μm的砂料，细粉即为活化渣粉，粒径≥80μm的砂料经除铁即为钢渣砂，利用定期停料，甩磨筛下物料除铁得富集RO相的粉料，富集RO的粉料采用常规的重力分选法和／或磁选法或电选法提纯即得RO相，提纯RO相过程中分离出的杂质为活化渣粉。

具体包括以下步骤：

（1）将钢渣粉磨预处理：钢渣加活化改性剂，所述活化改性剂用量为相当于钢渣质量的0.05－8.0%（优选0.1－7.0%，更优选0.1－3％），将钢渣粉碎、筛分、除铁，粒径≥3－10mm的粗粒料返回粉碎，粒径＜3－10mm的细粒料送入下一步骤处理；

所述粉碎优选以短磨或棒磨或辊压机或锤击式破碎机将钢渣粉碎；

所述筛分优选用V形分选机或机械筛或旋风结构分离器；

（2）解离性粉磨：将步骤（1）所得含活化改性剂、粒径＜3－10mm钢渣为主的细粒料解离性粉磨至粒径为1－2000μm（优选1μm－1800μm）物料；

所述解离性粉磨优选用管磨机；

（3）分离活化渣粉和钢渣砂：将经步骤（2）粉磨的物料分选（优选采用高效选粉机）、筛分，分离为粒径＜80μm的物料即活化渣粉和粒径≥80μm的砂料，粒径≥80μm的砂料经除铁，即得钢渣砂；

（4）RO相提取：将步骤（1）中钢渣粉磨预处理及步骤（2）钢渣粉磨时设备中沉积富集的RO相料和钢粒的混合料，定期（优选每8－72h）进行停料甩磨筛分，停料甩磨筛下的物料，先除铁得富集RO相的粉料，再将富集RO相的粉料提纯（优选采用常规的重力分选法和／或磁选法或电选法），即得RO相，提纯RO相过程中分离出的杂质为活化渣粉。

进一步，各步骤中，所述除铁优选用通用的磁选除铁器，优选管道除铁器、滚筒式除铁器等。

进一步，步骤（1）中，所述活化改性剂优选为醇胺型活化改性剂，或醇胺型活化改性剂与铝酸盐和／或硫酸盐矿物的混合物；所述醇胺型活化改性剂为市售的含乙二醇和／或乙二醇醚和醇胺的复合物；所述铝酸盐优选为铝酸钾、偏铝酸钠、活化铝渣、铝酸钙熟料、硫铝酸钙熟料中的至少一种。所述硫酸盐为硫酸钠、硫酸钾、硫酸钙、硫酸铝钾、硫酸铝钠、硫酸铝铵、硫酸铝、聚合硫酸铝中的至少一种。

进一步，所述醇胺型活化改性剂可在步骤（1）中和／或步骤（2）中加入，铝酸盐和／或硫酸盐矿物可在步骤（1）中和／或步骤（2）中加入；活化改性剂加入总量为相当于钢渣原料质量的0.05－8.0%。

进一步，步骤（3）分离出来的1－80μm粒径（即粒径＜80μm）的活化渣粉可直接应用于商品混凝土，或掺加其它辅助料如沸石、改性膨润土、硅灰、硅粉、矿渣粉、粉煤灰、熟料粉、水泥粉等后应用；分离出来的粒径80－2000μm（即≥80μm）的砂料含RO相矿物颗粒，还包含致密的较高硬度的复杂固熔相的大量蔷薇辉石（C₃MS₂）、铁橄榄石（CFS）、铁尖晶石（FeO·Al₂O₃）、纳盖斯密特石（C₇PS₂）等非活性颗粒和少量大尺寸硅酸三钙（C₃S）、硅酸二钙（C₂S）活性颗粒，可直接应用于重载混凝土或高强抗渗混凝土，也可直接或适当陈化后用于沥青混凝土或公路沥青面层。

进一步，步骤（3）中高效选粉机分选出的粗混合料，含有可调控选粉机内风力拉不出的少量重质微粒RO相和钢粒，经筛分进一步分离出所含的＜80μm细粉和≥80μm纯净砂料，其中筛分后＜80μm细粉中的重质RO相微粒和钢粒，可再经除铁和RO相提取后，剩余＜80μm细粉料并入活化渣粉库，提纯的RO相并入提纯RO相物料库。

进一步，步骤（3）中分离的纯净砂料，可以再采用常规的重力分选法和／或磁选法或电选法提取80－2000μm粒径物料中的RO相，提取RO相后的剩余颗粒料作为钢渣砂，RO相并入提纯RO相物料中用于钢厂。

进一步，步骤（2）所述解离性粉磨，是针对不同硬度、不同尺寸的不同矿物相构成的较大尺寸的粗颗粒物，借助解离性化学助剂如乙二醇/乙二醚醇和醇胺复合物，先经强制的冲、挤、剪切力作用造成大尺寸颗粒物内不同矿物相界面或晶面间的结合不可愈合损伤，针对钢渣颗粒中不同硬度与不同尺寸的不同矿物相构成基本特征，借助于醇胺复合化合物分子与活性基团微裂缝契入契撑力和球锻的冲、挤、削研磨物理力共同作用，使大尺寸颗粒钢渣解离为不同的小尺寸、不同硬度的矿物相，从而使管磨机可同时磨制出粒径＜80μm的粉料和粒径为80μm以上的砂料。

进一步，所用装备优选水泥及矿冶行业通用装备，所述高效选粉机为通用的高效率选粉机械，如O-Sepa选粉机等；所述粉磨预处理和钢渣粉磨及筛分设备、除铁器为水泥及矿冶业生产通用设备；所述的RO相提取优选用市售的RO相提取装置。

进一步，步骤（4）中,所述的停料甩磨筛分是指停止喂料15－60分钟后，停磨，在管磨机的人孔口固定筛板，然后在停料状态下开动磨机，通过筛板甩出磨内沉积富集的RO相颗粒和钢粒及碎球锻。

本发明的技术原理：

1）针对钢渣组成矿物类型及共生特性，经理论推演和反复试验优选用含乙二醇和／或乙二醇醚和醇胺的复合物做为钢渣复杂矿物组合体的解离性粉磨助剂，同时作为钢渣中水硬性矿物---复杂固熔相的硅酸三钙（C₃S）、硅酸二钙（C₂S）、铁酸二钙（C₂F）的主要活化剂和致密死烧f-CaO、f-MgO的消解促进剂，并作为钢粒、RO相颗粒表面洁净剂，使RO相颗粒表面镶嵌物易于剥离，且使钢粒、RO相颗粒在分选中表面不被粉料静电包履而易于洁净。

2）针对钢渣各共生物相颗粒构成及高硬度特性，优选以两级正四面体配球法的短磨或辊式磨或棒磨或辊压机或锤击式破碎机的冲击、挤压、剪切作用，配合乙二醇和／或乙二醇醚和醇胺复合物分子及活性基团对钢渣矿物相界面或晶面间应力微裂缝分子契入效应的契撑力协同作用，将钢渣预处理粉碎至粒径＜3－10mm细粒料，经除铁送入管磨机，为钢渣各矿物相的解离性粉磨创造条件，并降低粉磨能耗。

3）实施解离性粉磨，针对不同硬度、不同尺寸的不同矿物相构成的较大尺寸的粗颗粒物，借助解离性化学助剂，先经强制的冲、挤、剪切力作用造成大尺寸颗粒物内不同矿物相界面或晶面间的结合不可愈合损伤，而后优选用（长径比＞2的磨机）管磨机，针对钢渣颗粒中不同硬度、不同尺寸的不同矿物相构成基本特征，借助于醇胺复合化合物分子与活性基团微裂缝契入契撑力和球锻的冲、挤、削研磨物理力共同作用，使大尺寸颗粒钢渣解离为不同的小尺寸、不同硬度的矿物相，从而使管磨机同时磨制出1－80μm粒径的粉料和80μm以上粒径的砂料，并以此有效解决因炼钢过程中原料不同、工艺不同、废渣冷却速度不同等造成的钢渣中各矿物相含量及尺寸不同，而出现的钢渣质量波动大、产品质量不稳定的不同质量的钢渣的有效利用问题。

4）以乙二醇和／或乙二醇醚和醇胺复合物对钢渣矿物相颗粒界面及晶面应力微裂缝契入的契撑效应协同作用进行解离性粉磨，将钢渣解离粉磨为含粒径1μm－80μm的细粉料和粒径80μm－2000μm的砂料矿物混合料，并利用配入的活化改性剂（如醇胺、铝酸盐、硫酸盐）同步化学活化被机械力活化的水硬性矿物硅酸三钙（C₃S）、硅酸二钙（C₂S）、铁酸二钙（C₂F）等1－80μm颗粒物，促进致密死烧f-CaO、f-MgO颗粒物的水化消解速度，同时促进RO相及80－2000μm大晶体矿物颗粒的非稳定性矿物消解与稳定，以产生可用的1－80μm活化渣粉组份和80－2000μm钢渣砂组份。

5）借用常规的高效选粉机的风量、风速和转子转速可调特点，调整选粉机内风速和转子转速，将少量随料带出管磨机的重质RO相和钢粒截流在选粉机分选的粗混合料中，确保活化渣粉中水硬性矿物含量；藉此常规的高效选粉机和筛分机构分选、筛分，可将解离性粉磨物料简单而高效地分离为粒径1－80μm的活化渣粉和粒径80－2000μm的纯净钢渣砂料。分离出来的1－80μm粒径的活化渣粉可直接应用于商品混凝土，或掺加其它辅助料如沸石、改性膨润土、硅灰、硅粉、矿渣粉、粉煤灰、熟料粉、水泥粉等后应用；分离出来的粒径80－2000μm的砂料含RO相矿物颗粒，还包含致密的较高硬度的复杂固熔相的大量的蔷薇辉石（C₃MS₂）、铁橄榄石（CFS）、铁尖晶石（FeO·Al₂O₃）、纳盖斯密特石（C₇PS₂）等非活性颗粒和少量硅酸三钙（C₃S）、硅酸二钙（C₂S）活性颗粒，可直接用于或适当陈化后应用于重载混凝土或高强抗渗混凝土，也可直接用于或适当陈化后用于沥青混凝土或公路沥青面层。自然，选粉机分选后的粗混合料再经筛分产生的较少量的＜80μm细粉，可以再经常规方法提取微细钢粒和微细RO相颗粒，剩余细粉料并入活化渣粉库；分离的＞80μm的纯净砂料可以再经常规方法提取RO相颗粒，剩余物颗粒作为钢渣砂，RO相并入提纯RO相物料中用于钢厂。

6）利用解离性粉磨钢渣剥离出的钢粒和RO相矿物颗粒重质、难以破碎粉磨及磁导性特性会自然沉积富集于管磨机内的特点，釆用停料甩磨筛分方法，将磨内沉积富集的RO相颗粒、钢粒及碎球锻从磨机人孔口设置的筛板中快速筛分出来，藉此一方面化解长期以来钢渣粉磨过程中不能解决的难磨低效和衬板球锻的高磨耗问题，并快速恢复磨机的粉磨能力，确保粉磨效率和低电耗，另一方面，藉此获得高浓度（RO相浓度可达50－80wt%）且在醇胺助剂作用下易于提纯RO相的物料，采用常规的除铁和RO相分离装置即可简单地分离岀相对洁净的钢粒物和高纯RO相颗粒物。

本发明的有益效果：

1）本发明选用通用设备，工艺相对简单，便于灵活布置，投资较小，便于利用现有存量设备设施和利于推广应用；

2）将钢渣视为一种资源，可充分利用钢渣中共生的不同矿物的属性、功能，同步生产市场有潜在需求的活化渣粉、钢渣砂和RO相矿物，并回收洁净的钢粒物，可最大限度地物尽其用，发挥良好社会效益和最佳经济效益；

3）突破了传统的粉磨理论与实践约束，不再局限于管磨机仅磨制粉料，而以解离性粉磨方式，同时磨制微细粒径的粉料和较大粒径的砂料；针对钢渣颗粒中不同硬度与不同尺寸的不同矿物相构成基本特征，借助于醇胺复合化合物分子与活性基团微裂缝契入契撑力和球锻的冲、挤、削研磨物理力共同作用，使大尺寸颗粒钢渣解离为不同的小尺寸、不同硬度的矿物相，从而使管磨机同时磨制出1－80μm粒径的粉料和80－2000μm粒径的砂料，可达到最大限度的节能粉磨效果；

4）藉解离性粉磨，有效解决不同的炼钢工艺产生的钢渣质量差异大、及相同炼钢工艺下因炼钢过程中原料不同、工艺参数不同、废渣冷却速度不同，造成的钢渣中各矿物相含量不同、尺寸不同所产生的钢渣质量显著差异，而影响钢渣的有效利用问题；确保可利用不同炼钢工艺的钢渣或质量波动大的不同质量的钢渣制备的产品质量相对稳定。

5）借常规的可调控的高效选粉机系统的机内风力难以拉出重质物料如RO相和钢粒的特点，使少量被出磨物料带出磨管机的重质RO相和钢粒自然截留在≥80μm为主的粗混合料中而在筛分后易于分离，可确保活化渣粉、RO相和钢渣砂分离的高效率和产品质量的稳定。

6）为利废节能工艺方法，含尘气体易于处理，且无其它废渣、废水、废气排放，无二次污染。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

本实施例利用某关停立窑厂现有设备：钢渣粉磨预处理用锤击式破碎机，钢渣解离性粉磨用φ2.2×7.5m磨机，粉、砂分离用现有的一台旋风式选粉机和一个80μm振动筛分器改造串联，即旋风式选粉机粗粉送入振动筛分器进行第二次选粉筛分，除铁用滚筒式除铁器，RO相提纯用市售的RO相磁选器。选用涟钢厂钢渣，活化改性剂经试验选用市售的C1型醇胺（多元复合）活化改性剂）。

具体釆用如下步骤制取活化渣粉、钢渣砂和RO相：

（1）将钢渣粉磨预处理：在钢渣输送皮带上连续喷加相当于钢渣质量的0.12%的C1型醇胺（多元复合）活化改性剂，以锤击式破碎机将钢渣粉碎，然后釆用振动机械筛分选，除铁，粒径≥8mm的粗粒料返回粉碎，粒径＜8mm细粒料送入磨机；

（2）解离性粉磨：将步骤（1）所得含醇胺活化改性剂、粒径＜8mm的钢渣细粒料用磨机解离性粉磨至粒径为1μm－2000μm；

（3）分离活化渣粉和钢渣砂：将解离性粉磨的物料送入旋风式选粉机进行分选，分选的粒径＜80μm细粉直接送入活化渣粉库，分选的粗混合料送入80μm方孔振动筛分器分选筛分，筛下粒径＜80μm细粉连续并入分选细粉中入活化渣粉库，筛上的粗料为80－2000μm的钢渣砂料，经除铁器除铁，得粒径80－2000μm钢渣砂料，采用RO相磁选器提取粒径80－2000μm砂料中的RO相，提取的RO相物料入RO相钢板仓，剩余的粒径80－2000μm钢渣砂料即为合格钢渣砂入钢渣砂库；

（4）停料甩磨筛分和RO相提取：磨机每连续粉磨8h即停料运行20分钟后，在磨机的2个人孔口固定筛板，然后开动磨机甩磨30分钟，将钢渣粉磨磨机内沉积富集的RO相料和钢粒的混合料从人孔口筛板筛分甩出磨外；停料甩磨筛下物料收集后先除铁，得富集RO相的粉料，再将富集RO的粉料采用RO相磁选器提纯即得RO相，送入RO相料钢板仓；提纯RO相过程中分离出的杂质作为活化渣粉送入活化渣粉库。

本实施例所得产品试验统计分析结果：每100吨钢渣（干基）制取活化渣粉42.6吨、钢渣砂36.2吨、RO相18.1吨、钢粒等金属2.8吨，有效产品占比99.7%。综合吨产品电耗39.8kw·h。

按《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》（GB/T20491-2006）检测活化渣粉7天活性指数87%、28天活性指数91%，流动度比99%,安定性合格，为S85级活化钢渣粉。供应商品混凝土搅拌站出厂价150元／吨。

钢渣砂供应沥青路面工程，安定性合格，按《道路用钢渣砂》（YB/T4187-2009）、《水泥混凝土路面用钢渣砂应用技术规程》（YB/T4329-2012）检测粒径及物检指标合格。出厂价240元／吨。

RO相供应钢厂试验，查询被用于高炉烧结矿中，价300元／吨。

取上述活化渣粉搭掺涟钢矿渣粉和42.5级水泥，按质量比活化渣粉50%、涟钢矿渣粉20%、42.5级水泥粉30%混合均匀，得32.5级水泥。初凝161分钟、终凝224分钟，3天强度抗折3.2MPa、抗压18.5MPa，28天强度抗折6.0MPa、抗压38.7MPa，安定性合格。

取上述活化渣粉掺氟石膏粉和硫铝酸盐熟料粉，按质量比活化渣粉50%、氟石膏粉30%、硫铝酸盐熟料粉20%，混合均料，得水泥膨胀剂。

取上述活化渣粉掺沸石粉、矿渣粉、粉煤灰，按质量比活化渣粉60%、沸石粉5%、涟钢矿渣粉25%、粉煤灰10%,混合均匀，得S95级矿渣粉替代品。

实施例2

本实施例利用某关停立窑厂现有设备：钢渣粉磨预处理用锤击式破碎机，钢渣解离性粉磨用φ2.4×8m磨机，粉、砂分离用现有的一台旋风式选粉机和一台双转子选粉机改造串联，即旋风式选粉机粗粉送入双转子选粉机进行第二次选粉兼筛分，除铁用滚筒式除铁器，RO相提纯用市售的RO相磁选器。选用涟钢厂钢渣，活化改性剂选用巿售的C1型醇胺（多元复合）活化改性剂和偏铝酸钠。

釆用如下步骤制取活化渣粉、钢渣砂和RO相：

（1）将钢渣粉磨预处理：在钢渣输送皮带上连续喷加相当于钢渣质量的0.07%的C1型醇胺（多元复合）活化改性剂，以锤击式破碎机将钢渣粉碎，然后釆用振动机械筛分选，除铁，粒径≥8mm粗粒料返回粉碎，粒径＜8mm细粒料送入磨机；

（2）解离性粉磨：将含醇胺活化改性剂粒径＜8mm的钢渣细粒料用磨机解离性粉磨，入磨机时连续配入相当于钢渣原料质量的0.9%的偏铝酸钠粉料，并喷入相当于钢渣原料质量的0.03%的C1型醇胺活化改性剂，混合粉磨为粒径1μm－1800μm的物料；

（3）分离活化渣粉和钢渣砂：将解离性粉磨的物料送入旋风式选粉机进行初选，初选粒径＜80μm细粉直接送入活化渣粉库，初选的粗混合料送入双转子选粉机重选，重选粒径＜80μm细粉连续并入初选细粉中入活化渣粉库，重选的粗料为粒径80－1800μm的钢渣砂料，经除铁，得粒径80－1800μm合格钢渣砂，入钢渣砂库；

（4）停料甩磨筛分和RO相提取：磨机每连续粉磨8h即停料运行20分钟后，在磨机的2个人孔口固定筛板，然后开动磨机甩磨30分钟，将钢渣粉磨磨机内沉积富集的RO相料和钢粒的混合料从人孔口筛板筛分甩出磨外；停料甩磨筛下物料收集后先除铁，得富集RO相的粉料，再将富集RO的粉料采用RO相磁选器提纯即得RO相，送入RO相料仓。提纯RO相过程中分离出的杂质作为活化渣粉送入活化渣粉库。

本实施例所得产品试验统计分析结果：每100吨钢渣（干基）制取活化渣粉47.7吨、钢渣砂31.2吨、RO相17.4吨、钢粒等金属3.1吨，有效产品占比99.4%。综合吨产品电耗33.6kw·h。

按《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》（GB/T20491-2006）检测活化渣粉7天活性指数93%、28天活性指数96%,流动度比99%,安定性合格，为S95级活化钢渣粉。供应商品混凝土搅拌站出厂价170元／吨。

钢渣砂供应沥青路面工程，安定性合格，按《道路用钢渣砂》（YB/T4187-2009）、《水泥混凝土路面用钢渣砂应用技术规程》（YB/T4329-2012）检测粒径及物检指标合格。出厂价215元／吨。

RO相供应钢厂试验，被用于烧结矿中，价280元／吨。

实施例3

本实施例利用某水泥粉磨站现有设备：钢渣粉磨预处理用对辊式挤压机系统，钢渣解离性粉磨用φ3.8×13m磨机，粉、砂分离用现有的一台O-Sepa选粉机技改加设一台80μm筛孔的转筒式筛分器，除铁分别用管道除铁器和滚筒式除铁器，RO相提纯用市售的RO相磁选器。选用涟钢厂钢渣，活化改性剂选用巿售的C1型醇胺（多元复合）活化改性剂和铝酸盐熟料。

釆用如下步骤制取活化渣粉、钢渣砂和RO相：

（1）将钢渣粉磨预处理：钢渣配料时按钢渣96%、铝酸钙熟料4%的质量比配料，在钢渣混合料物料上连续喷加相当于钢渣混合料总质量的0.15%的C1型活化改性剂，以对辊式挤压机系统将钢渣粉碎、筛分，除铁，粒径≥4mm粗粒料返回对辊式挤压机，粒径＜4mm细粒料送入磨机；

（2）解离性粉磨：将含醇胺活化改性剂、粒径＜4mm钢渣细粒料用磨机解离性粉磨至粒径为1μm－1600μm；

（3）分离活化渣粉和钢渣砂：将解离性粉磨的物料送入O-Sepa选粉机分选，分选粒径＜80μm细粉送入活化渣粉库，粗混合料送入转筒式筛分器连续筛分，筛分的＜80μm细粉并入活化渣粉库，筛分后的粗料为粒径80－1600μm的钢渣砂料，经除铁，得粒径80－1600μm合格钢渣砂，入钢渣砂库；

（4）停料甩磨筛分和RO相提取：磨机每连续粉磨24h即停料运行35分钟后，停磨在磨机的三个人孔口固定筛板，然后开动磨机甩磨40分钟，将钢渣粉磨磨机内沉积富集的RO相料和钢粒的混合料从人孔口筛板筛分甩出磨外；停料甩磨筛下物料收集后先除铁，得富集RO相的粉料，再将富集RO的粉料采用RO相磁选器提纯即得RO相，送入RO相料仓；提纯RO相过程中分离出的杂质作为活化渣粉送入活化渣粉库。

本实施例所得产品试验统计分析结果：每100吨钢渣混合料（干基）制取活化渣粉57.1吨、钢渣砂22.4吨、RO相17.3吨、钢粒等金属2.9吨，有效产品占比99.7%。综合吨产品电耗32.8kw·h。

按《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》（GB/T20491-2006）检测活化渣粉7天活性指数95%、28天活性指数96%,流动度比99%,安定性合格，为S95级活化钢渣粉。

按《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB/T18046-2008）检测7天活性指数78%、28天活性指数81%,流动度比102%,安定性合格，可替代S75级矿渣粉。出厂价180元／吨。

钢渣砂供应沥青路面工程，安定性合格，按《道路用钢渣砂》（YB/T4187-2009）、《水泥混凝土路面用钢渣砂应用技术规程》（YB/T4329-2012）检测粒径及物检指标合格。出厂价298元／吨。

RO相供应钢厂试验，用于炼钢，价230元／吨。

实施例4

本实施例利用某水泥粉磨站现有设备：钢渣粉磨预处理用对辊式挤压机系统，钢渣解离性粉磨用φ4×13m磨机，粉、砂分离用现有的一台O-Sepa选粉机技改加设一台80μm筛孔的转筒式筛分器，除铁分别用管道除铁器和滚筒式除铁器，RO相提纯用市售的RO相磁选器。选用湘钢厂钢渣，活化改性剂选用巿售的C1型醇胺（多元复合）活化改性剂。

釆用如下步骤制取活化渣粉、钢渣砂和RO相：

（1）将钢渣粉磨预处理：在钢渣输送皮带上连续喷加相当于钢渣质量的0.2%的C1型活化改性剂，以对辊式挤压机系统将钢渣粉碎、筛分，除铁，粒径≥6mm的粗粒料返回对辊式挤压机，粒径＜6mm细粒料送入磨机；

（2）解离性粉磨：将含醇胺活化改性剂粒径＜6mm的钢渣细粒料用磨机解离性粉磨至粒径为1μm－1000μm的物料；

（3）分离活化渣粉和钢渣砂：将解离性粉磨的物料送入O-Sepa选粉机分选，分选粒径＜80μm的细粉送入活化渣粉库，粗混合料送入转筒式筛分器连续筛分，筛分的粒径＜80μm细粉并入活化渣粉库，筛分后的粗料为粒径80－1000μm的钢渣砂料，经除铁，得粒径80－1000μm合格钢渣砂，入钢渣砂库；

（4）停料甩磨筛分和RO相提取：磨机每连续粉磨48h即停料运行40分钟后，停磨在磨机的三个人孔口固定筛板，然后开动磨机甩磨50分钟，将钢渣粉磨磨机内沉积富集的RO相料和钢粒的混合料从人孔口筛板筛分甩出磨外。停料甩磨筛下物料收集后先除铁，得富集RO相的粉料，再将富集RO的粉料采用RO相磁选器提纯即得RO相，送入RO相料仓。提纯RO相过程中分离出的杂质作为活化渣粉送入活化渣粉库。

本实施例所得产品试验统计分析结果：每100吨钢渣（干基）制取活化渣粉67.9吨、钢渣砂12.4吨、RO相16.3吨、钢粒等金属3.1吨，有效产品占比99.7%。综合吨产品电耗33.1kw·h。

按《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》（GB/T20491-2006）检测活化渣粉7天活性指数92%、28天活性指数94%,流动度比99%,安定性合格，为S85级活化钢渣粉。出厂价180元／吨。

钢渣砂供应沥青路面工程，安定性合格，按《道路用钢渣砂》（YB/T4187-2009）、《水泥混凝土路面用钢渣砂应用技术规程》（YB/T4329-2012）检测粒径及物检指标合格。出厂价298元／吨。

RO相供应钢厂试验，用于炼钢，价235元／吨。

实施例5

本实施例利用某废渣公司现有设备：钢渣粉磨预处理用φ4.2×4.5m破碎磨系统（带V型选粉机、管道除铁器），钢渣解离性粉磨用φ4.2×13.5m磨机，粉、砂分离用现有的一台O-Sepa选粉机技改加设一台80μm筛孔的转筒式筛分器，除铁用管道除铁器加气力清洁装置，RO相提纯用市售的RO相磁选器。选用堆场粗选铁后的钢渣，活化改性剂选用巿售的C2型醇胺（多元复合）活化改性剂。

釆用如下步骤制取活化渣粉、钢渣砂和RO相：

（1）将钢渣粉磨预处理：在钢渣破碎磨入口渣料上连续喷加相当于钢渣质量1%的C2型活化改性剂，以破碎磨系统将钢渣粉碎、筛分，除铁，粒径≥6mm粗粒料返回钢渣破碎磨，粒径＜6mm细粒料送入磨机；

（2）解离性粉磨：将含醇胺活化改性剂粒径＜6mm的钢渣细粒料用磨机解离性粉磨至粒径为1μm－1300μm物料；

（3）分离活化渣粉和钢渣砂：将解离性粉磨的物料送入O-Sepa选粉机分选，分选粒径＜80μm细粉送入活化渣粉库；粗混合料送入转筒式筛分器连续筛分，筛分的粒径＜80μm细粉经RO相磁选器提取RO相后并入活化渣粉库，筛分后的粗料为粒径80－1300μm的钢渣砂料，经除铁，送入RO相磁选器提取RO相物料，RO相物料合并送入RO相物料库，剩余的粒径80－1300μm钢渣砂料，入钢渣砂库；

（4）停料甩磨筛分和RO相提取：磨机每连续粉磨48h即停料运行35分钟后，停磨在磨机的三个人孔口固定筛板，然后开动磨机甩磨50分钟，将钢渣粉磨磨机内沉积富集的RO相料和钢粒的混合料从人孔口筛板筛分甩出磨外；停料甩磨筛下物料经移动组合罩式皮带收集机收集后先除铁，得富集RO相的粉料，再将富集RO的粉料采用RO相磁选器提纯即得RO相，送入RO相物料库；提纯RO相过程中分离出的杂质作为活化渣粉送入活化渣粉库。

本实施例所得产品试验统计分析结果：每100吨钢渣（干基）制取活化渣粉62.6吨、钢渣砂17.2吨、RO相18.1吨、钢粒等金属1.9吨，有效产品占比99.8%。综合吨产品电耗34.8kw·h。

按《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》（GB/T20491-2006）检测活化渣粉7天活性指数87%、28天活性指数93%，流动度比99%,安定性合格，为S85级活化钢渣粉。

钢渣砂供应沥青路面工程，安定性合格，按《道路用钢渣砂》（YB/T4187-2009）、《水泥混凝土路面用钢渣砂应用技术规程》（YB/T4329-2012）检测粒径及物检指标合格。

RO相供应钢厂试验。

取上述活化渣粉搭掺硅藻土粉、矿渣粉，按质量比活化渣粉70%、硅藻土粉5%、矿渣粉25%混合均匀，得混合渣粉。按《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB／T18046-2008）检测7天活性指数79%、28天活性指数85%,流动度比99%,安定性合格，可替代S75级矿渣粉。

取上述活化渣粉掺焙烧磷石膏粉和硫铝酸盐熟料粉，按质量比活化渣粉50%、焙烧磷石膏粉35%、硫铝酸盐熟料粉15%，混合均料，得水泥膨胀剂。

取上述活化渣粉掺沸石粉、矿渣粉、粉煤灰，按质量比活化渣粉55%、沸石粉5%、涟钢矿渣粉30%、粉煤灰10%,混合均匀，得S95级矿渣粉替代品。

Claims (8)

1.一种用钢渣制备钢渣砂、活化渣粉和RO相的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）钢渣粉磨预处理：钢渣加活化改性剂，所述活化改性剂用量为钢渣质量的

0.05－8.0%，将钢渣粉碎、筛分、除铁，粒径≥10mm的粗粒料返回粉碎，粒径＜10mm的细粒料送入下一步骤处理；

所述活化改性剂为醇胺型活化改性剂，或醇胺型活化改性剂与铝酸盐和／或硫酸盐矿物的混合物；

（2）解离性粉磨：将步骤（1）所得含活化改性剂、粒径＜10mm以钢渣为主的细粒料解离性粉磨至粒径为1－2000μm物料；

（3）分离活化渣粉和钢渣砂：将经步骤（2）粉磨的物料分选、筛分，分离为粒径＜80μm的物料即活化渣粉和粒径≥80μm的砂料，粒径≥80μm的砂料经除铁，即得钢渣砂；

（4）RO相提取：将步骤（1）中钢渣粉磨预处理及步骤（2）钢渣粉磨时设备中沉积富集的RO相料和钢粒的混合料，定期进行停料甩磨筛分，停料甩磨筛下的物料，先除铁得富集RO相的粉料，再将富集RO相的粉料提纯，即得RO相，提纯RO相过程中分离出的杂质为活化渣粉。

2.根据权利要求1所述的用钢渣制备钢渣砂、活化渣粉和RO相的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述活化改性剂的用量为钢渣质量的0.1－7.0%。

3.根据权利要求1或2所述的用钢渣制备钢渣砂、活化渣粉和RO相的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述醇胺型活化改性剂为市售的含乙二醇和／或乙二醇醚与醇胺的复合物。

4.根据权利要求1或2所述的用钢渣制备钢渣砂、活化渣粉和RO相的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述铝酸盐为铝酸钾、偏铝酸钠、活化铝渣、铝酸钙熟料、硫铝酸钙熟料中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的用钢渣制备钢渣砂、活化渣粉和RO相的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述硫酸盐矿物为硫酸钠、硫酸钾、硫酸钙、硫酸铝钾、硫酸铝钠、硫酸铝铵、硫酸铝、聚合硫酸铝中的至少一种。

6.根据权利要求1或2所述的用钢渣制备钢渣砂、活化渣粉和RO相的方法，其特征在于，所述醇胺型活化改性剂在步骤（1）中和／或步骤（2）中加入，铝酸盐和／或硫酸盐矿物在步骤（1）中和／或步骤（2）中加入；活化改性剂加入总量为钢渣原料质量的0.05－8.0%。

7.根据权利要求1所述的用钢渣制备钢渣砂、活化渣粉和RO相的方法，其特征在于，各步骤中，所述除铁釆用管道除铁器或滚筒式除铁器；所述RO相提取装置为市售的RO相提取装置。

8.根据权利要求1所述的用钢渣制备钢渣砂、活化渣粉和RO相的方法，其特征在于，所述粉碎以短磨或棒磨或辊压机或锤击式破碎机将钢渣粉碎；所述筛分用V形分选机或机械筛；所述粉磨用管磨机；所述分选用O-Sepa选粉机。