有压热闷渣微粉对环氧涂料的性能影响

以有压热闷渣为研究对象,采用超细立式粉磨机处理有压热闷渣形成微粉,利用有压热闷渣微粉替代传统防腐填料与环氧树脂、二甲苯、正丁醇及聚酰胺形成有压热闷渣/环氧复合防腐涂料.根据《色漆和清漆摆杆阻尼试验》(GB/T 1730—2007)、《漆膜划圈试验》(GB/T 1720—2020)、《色漆和清漆耐磨性的测定旋转橡胶砂轮法》(GB/T 1768—2006)、《漆膜、腻子膜柔韧性测定法》(GB/T 1731—2020)测定涂层的硬度、附着力、耐磨性、柔韧性,《色漆和清漆耐中性盐雾性能》(GB/T 1771—2007)与《漆膜吸水率测定法》(HG/T 3344—2012)测定涂层的耐盐雾性能及吸水率.采用接触角测量仪、精密阻抗测试仪和电化学工作站测定涂层的接触角、阻抗模量和腐蚀电位.采用扫描电子显微镜、X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪和激光粒度分析仪测试微观形貌、化学成分、矿物组成和粒度分布.研究有压热闷渣微粉对环氧复合防腐涂料涂层力学性能、防腐性能的影响,及其作用机理.结果表明有压热闷渣的主要矿物成分C_(3)S、C_(2)S、Ca(OH)_(2)、C_(2)F、RO相和f-CaO等,其具有硅酸盐特性可以提高耐久性.利用超细立式粉磨机对有压热闷渣进行加工,有利于f-CaO矿化,减小颗粒粒径、增大比表面积.当有压热闷渣微粉的粒径均匀度为2.240,其添加量为5%时有压热闷渣/环氧复合防腐涂料涂层的性能最佳,即摆杆硬度测试结果为115.75 s、附着力为3级、磨损量最小、柔韧性为4 mm、阻抗模量为10^(6.1)Ω·cm^(2)、腐蚀电位E为0.143 V.有压热闷渣微粉作为一种刚性粒子,将其加入环氧涂料体系中,一方面可以改善涂层的硬度、耐摩擦、力学等性能,另一方面合理的粒径均匀度可以增强涂层的密实度,提升防腐性能.开启有压热闷渣在非建材领域高值化利用的新途径,实现钢铁行业“以废增效”、涂料行业“以废降本”的目的.

钢渣基盾粉/橡胶复合材料的性能及机理

基于利用超细立磨与钢渣制备钢渣基盾粉(简称盾粉)的研究成果,以橡胶工业配方制备盾粉/橡胶复合材料。测试矿物成分、化学成分、粒度分布、结构组成、微观结构和热稳定性,从微观层面阐述盾粉用于橡胶工业配方的相关机理。结果表明:当盾粉替代炭黑比例为5%~10%(质量分数,下同)时,盾粉与橡胶基体的相容性较好,盾粉/橡胶复合材料拉伸强度为16.16~17.06 MPa,高于15 MPa,拉伸伸长率为619.8%~668.21%,高于350%,磨耗量为130~196 mm^(3),小于200 mm^(3),均满足国标要求;当盾粉替代炭黑比例为5%时,盾粉/橡胶复合材料的硫化时间缩短、硫化速率指数提高。盾粉/橡胶复合材料燃烧时,一方面盾粉中SiO2与硫自由基、Fe、Zn、Al发生反应形成Si-Mg阻燃体系、Si-Al阻燃体系与Si-Fe消烟体系;另一方面盾粉与橡胶体系产生关联作用组成致密的炭层,阻止部分热量的传递与火焰的蔓延。

盾粉/橡胶增容复合材料性能与机理的光谱学分析

碳酸钙是橡胶生产中重要的无机填充剂,具有增容、补强等功能。随着中国橡胶需求量的不断增长,碳酸钙用量不断扩大,其生产成本与能源消耗等问题日益突出。钢渣是炼钢过程中产生的副产品,存在着利用率低、堆积量大等问题。钢渣的主要成分为CaO、SiO_(2)、Fe_(x)O_(y)、Al_(2)O_(3)等物质,物化性能与传统填料相近,且钢渣的耐磨性与多孔性优异,因此利用钢渣替代部分碳酸钙作为橡胶填充材料不仅具有重要研究意义而且可以缓解能源消耗、环境污染等问题。基于此,利用自制功能复合剂和超细立磨的方法对钢渣进行联合处理得到粒径800目的样品盾粉,制备活性碳酸钙与盾粉用量比不同的盾粉/橡胶增容复合材料。利用智能型硫化仪、电子拉力机、橡胶硬度计、微型量热仪(MCC)对制备的盾粉/橡胶增容复合材料进行性能测试,热重分析-傅里叶变换红外光谱仪(TG-FTIR)、拉曼光谱仪(Ram)对盾粉/橡胶增容复合材料进行表征分析。结果表明:盾粉替代部分活性碳酸钙对橡胶体系硫化性能有一定的促进作用,可以提高盾粉/橡胶增容复合材料的硫化速度;盾粉的加入可以提高复合橡胶体系的力学性能与阻燃性能;通过微型量热仪(MCC)和拉曼光谱仪(Ram)对盾粉/橡胶增容复合材料分析发现,盾粉替代部分活性碳酸钙后的橡胶体系热释放能力和总热释放量降低、炭渣石墨化程度提升,进一步说明了盾粉替代部分活性碳酸钙在保证盾粉/橡胶增容复合材料物理学性能的前提下也具有一定的阻燃性能。热重-红外分析表明盾粉/橡胶增容复合材料在裂解过程中产生的气体主要为碳氢化合物;自制功能复合剂的加入可以缓解钢渣界面与橡胶界面不相容的问题,优化橡胶复合材料。以上研究为制备性能更优的盾粉/橡胶增容复合材料提供数据理论支持。

钢渣基功能填料的高附加值非建材领域应用研究进展

人类在面临一次资源日益枯竭的同时,又必须面对因一次资源消耗带来的固废难处理问题。因此,在充分考察钢渣性质基础上,利用钢渣特性,研发可以用于橡胶、涂料、塑料领域的钢渣基功能填料,有望实现钢渣跨产业生态链及高附加值利用,具有巨大经济价值与重要现实意义。钢渣基功能填料具有吸附性强、粒径小、与有机体系相容性好等特征,在橡胶输送带、钢结构防锈涂料、建筑外墙涂料、人造复合板材等领域具有广泛应用的潜力。本文首先对钢渣的特性、钢渣基功能填料的制备原理做了简要介绍;并就钢渣基功能填料作为橡胶填料、涂料颜填料与塑料填料的应用情况进行了具体分析。然后详细指出钢渣基功能填料用于橡胶复合材料、建筑外墙底漆、建筑外墙涂料、PVC微发泡板材的特点,并就目前钢渣基功能填料的局限性进行详细评述。在此基础上,指出优化钢渣基功能填料性能与开发多固废基协同复合功能填料,是钢渣基功能填料未来主要发展方向。

改性钢渣-橡胶复合功能材料导热性能分析

钢渣作为炼钢过程中的副产物,具有产量大、难处理、用途单一等特点,为解决上述问题,采用钢渣助磨改性剂(含乙二醇、三乙醇胺和无水乙醇)分别处理北区热闷渣、南区热闷渣、电炉渣和风淬渣制备改性钢渣微粉,再与炭黑等复合形成改性钢渣-橡胶复合功能材料。利用导热系数仪测试其导热系数,并提出有效体积分数因子α对Maxwell-Educken模型进行修正,研究结果表明:当钢渣助磨改性剂与电炉渣的质量比为1.5%、改性电炉渣替代炭黑比例为40%时,改性电炉渣-橡胶复合功能材料的导热系数为0.1869 W/(m·K),保温性能最好,且修正后的Maxwell-Educken模型对导热系数的理论计算值更为准确;同时,热氧老化前后,其交联密度低于未添加改性电炉渣的橡胶复合功能材料,说明改性电炉渣的加入破坏了橡胶与炭黑等物质形成的三维网状结构,提高了其保温性能。研究成果可为钢渣的高值化利用研究提供借鉴。

改性钢渣/橡胶复合材料导热性能及耐久性研究

利用自制钢渣助磨改性剂处理热闷渣、电炉渣与风淬渣,将改性后的钢渣微粉与炭黑、橡胶基体等复合形成改性钢渣/橡胶复合材料.采用导热系数仪,测定三种改性钢渣/橡胶复合材料热氧老化1、3、5、7、9、11 d的导热系数;根据Young’s与Flory方程计算出三种改性钢渣/橡胶复合材料热氧老化前后的接触角θ与交联密度;采用热重分析仪(TGA)、场发射扫描电镜(SEM)进行热氧老化前后分析.未热氧老化时,在三种改性钢渣/橡胶复合材料中改性电炉钢渣/橡胶复合材料的导热系数最低,为0.187 W·m-1·K-1,是因为改性电炉渣粒中位径(d_(50))最小,即3.49μm,形成更致密的胶裹渣结构,不易形成导热通路,使其导热系数降低.热氧老化时,破坏胶裹渣结构,改性电炉渣/橡胶复合材料形成的孔隙大,分散性最好,降低界面热阻,更易形成导热通路,使其导热系数最高.热氧老化后,橡胶复合材料表面粗糙度变大且存在较长裂纹与较深孔洞,导致橡胶复合材料吸水性增加,接触角下降.由于改性热闷渣的粒径最大,在热作用下氧气更容易进入橡胶复合材料中与橡胶分子链(双键)发生反应生成自由基,增加分子量,提高交联密度;由于改性风淬渣的碱度最高,为3.3,不利于硫化过程,更易形成的不稳定碳层,使二次燃烧更加充分,导致交联密度变小,在800℃时,热氧老化后,改性风淬渣/橡胶复合材料残余物炭渣质量分数仅为1.02%,耐久性最差.

MCCR铸余渣返回再利用

铸余渣在冷却过程中为缓冷,因发生相变产生自然粉化现象,导致逸出粉尘而污染环境。在铸余渣的两种循环利用途径中,倒入下一炉钢水返回精炼炉为采用较多的一种方式。本文对铸余渣的化学成分、熔化性能进行了分析,并以其代替部分白灰和CaF 2,研究了铸余渣加入量对脱硫效果和精炼渣理化性能的影响。结果表明,铸余渣中约62%的物相为Ca_(12)Al_(14)O_(32)F_(2),30%为Ca_(2)SiO_(4),具有熔化温度低、流动性好、脱硫能力强的特点;随铸余渣加入量增加,促进化渣效果显著,钢中硫含量快速降低,脱硫速率加快;将LF精炼过程加入的白灰提前至转炉出钢过程加入,且用铸余渣420 kg替代白灰574 kg,转炉出钢过程脱硫效果最优,脱硫率达到39%,VD精炼结束硫含量可降至10 ppm以下,能够满足脱硫工艺要求;VD抽真空时间延长与LF出站炉渣粘度、熔点及MI指数变化相关,返回渣的加入造成炉渣粘度降低,进而延长抽真空时间。依据现有试验结果,白灰减少量达594 kg/炉,在进行全量推广的情况下可降低成本430万元。

烧结半干法脱硫副产物的资源化应用

烧结半干法脱硫副产物具有较高的pH值、较强的自硬性、较多的钙基化合物和较细的粒径,因而处置与应用受限,其中f-CaO是限制其应用的主要障碍。以京唐公司烧结循环流化床半干法脱硫系统450℃、有氧条件下煅烧改性的脱硫副产物为研究对象,将其与转炉钢渣混合,采用辊压钢渣-热焖处理的方式,研究了烧结半干法脱硫副产物的利用效果。实践表明,添加脱硫副产物后,钢渣中硫含量变化不大,Ca_(2)SiO_(4)含量增加;利用辊压的钢渣余热对烧结半干法脱硫副产物进行中低温氧化,可实现烧结半干法脱硫副产物部分转化为脱硫石膏,减少生产全固废胶凝材料所需的脱硫石膏外购费用。将烧结半干法脱硫副产物掺入钢渣,开发了烧结半干法脱硫的利用途径,降低了外委处理费用,实现了半干法脱硫副产物的资源化利用。

基于SEM与FTIR研究改性钢渣/橡胶复合材料的热氧老化机理

钢渣是冶金工业中产生的主要固体废弃物,其产量约为每年粗钢产量的15%~20%。由于技术的局限,导致我国钢渣利用率较低,仅为年钢渣产量的10%,同时加之管理制度的不健全,导致钢渣大量露天堆放,对土地资源、地下水源,以及空气质量形成严重影响。面对上述问题,以热闷渣、电炉渣和风淬渣研发改性钢渣微粉,并且将改性钢渣微粉与复合橡胶进行复合制备改性钢渣/橡胶复合材料。依据《硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验》(GB/T3512—2014)对改性钢渣/橡胶复合材料进行热氧老化处理,采用平衡溶胀法测定改性钢渣/橡胶复合材料的交联密度,扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)和傅里叶转换红外光谱仪(FTIR)分别测试其微观形貌、失重率和结构组成,从微观层面阐述改性钢渣/橡胶复合材料的热氧老化机理。结果表明在热氧老化前期老化作用在改性钢渣/橡胶复合材料表面,其内部以交联键形成反应为主;在热氧老化中期老化作用已经作用改性钢渣/橡胶复合材料内部,造成交联键断裂反应速度高于交联键形成反应速度,形成大量断裂交联键;在热氧老化后期由于改性钢渣/橡胶复合材料内部已经存在大量断裂交联键,导致主链及交联键断裂速度降低,交联键形成反应占优势。改性钢渣微粉以热闷渣(SiO_(2)含量高)为原材料,有利于形成聚合物大分子链贯穿炭黑网络的结构,提高综合性能,尤其是物理机械性与滞后性;以电炉渣、风淬渣(Fe_(2)O_(3)含量高)制备改性钢渣微粉,有利于热传导性能的改善,不仅提高改性钢渣/橡胶复合材料的耐热性,而且提高其硬度与脆性。热氧老化过程中改性钢渣/橡胶复合材料内部在橡胶分子链α-H上发生了不同程度的氧化反应,并在橡胶分子链周围生成了羟基、羧基和醇类化合物,双键烯氢含量降低。

首钢京唐高炉炼铁技术的进步

对首钢京唐高炉投产以来的炼铁技术进步进行了总结。以"稳定边缘,打开中心;稳定中心,照顾边缘"十六字方针为指导来优化煤气分布,实行大矿批、短风口、氧煤枪、高镁含钛球团、自然镁和低硅烧结等一系列重大技术的创新,不断促进高炉炼铁技术进步,保证了2座5500m^3高炉的长期稳定顺行。2015年,2座5500m^3高炉各项指标处于国内先进水平,利用系数达2.243,焦比达300kg/t,煤比达174kg/t,燃料比达498kg/t。

首钢京唐烧结熔剂结构优化研究及应用

通过对首钢京唐烧结两台550 m^2烧结机使用含钙熔剂的活性度、烧结过程中与铁矿粉的同化程度、液相流动性、矿相结构等进行测试、分析,认为配加钢渣的自产高钙活性石灰提高了烧结矿的首次收缩温度和液相出现温度,有利于生成低熔点共熔物。工业应用试验表明,采取自产高钙白灰搭配钢渣替代外购白灰的方法优化熔剂结构后,可在烧结矿质量指标稳定基础上,实现熔剂减量化和降本增效的目的。

超厚料层均质烧结技术的研究与应用

提高料层厚度能够充分利用烧结料层的自动蓄热作用,从而降低烧结工序的固体燃料消耗,因此厚料层烧结一直是烧结生产的主要发展方向之一。通过对烧结料层透气性进行理论分析,开展改善混匀料堆积效果、优化烧结布料时混合料粒度分布的横向偏析和纵向偏析等技术研究;同时通过优化操作参数、治理漏风和提高料温等措施,将首钢京唐公司550m2烧结机的料层厚度提高到910mm以上。结果表明:烧结矿中铁酸钙质量分数提高了3.67%、返矿率降低了2.36%、固体燃料消耗降低了1.93kg/t-s,达到改善烧结矿产、质量和节能减排的目的。

首钢京唐烧结矿低温还原粉化性能影响因素分析及氯化钙喷洒研究

对2010年下半年以来首钢京唐烧结矿低温还原粉化性能变差的原因进行了分析,通过喷洒Ca Cl2溶液并控制喷洒量和喷洒方式,使得烧结矿RDI+3.15达到76%以上,但负面作用是加速了高炉煤气管道管壁腐蚀,对设备运行和长寿不利。今后应加强低硅烧结条件下稳定烧结矿低温还原粉化性能的研究,减少氯元素进入铁前工序。

烧结点火制度研究与应用

首钢京唐炼铁作业部根据点火炉内烧结料面的热量接受状况,引入了烧结料面受热强度的概念,将其作为烧结点火效果的评价标准。同时,结合其烧结燃料的燃烧特性,对其550m^2烧结机的点火制度进行研究分析,优化调整操作参数,在稳定烧结矿质量的同时降低点火煤气消耗,从而达到节能降耗的目的。

铁矿粉制粒粘结特性的研究与生产应用

为了更好地评价铁矿粉的烧结混匀制粒效果,改善烧结矿质量,对铁矿粉制粒粘结特性进行研究。将首钢京唐烧结所使用的富矿粉配制成不同的混合物料浆体,使用流变仪对混合物料浆体的屈服剪应力进行测量,根据屈服剪应力值对首钢京唐14种矿粉的制粒粘结特性进行分类及排序,采用烧结矿粉制粒粘结特性指标评价方法,结合配矿资源特点,进行优化配矿结构烧结杯试验和生产应用。结果表明:14种富矿粉可分为高粘结矿粉、中高粘结矿粉、中低粘结矿粉以及低粘结矿粉4类,其粘结特性从大到小的大致排序:赤铁矿>半赤铁矿半褐铁矿>褐铁矿;采用制粒粘结特性进行配矿结构优化后,烧结混合料平均粒径改善0.5 mm,返矿率降低0.78%,烧结矿0~10 mm粒级占比降低0.46%,转鼓强度提高0.19%,烧结矿质量得到不同程度地改善。

罗伊山矿粉烧结试验研究

针对一种新矿粉-罗伊山矿粉的烧结性能进行了研究。研究结果表明,罗伊山粉的同化性较高,高温下液相流动性较好,与澳粉的高温特性接近,故可以与澳粉进行互相替代,与巴卡粉互补搭配。以此为基础对罗伊山矿粉的配矿方案进行了烧结杯试验。最后,工业生产实践证明,烧结配加5%~10%的罗伊山粉后,烧结运作良好。但从综合性价比上看,当前条件下京唐配加比例在5%较为适宜。

首钢京唐烧结利用焦化酚氰废水的研究

为了综合利用焦化产生的酚氰废水,实现企业废水零排放,首钢京唐烧结厂就使用酚氰废水对有害元素贡献、对烧结设备以及对烧结过程中生石灰消化、粘性和成矿等方面的影响进行了系统研究。在此基础上,针对设备进行改造,稳定了焦化酚氰废水的使用量,同时将其对烧结矿质量的影响降到最小。

首钢京唐公司烧结配加硼镁铁精矿粉的研究与应用

进行了硼镁铁精矿粉和磁铁矿粉高温特性测试及烧结杯试验。结果表明，硼镁铁精矿粉的同化性较好，但液相流动性指数较低；分别用2．55％，5．25％的硼镁铁精矿粉等比例代替其他矿粉后，烧结矿的垂直烧结速度和利用系数未明显恶化，成品率略增、固体燃耗降低。基于试验结果，进行了烧结配加1．5％硼镁铁精矿粉的生产应用。结果表明，配加1．5％的硼镁铁精矿粉后，烧结矿的粒度组成和冶金性能基本稳定，但转鼓指数略有下降。

首钢京唐烧结配加阿特拉斯粉的试验

随着优质铁矿粉供应量的逐年减少及其性价比的降低,扩大高性价比进口矿品种及用量成为必然趋势。首钢京唐公司根据烧结生产的原料条件,进行了配加阿特拉斯粉的工业试验。试验结果表明:在目前烧结原料条件下,阿特拉斯粉配比不超过8%时,烧结矿中的SiO_2、Al_2O_3、TFe含量变化不大,烧结矿的粒度控制较好,可获得较好的综合烧结指标。

秘鲁原矿资源在首钢京唐烧结生产中的应用研究

首钢京唐公司炼铁作业部在控制铁水成本的压力下,结合自身生产工艺特点,充分利用秘鲁矿资源的价格优势,在烧结配加经过加工的秘鲁原矿。京唐炼铁部对加工过的秘鲁原矿进行了基础特性研究和相关烧结杯实验,通过工业生产应用实践,结合烧结矿质量变化情况及对高炉的影响,摸索出适宜的配价比例。