NL9101771A

NL9101771A - Poreuze gegranuleerde staalslaksamenstelling alsmede toepassing van een dergelijke staalslaksamenstelling als vulstof in bouwmaterialen, wegenbouwmaterialen en ophoogmaterialen.

Info

Publication number: NL9101771A
Application number: NL9101771A
Authority: NL
Original assignee: Pelt & Hooykaas
Priority date: 1991-10-23
Filing date: 1991-10-23
Publication date: 1993-05-17
Also published as: ATE147795T1; DE69216774D1; EP0542330A1; CA2080850A1; JPH05213638A; US5478392A; DE69216774T2; EP0542330B1

Description

Korte aanduiding: Poreuze gegranuleerde staalslaksamenstelling alsmede toepassing van een dergelijke staalslaksamenstelling als vulstof in bouwmaterialen, wegenbouwmaterialen en ophoogmaterialen.

De uitvinding heeft betrekking op staalslak.

Het is algemeen bekend om uit een hoogoven verkregen ijzerprodukten in een convertor om te zetten in staal bijvoorbeeld door doorblazen van zuurstof. Bij deze bewerking ontstaat een staalslak die echter voor praktische toepassing verschillende nadelen bezit.

In de eerste plaats kan genoemd worden het bijzonder hoge gehalte aan vrij calciumoxyde, waardoor bij verwerking in wegenbouwmaterialen bij omzetting van het calciumoxyde in calciumhydroxyde scheuren in een wegdek kunnen ontstaan. Dit leidt dan tot versnelde achteruitgang van een met een dergelijke slak gevormd wegdek.

Een ander nadeel is het hoge volumegewicht van 2000 kg/m3. Tenslotte is deze slak na stollen moeilijk te verwerken, daar ; i deze eerst gebroken en gezeefd moet worden om deeltjes van 0 tot 25 mm te verkrijgen.

Om al deze redenen bestond er tot nu toe onvoldoende belangstelling voor staalslak en kan deze vrijwel alleen verwerkt ; worden door mengen met hoogovenslak en gegranuleerde hoogovenslak meestal in een samenstelling van 70% hoogovenslak, 20% staalslak en 10% gegranuleerde hoogovenslak.

Door een toenemende verwerking van hoogovenslak in de cementindustrie komt echter een veel kleinere hoeveelheid hoogovenslak beschikbaar voor verwerking tot een wegenbouwsamen-stelling waardoor men gedwongen is om voor zeer grote hoeveelheden staalslak andere toepassingen te zoeken.

Ter illustratie kan vermeld worden dat bij een grotere verwerkingseenheid voor het omzetten van ruw ijzer in staal, bijvoorbeeld 300.000 ton staalslak met een deeltjesgrootte van j i 0 tot 25 mm ter beschikking komt, waarvan slechts 50.000 ton ! verwerkt kan worden tot wegenbouwmateriaalprodukten door mengen ! met hoogovenslak en gegranuleerde hoogovenslak.

Voor het restant bestaan nog geen toepassingen. Gevonden is nu dat men de hierbovengenoemde nadelen van te hoge concentraties aan vrij calciumoxyde, in staalslak kan ondervangen door de staalslak te granuleren. Op deze wijze verkrijgt men een poreus gegranuleerde staalslak met een volumegewicht in losgestorte toestand van minder dan 1 kg per dm3, in het bijzonder kan men waarden bereiken van 0,77 kg/dm3, terwijl het volumegewicht in vastgestorte toestand 0,99 kg per dm3 bedraagt.

In een poreuze gegranuleerde staalslak bedraagt het vrij calcium-oxydegehalte ten hoogste 1/10, bij voorkeur 1/50 van het gehalte in de niet gegranuleerde slak, meer in het bijzonder minder dan 1%, in het bijzonder minder dan 0,2%.

In een staalslak neemt in het bijzonder bij granuleren tot een poreuze gegranuleerde staalslak het vrije calciumoxyde-gehalte af van ongeveer 5 tot 6% tot 0,1%.

Bovendien kan de verkregen poreuze gegranuleerde staalslak waardevoller worden gemaakt door de gegranuleerde slakken magnetisch te ontijzeren. Deze techniek is op zichzelf bekend.

De na ontijzeren verkregen slakken kan men vervolgens op verrassende wijze na fijnmalen eenvoudig scheiden in twee frakties: een eerste fraktie met een hoog gehalte aan ferrieten, en een tweede fraktie met een laag gehalte aan ferrieten. Deze scheiding vindt eveneens magnetisch plaats. De fraktie met het hoge gehalte aan ferrieten kan zondermeer weer in de hoogoven worden toegepast ter bereiding van ruwijzer. De tweede fraktie met het lage gehalte aan ferrieten kan met bijzonder voordeel worden toegepast ter gehele of gedeeltelijke vervanging van cement doordat het een daarvoor gunstige Ca/Si verhouding bezit.

Granuleren van staalslak leidt derhalve tot de volgende voordelen: a) het volumegewicht van het gegranuleerde poreuze staalslakprodukt is veel kleiner dan 1.

b) de chemische samenstelling van de gegranuleerde poreuze staalslak is sterk verbeterd door een veel kleiner gehalte aan vrij calciumoxyde.

c) Bovendien kan door verder ontij zeren van de gegranuleerde staalslak enerzijds een fraktie worden verkregen die arm is aan ferrieten, maar een voor toepassing als anorganisch bindmiddel gunstige Ca/Si verhouding bezit, en anderzijds een fraktie die rijk is aan ferrieten en als zodanig voor de staalbereiding kan worden toegepast. Door omzetting van staalslak in een poreuze gegranuleerde staalslak kan men derhalve dit type slak gebruiken als ophoogmaterialen waarbij in het bijzonder dan de eigenschap genoemd kan worden van een kleinere dichtheid dan van water, waardoor het ophoogmateriaal op water kan drijven en het grote volumegewicht. Ook als wegenbouwmateriaal is deze poreuze gegranuleerde staalslak zeer geschikt, en als bindmiddel voor de gedeeltelijke of gehele vervanging van cement.

De poreuze gegranuleerde staalslak volgens de uitvinding kan in het bijzonder verkregen worden door besproeien van een gesmolten staalslakstroom met een versproeide vernevelde waterstroom. De hoeveelheid water wordt empirisch bepaald en is gewoonlijk ongeveer 4-8 ton water per ton gesmolten staalslakmassa.

Opgemerkt wordt dat granuleren van bij de ijzerbereiding in hoogovens verkregen hoogovens lakken op zichzelf bekend is, doch daarbij daalt de dichtheid van de hoogovenslak van 1650 tot 1000 kg/m3, terwijl bij staalslak de dichtheid verrassender-wijze daalt van 2100 tot 770 kg/m3.

Met bijzonder voordeel heeft de uitvinding betrekking op een staalslaksamenstelling die gekenmerkt is doordat een poreuze gegranuleerde staalslak in verkleinde vorm gebracht is, waardoor de staalslak op eenvoudige wijze in drie op zichzelf waardevolle frakties kan worden gescheiden, zoals hierboven uiteengezet is. j

Een dergelijke samenstelling kan gemakkelijk verwerkt j worden in bouwmaterialen zoals kalkzandsteen, schuimbeton, ; normaal beton als grindvervangend materiaal en is bovendien geschikt als grondstof voor ophoogmaterialen vanwege het grote | volume en de geringe dichtheid en door de gunstige Ca/Si verhouding als bestanddeel voor cement.

i |

De uitvinding heeft derhalve eveneens betrekking op de toepassing van poreuze gegranuleerde staalslak al dan niet in verkleinde vorm, als vulstof in bouwmaterialen, als grondstof voor ophoogmaterialen en als grondstof in een anorganisch bindmiddel zoals cement.

Een bijzonder gunstige toepassing is het gebruik van gegranuleerde poreuze staalslak, al dan niet in verkleinde vorm als grondstof voor wegenbouwmaterialen.

Met bijzonder voordeel leent een poreuze gegranuleerde staalslak volgens de uitvinding, al dan niet in verkleinde vorm, zich als grondstof voor wegenbouwmaterialen. In dat geval dienen de gemalen poreuze gegranuleerde staalslakprodukten als een vulstof in fijne gradering voor asfalt en beton. Vulstoffen zijn bijvoorbeeld in een asfaltmengsel onontbeerlijk in verband met een goede matrixopbouw in het fijne korrelgebied en om een goede verstijving te verkrijgen van de bitumen om een goede hechting te waarborgen. Vaak worden kalkachtige stoffen, vliegassen of ontstoffingsresiduen als vulstof gebruikt, doch het probleem van secundaire grondstoffen is echter dat de kwaliteit niet konstant is en met name vliegassen minder geschikt ! zijn door de hogere temperatuur in de verbrandingsketels, waardoor ze meer bolvormig en glasachtig zijn geworden.

Poreuze gegranuleerde staalslak in verkleinde vorm bezit deze nadelen niet, waardoor uit deze slakken produkten met een i kontinue korrelverdeling en derhalve een konstante kwaliteit j verkregen kunnen worden.

Door de poreuze eigenschappen van gegranuleerde staalslak i treedt bovendien een zeer goede hechting op tussen bitumen en genoemde staalslakdeeltjes. Dit geldt natuurlijk ook bij gebruik van andere bindmiddelen, zoals in de bouwmaterialen.

Tenslotte heeft de uitvinding betrekking op bouwmateriaal-voortbrengsels verkregen onder toepassing van een poreuze gegranuleerde staalslak, al dan niet in verkleinde vorm, welke als vulstof in de bouwmaterialen opgenomen is.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van enkele uitvoeringsvoorbeelden.

VOORBEELD I

Staalslak afkomstig van een staalconvertor wordt gemalen en ontijzerd met behulp van een magneet. Men verkrijgt na het ontijzeren een samenstelling met de volgende zeefanalyse 0,063 mm : 51,1% 0,063-0,125 mm : 29,1% 0,125-0,25 mm : 14,7% 0,25-0,5 mm : 2,3% 0,5-1 mm : 0,9% 1- 2 mm : 0,5% 2- 4 mm : 1,4%

De samenstelling van de slak blijkt uit de in de tabel weergegeven analysecijfers.

De slak wordt gesmolten en vervolgens gegranuleerd door besproeien met een door middel van mondstukken verkregen ; waternevel.

De opgesproeide hoeveelheid water bedraagt ongeveer 7 j ton per ton vloeibare staalslakmassa. I

Ter verwijdering van aan de daarbij verkregen poreuze gegranuleerde slak hechtend water wordt de massa in een geperforeerde trommel aan rotatie onderworpen.

Verkregen wordt daarbij een poreuze gegranuleerde slak met een volumegewicht in losgestorte toestand van 0,77 kg/dm3 en in vaste verdichte toestand van 0,99 kg/dm3.

Deze gegranuleerde slak blijkt een veel kleiner gehalte vrij CaO te bezitten dan de niet-gegranuleerde slak zoals blijkt : uit de tabel.

VOORBEELD II

Poreuze gegranuleerde staalslak als verkregen volgens i voorbeeld I wordt na breken verwerkt in een samenstelling voor het vormen van een bitumenwegdek.

Door het geringe gehalte aan vrij calciumoxyde in de poreuze gegranuleerde staalslak bezit het verkregen wegdek een bijzonder grote levensduur aangezien geen scheuren ontstaan j door opname van water door calciumoxyde onder vorming van calciumhydroxyde.

VOORBEELD III

Poreuze gegranuleerde staalslak volgens voorbeeld I wordt fijngemalen tot een deeltjesgrootte van ongeveer 63 μ. Uit dit fijngemalen produkt wordt het aanwezige ijzer magnetisch afgescheiden en wordt het vervolgens als vulstof opgenomen in een bitumenmassa voor het vormen van een wegdek.

Men verkrijgt een zeer goede hechting tussen bitumen en gemalen staalslakdeeltjes door de poreuze eigenschappen van deze staalslakdeeltjes.

Bij gebruik van een dergelijke wegbedekking treden geen scheuren op als reaktie tussen water en vrij calciumoxyde door het geringe gehalte aan genoemde verbinding in poreuze gegranuleerde staalslak volgens de uitvinding.

VOORBEELD IV

Men maalt de poreuze gegranuleerde staalslak volgens voorbeeld I tot een deeltjesgrootte van ongeveer 63 μ. De aldus fijngemalen staalslak ontijzert men eerst onder toepassing van een magnetisch veld.

De verkregen ontij zerde staalslak brengt men vervolgens in een sterker magnetisch veld en verkrijgt daardoor enerzijds een fraktie die rijk is aan ferrieten en anderzijds een fraktie die arm is aan ferrieten.

De ferriet-rijke fraktie voert men, ter vervanging van ijzererts, weer terug in de hoogoven.

De ferriet-arme fraktie past men toe als cementfraktie, ter vorming van een zelf-uithardend cement met dezelfde eigen- ! i schappen als Portland cement.

Voorts werd de ferrietarme fraktie gegranuleerd met een waterig bindmiddel tot korrels op een granuleerschotel en de korrels werden vervolgens gehard tot grindvervangingsmateriaal. VOORBEELD V

Men vormt kalkzandsteen door opname in de voor een dergelijke kalkzandsteen te gebruiken samenstelling van 20% van de tot een deeltjesgrootte van 63 μ fijngemalen poreuze gegranuleerde staalslak volgens voorbeeld I.

De eigenschappen van dergelijk kalkzandsteen zijn dezelfde als van normale kalkzandsteen. j i i

VOORBEELD VI

Men vormt schuimbeton door opname in het betonmengsel van fijngemalen poreuze gegranuleerde staalslak volgens voorbeeld I.

Het verkregen bouwprodukt in de vorm van een tegel bezit dezelfde eigenschappen als betonprodukten verkregen onder toepassing van gemalen normale hoogovenslakken.

VOORBEELD VII

Men gebruikt poreuze gegranuleerde hoogovenslak volgens voorbeeld I als ophoogmateriaal voor het ophogen van een grondoppervlak.

Door het lage volumegewicht zakt de gegranuleerde staalslak volgens de uitvinding niet weg in een slappe ondergrond of zelfs een watermassa. Hierdoor kan men zeer goed een grondoppervlak op de gewenste hoogte brengen.

j

Claims

1. Staalslak, met het kenmerk, dat de staalslak een poreuze gegranuleerde staalslak is.

2. Staalslak volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de gegranuleerde staalslak een volumegewicht in losgestorte toestand bezit van minder dan 1 kg/dm3.

3. Staalslak volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de gegranuleerde poreuze staalslak een volumegewicht in losgestorte toestand bezit van minder dan 0,8 kg/dm3 en in verdichte gestorte toestand van 0,99 kg/dm3.

4. Staalslak volgens een of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het gehalte aan vrij calciumoxyde in de gegranuleerde staalslak ten hoogste 1/10, bij voorkeur 1/50 bedraagt van het gehalte in de niet-gegranuleerde slak.

5. Staalslak volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het | gehalte aan vrij calciumoxyde in de poreuze gegranuleerde staal- ! slak minder dan 1%, bij voorkeur minder dan 0,2% bedraagt.

6. Staalslak volgens een of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de poreuze gegranuleerde staalslak verkregen j is door besproeien van een gesmolten staalslakstroom met een versproeide waterstroom.

7. Staalslak volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de j poreuze gegranuleerde staalslak verkregen is door besproeien van een gesmolten staalslakstroom met een versproeide waterstroom in een hoeveelheid van 4-8 ton water per ton van de gesmolten staalslakmassa.

8. Staalslak volgens een of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de poreuze gegranuleerde staalslak verkleind is, bijvoorbeeld door malen.

9. Staalslak volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de verkleinde, poreuze gegranuleerde staalslak is ontijzerd.

10. Staalslak volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat de verkleinde, poreuze gegranuleerde staalslak is gescheiden in een fraktie met hoog gehalte aan ferrieten en een fraktie met een laag gehalte aan ferrieten.

11. Toepassing van gegranuleerde staalslak al dan niet in verkleinde vorm volgens een of meer der voorgaande conclusies, als vulstof in bouwmaterialen.

12. Toepassing van poreuze gegranuleerde staalslak al dan niet in verkleinde vorm volgens een of meer der voorgaande conclusies als grondstof voor wegenbouwmaterialen.

13. Toepassing van poreuze gegranuleerde staalslak al dan niet in verkleinde vorm volgens een of meer der voorgaande conclusies als grondstof voor ophoogmaterialen.

14. Toepassing van ferriet-arme poreuze gegranuleerde staalslak volgens conclusie 10 als grondstof voor een anorganisch bindmiddel zoals cement.

15. Toepassing van f errietrijke poreuze gegranuleerde staalslak volgens conclusie 10 als grondstof voor de staalbereiding.

16. Gevormde bouwmateriaalvoortbrengsels, met het kenmerk, dat deze gegranuleerde poreuze staalslak volgens een of meer der voorgaande conclusies bevatten. i i