利用钢厂余热超细加工钢渣的研究

发布时间：2019-07-26 12:14

【摘要】：据统计,我国钢渣产生量已超10亿吨,但其利用率不足30%。大量排放的钢渣造成了土地侵占和环境污染,研究表明将钢渣超细粉碎至D5010μm,能有效提高活性,作为矿物掺和料资源化利用。但现行的超细粉碎设备效率低、单机规模小,制约了超细钢渣粉的应用。本文利用钢厂余热蒸汽作为动力,对钢渣进行超细粉碎,为钢厂余热的利用,钢渣的低成本、规模化超细粉碎提供新的工艺与设备。利用CFD软件建立蒸汽动能磨粉碎腔(喷嘴喉径d_c=3.5mm)的数值模型,研究粉碎腔内流场及颗粒加速特性;对其配套的分级机及除尘器进行系统设计,建立蒸汽动能磨的中试试验平台并进行试验;在此基础上,放大模拟了大流量喷嘴的颗粒加速特性,以指导蒸汽动能磨的工业化设计。结论如下:(1)通过喷嘴(喉径d_c=3.5 mm)加速的蒸汽气流速度大于空气,入料粒度50~200μm的颗粒,经蒸汽工质加速达到最大的无因次距离(气流喷射距离与喷嘴出口直径的比)为15~21倍,粒度越大加速距离越长;颗粒群在轴心的加速速度最大,相对体积分数最低,但沿射流轴心向外加速速度越低,相对体积分数越高。(2)蒸汽动能磨易将钢渣粉碎至D50(指50%通过粒径)=4~10μm;当分级机转速一定,粉碎粒度D50=7.1μm时,随着入料粒度的增加,粉碎钢渣的产量下降,说明入料粒度对钢渣粉的产量有明显的影响,这与数值模拟中颗粒加速的特性一致;(3)喷嘴喉径d_c=8 mm、d_c=16 mm、d_c=24 mm、d_c=32 mm条件下,d=100μm的颗粒加速达到的最大无因次距离均为17倍左右,与喷嘴喉径d_c=3.5 mm时相近,说明增大喷嘴喉径,颗粒加速的无因次距离基本不变,表明蒸汽动能磨放大时,可通过无因次距离来确定粉碎腔的尺寸及相关的结构参数。在相同条件下,过热蒸汽的进口压力越高,颗粒被加速达到的速度越大,加速距离有一定增加;进口温度越高,颗粒被加速达到的速度越高,但加速距离不变。
【图文】：

利用钢厂余热超细加工钢渣的研究

图 1-1 某钢厂废渣Fig.1-1 A steel mill waste residues对于细碎后钢渣粉的应用，国外学者做了大量研究，Qasrawi 等[11~12]通过实验发现，将细碎后的钢渣粉加入混凝土后，其抗压强度和抗拉强度都有显著的提升；随着钢渣含量的增加，土壤干密度，塑性，溶胀势和内聚截面减小，内摩擦角增大。Ahmedzade 等[13]研究发现将钢渣作为粗骨料可以提高沥青混凝土的力学性能。Hanifi 等[14]研究不同比表面积的钢渣对复合水泥各性能的影响，结果表明，比表面积较大的试验样品能够得到更大的抗压强度与抗硫酸盐腐蚀能力。Lubica 等[15]]研究物理激发对钢渣水化特性的影响，结果表明，钢渣经过粉磨后，平均粒径减小至 3 μm 以下，比表面积能增大至十倍以上，能极大的提高钢渣的水化反应。Asi I M[16~17]探索使用钢渣骨料（SSA）改善沥青混凝土（AC）混合料的工程性能，用钢渣骨料（SSA）代替沥青混凝土（AC）混合料中的 0％，25％，50％，75％和 100％的石灰石粗骨料，研究发现通过钢渣骨料（SSA）代替高达 75％的石灰石粗骨料能改善沥青混凝土（AC）混合物的机械性能。[18]

利用钢厂余热超细加工钢渣的研究

西南科技大学硕士研究生学位论文第 15 页2.2.1 物理模型蒸汽动能磨粉碎腔剖面图及其在喷嘴面截图 A-A，如图 2-2 所示。粉区高度为 447 mm，腔体直径为 257 mm，进料口直径为 60 mm，，蒸汽喷嘴部直径为 dc=3.5 mm，工质耗量 80 kg/h。喷嘴进口（M 点）到粉碎中心（点）的距离为 135.5 mm，喷嘴出口（N 点）到粉碎中心（O 点）的距离为mm。喷嘴面平面（A-A）为 3 个喷嘴圆周均布的面。
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X757;TK115

【参考文献】