钢渣热焖池材料选择与应用探析

摘要：冶金行业钢渣热焖新工艺要求热焖池的材料必须具备足够的强度、耐热度以及耐久性。传统的建筑材料很难适应如此恶劣的生产环境。目前从我国冶金行业范围内来看在热焖池的材料选用上均处于探索阶段。本文从安钢综利公司钢渣热焖工艺改造工程的实践中，对热焖池材料选用上作一些浅显的探析，以期能够对行业内今后的类似工程建设起到一定的借鉴。

关键词：热焖池材料 探析

安钢集团钢渣热焖工艺改造工程，是安钢集团资源深加工和发展循环经济的重点项目。利用先进工艺对钢渣进行热焖处理，现有场地利用率可提高10倍；钢渣热焖后，渣和金属铁大部分自然分离，经筛分、破碎 、磁选和提纯后，金属回收率可达90以上；该工艺对各种流动性的钢渣可实现100的处理率。为实现钢渣“零排放”创造条件。

钢渣热焖处理工艺与国际先进工艺接轨，其利用钢渣本身的余热产生的蒸汽，消除钢渣中游离氧化镁和游离氧化钙，而不需要外供蒸汽，具有节约能源的特点。其中热焖池是工程建设中的关键工程，热焖池的强度、耐久性和抗热性，关系到整个工程成败，普通混凝土仅能满足强度要求，不能满足耐热要求。本文就热焖池材料的选择与应用作出分析。

一 、普通混凝土作用原理及分析：

混凝土在炽热源烘烤下会产生温度，即使构件内温度分布是均匀的，由于构件温度变形受到约束，构件内部就会产生应力，当温度应力超过混凝土（包括耐热混凝土）强度时，构件就会开裂，甚至破坏。混凝土构件在温度作用下的破损模式，可归纳为以下几种：

1、构件温度变形受约束而引起的破损。

2、长期受辐射温度作用的构件破坏。

3、经常受短期温度辐射作用构件破坏。

4、温度很高的构件表面突然冷却而引起破坏。

所以如果混凝土构件要常常经受高温突然冷却的环境，也只能从两方面去考虑，一是采用耐热混凝土，二是采用隔热保护措施，以尽量减少炽热源对构件的影响。

二、 耐热混凝土

耐热混凝土是指在200-1300℃的长期高温作用下，不破坏，不丧失其必要的承载能力，并能保持其物理性能的混凝土。耐热混凝土比耐火砖具有更多的优点，其生产工艺简单，可塑性能好。施工时便于浇注成任意形状，可以满足异型部位施工的要求，而且耐热混凝土的原材料广泛，维修费用低，使用寿命长，有很好的经济效益。

三、耐热混凝土配制：

1、 可配制耐热混凝土胶结料的物质有：矾土水泥，硅酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥和水玻璃。

2 、粗骨料（人造骨料与自然骨料）：玄武岩，辉绿岩，矿渣，普通粘土砖，铬铁矿，粘土熟料，耐火粘土砖，高铝砖等。

3、细骨料： 为了增加耐热度与密实度，（硅酸盐调制水泥与水玻璃调制水泥）还要掺入细料。如：耐火粘土熟料，耐火粘土砖，镁砖，炉灰，普通粘土砖，浮石，水渣，安山岩等粉末。

细掺料要求：磨细度要求85 %以上的石英质细掺料，0150号筛（1600孔 /CM2）全部通过，其他掺料75%以上通过0085号筛（4900孔/CM2）。

4、几种耐高温材料的耐火度：

(1) 结晶硅石： 1730~1770℃

(2) 高 铝 砖： ≥1770~2000℃

(3)硅砖： 1690~1730℃

(4)镁砖： ＞2000℃

(5)硬质粘土： 1750~1770℃

(6)白云石砖： ＞2000℃

(7)粘土砖： 1610~1750℃

四 、 耐热混凝土在工程实例：

安钢综利公司钢渣车间担负着第一炼轧厂、第二炼轧厂、第二炼钢厂钢渣处理任务，年处理钢渣能力100万吨。随着集团公司的发展，生产规模不断扩大，钢年产量在1000-1200万吨时，产出的钢渣将有150-180万吨。目前综利公钢渣处理能力已不能适应集团公司的要求。当前钢渣处理采用热泼法工艺，它有许多缺点： 占地大；污染严重；处理周期长，全部冷却需5~7天时间；钢渣稳定性不好，不能做建材、建材制品和道路材料使用，利用率低。因此，对现有的钢渣处理工艺进行技术改造，以提高钢渣处理能力，从而满足集团公司的发展要求，已是势在必行。经集团公司相关部门多次讨论，进行了多方案比较，决定在综利公司建设一条90万吨年钢渣处理线。

该工程于2009年元月批准立项，建设投资4000万元。于2009年9月开始建设， 2010年7月建成投产。

该工程共建钢筋耐热混凝土热焖池十二个，热焖池是钢渣热焖池工程的主要部分，是对钢渣进行热焖分解的热焖装置。热焖池由池体、给排水、蒸汽排放等几部分组成。热焖池池体由耐热混凝土池壁，内衬钢坯、隔热纤维毡组成，耐热混凝土设计强度为C30。主要几何尺寸为：8.4×6.4×6.0m，池壁厚400，内衬钢坯200厚，（底部150）。内衬钢坯之间及钢坯与池壁间均设有30~60伸缩缝。

在温度高达1000℃的钢渣置于焖渣池后，顶部由钢结构热焖盖封闭，在热焖盖盖底设有喷淋系统，用水喷淋焖渣。多余水份从焖渣池底部直径600水管经排水沟至水泵房沉淀后可重复利用，所产生水蒸汽由焖渣池池壁上部设置的蒸汽排放管集中至厂房外排放。采用这样的结构即可延长使用年限，又可最大限度减少对环境的污染。

工程开工后，根据实际情况，为提高热焖池使用寿命，在热焖池壁与内置钢内模之间，热焖池底部沿池内壁砌筑113×600厚耐火砖,在耐热混凝土池壁内侧加贴一层50耐火隔热纤维毡，这样充分体现了在建结构物的耐热与隔热的结合。

热焖池剖面图

1、现场耐热混凝土施工控制指标：

A、物理指标

（1） 热膨胀系数：（5~8）×10-6

（2） 耐压强度：28d大于30Mp

（3） 体积密度：2100~2300Kg/M3

（4） 耐 火 度：大于1000℃

（5） 塌落度：2~4CM

B. 化学指标：

2、施工工艺：拆开耐热混凝土浇注料袋混合后干焖2~3分钟，每100耐热混凝土浇注料加水（13±1）Kg ，强制性搅拌机搅3～4分钟至物料成流塑状，置于模板内，插入式振动棒振捣，排出料内气泡使浇注体密实。覆盖湿润养生，冬季施工同普通混凝土。混凝土试块留置同普通混凝土施工。

3、质量控制：（1） 耐热骨料中严禁混入石灰石等异物。（2） 严格控制耐热混凝土中的水灰比，在施工中严禁随意加水。由于耐热混凝土保水性差，在浇注过程中要分层浇注，振捣时要均匀且时间不宜过长，防止出现离析现象。

该工程投产以来，热焖池运行正常，经过观察未发现任何问题，使用效果良好。耐热混凝土的使用性能达到了预期要求，也为今后类似耐热混凝土工程的施工提供了参考。