Измельчение стального шлака: новаторские решения по измельчению для экологически чистых строительных материалов

Сстальной шлак промышленные отходы конвертерного и электродугового производства стали, состоящие в основном из силиката кальция и феррита кальция.
На его долю приходится около 14% производства сырой стали. Стальные шлаки содержат около 50% минералов, таких как трикальциевый силикат (C3S) и дикальциевый силикат (C2S), которые обладают гидравлическими свойствами.
В настоящее время тонкое измельчение стальных шлаков в качестве добавок к цементу или бетону является важным способом достижения высокой ценности использования. Однако из-за феррита кальция, фаз RO и металлического железа стальной шлак трудно измельчать. При измельчении до 400 м²/кг или выше традиционные шаровые мельницы значительно увеличивают потребление энергии. Поэтому Китай изучает более энергоэффективные технологии и оборудование для измельчения.

Характеристики измельчения сталеплавильного шлака

Стальной шлак образуется при высоких температурах (выше 1580 °C), где он поглощает примеси, такие как FeO и MgO, образуя крупные кристаллы. Петрографический анализ показывает, что основными минеральными компонентами стального шлака являются пластинчатый трикальциевый силикат и сферический или округлый дикальциевый силикат. Далее следуют феррит кальция и фазы RO. Трикальциевый силикат может достигать максимального размера 1998 мкм, при этом частицы MgO в его включениях варьируются от 142 до 271 мкм. Металлическое железо в стальных шлаках появляется в основном в виде сферических включений с типичным размером 100–300 мкм и максимальным размером до 3 мм. Дикальциевый силикат также может достигать размера частиц 943 мкм.

В результате сравнительных исследований огнеупорных фаз и цементирующих свойств стального шлака было установлено, что огнеупорными компонентами в стальном шлаке являются алюминат кальция и твердый раствор магния и железа. Эти фазы обладают низкой реакционной способностью к гидратации. С другой стороны, трехкальциевый силикат (C3S) и двухкальциевый силикат (C2S) в стальном шлаке обладают лучшей измельчаемостью, немного лучшей, чем шлаки. Однако их реакционная способность к гидратации значительно ниже, чем у шлака. C3S и C2S в стальном шлаке растворили значительное количество посторонних ионов.

Поэтому для активации гидравлических цементирующих свойств C3S и C2S в стальном шлаке шлак должен быть тонко измельчен до высокой тонкости. Это вызовет искажение минеральной структуры, снизит кристалличность и снизит энергию связи минеральных кристаллов. В результате повышается реакционная способность, что позволяет повысить скорость включения стальных шлаков в цемент и бетон.

Технология измельчения сталеплавильного шлака

Процесс измельчения с использованием шаровой мельницы в качестве оборудования для окончательного измельчения

The шаровая мельница является традиционным устройством для измельчения материалов после простого механического дробления. Благодаря постоянному совершенствованию технологии шаровых мельниц, теперь она способна измельчать твердые вещества, такие как стальные шлаки. Шаровые мельницы обладают высокой адаптивностью и большой степенью дробления. Они позволяют одновременно измельчать и сушить. Конструкция проста, а обслуживание легкое. Шаровые мельницы имеют хорошую герметизацию, стабильную работу и надежную производительность. Эти особенности делают их широко распространенными, особенно при измельчении цемента. Их история почти такая же долгая, как и сама цементная промышленность.

Шаровая мельница позволяет регулировать характеристики и материалы мелющих тел в зависимости от свойств материала. Это позволяет ей измельчать твердый сталешлак. Однако измельчение порошка сталешлака с удельной поверхностью 400 м²/кг потребляет около 100 кВт·ч/т. Несмотря на свои преимущества, шаровая мельница имеет существенные недостатки. Она имеет дорогую конфигурацию, сильный износ, низкую эффективность и высокое потребление энергии.

При производстве цемента расход энергии на тонну цемента составляет не менее 70 кВт·ч, из которых только около 5% идет на увеличение площади поверхности материала. Большая часть энергии преобразуется в тепловую и звуковую энергию, которая тратится впустую. Высокий расход энергии и значительные потери при измельчении ограничивают развитие шаровых мельниц в области измельчения сталеплавильного шлака.

По этой причине шлифовальная промышленность фокусируется на повышении эффективности шлифования. Она направлена на снижение потребления энергии и минимизацию износа стали. Это стимулирует исследования и разработки нового шлифовального оборудования и технологий.

Комбинированный процесс измельчения с использованием валкового пресса и шаровой мельницы

Комбинированный процесс измельчения с использованием валкового пресса и шаровой мельницы потребляет меньше энергии, чем использование только шаровой мельницы. Расход энергии на тонну порошка стального шлака с удельной поверхностью 400 м²/кг составляет около 80 кВт·ч/т.
Однако система по-прежнему сталкивается с некоторыми проблемами, ограничивающими непрерывность производства, такими как накопление металлического железа, низкая эффективность сушки, плохая эффективность классификации и управление подачей роликового пресса.
Тем не менее, это свидетельствует о том, что комбинированная технология измельчения более выгодна, чем одноступенчатая технология измельчения для помола сталеплавильных шлаков.

Заключение

В заключение следует отметить, что измельчение стального шлака играет решающую роль в повышении ценности стального шлака путем его преобразования в полезные материалы для производства цемента и бетона. Современные технологии измельчения, такие как комбинированные системы роликового пресса и шаровой мельницы, обеспечивают значительную экономию энергии и повышение эффективности. Однако такие проблемы, как накопление железа и низкая эффективность классификации, все еще существуют. Дальнейшее развитие и оптимизация методов измельчения еще больше раскроют потенциал стального шлака в различных промышленных применениях.

Эпический порошок

Эпический порошок, более 20 лет опыта работы в отрасли сверхтонких порошков. Активно продвигаем будущее развитие сверхтонких порошков, уделяя особое внимание процессам дробления, измельчения, классификации и модификации сверхтонких порошков. Свяжитесь с нами для бесплатной консультации и индивидуальных решений! Наша команда экспертов стремится предоставлять высококачественные продукты и услуги для максимизации ценности вашей обработки порошков. Epic Powder — ваш надежный эксперт по обработке порошков!