鋼渣特種型砂主要技術(shù)指標(biāo)分析

傅建華， 楊 剛， 江 楓， 胡寶成

(1.上海船舶工藝研究所， 上海200032； 2.中冶寶鋼技術(shù)服務(wù)有限公司， 上海 200941)

鋼渣特種型砂主要技術(shù)指標(biāo)分析

傅建華1， 楊 剛2， 江 楓1， 胡寶成1

(1.上海船舶工藝研究所， 上海200032； 2.中冶寶鋼技術(shù)服務(wù)有限公司， 上海 200941)

系統(tǒng)介紹了《涂覆涂料前鋼材表面處理 噴射清理用非金屬磨料的技術(shù)要求 第11部分：鋼渣特種型砂》國家標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)指標(biāo)，該標(biāo)準(zhǔn)除滿足非金屬磨料的總體要求外，還包含了顆粒吸附物含量等體現(xiàn)鋼渣特種型砂理化特征的指標(biāo)，提出電導(dǎo)率指標(biāo)可能存在不確定性，并分析了其原因。

鋼渣 非金屬磨料 技術(shù)指標(biāo) 顆粒吸附物含量 電導(dǎo)率

1 前言

鋼渣作為煉鋼產(chǎn)生的大宗固體廢棄物，每年產(chǎn)生量巨大，達(dá)到8 000多萬t，且2010年綜合利用率僅為11%，也是我國資源綜合利用“十二五”規(guī)劃重點研究對象，鋼渣本身具有多菱角、硬度高和耐磨等天然石材特性，經(jīng)過多年的研發(fā)，國內(nèi)已形成了一定的技術(shù)研究成果。

鋼渣特種型砂是一種噴射清理用的合成礦物質(zhì)非金屬磨料，用熔煉鋼所得的渣，經(jīng)初級粒化、干燥、篩分，采用或不采用機(jī)械粉碎處理制造而成。其主要成分是硅酸鈣、鐵酸鈣及其RO相(二價金屬氧化物固熔體)。2011年12月30日，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會發(fā)布了《中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)公告 2011年 第23號》文件，《涂覆涂料前鋼材表面處理 噴射清理用非金屬磨料的技術(shù)要求 第11部分：鋼渣特種型砂》推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)獲得批準(zhǔn)發(fā)布，標(biāo)準(zhǔn)號：GB/T 17850.11-2011?，F(xiàn)就該國家標(biāo)準(zhǔn)中一些重要技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行詮釋和分析。

2 主要技術(shù)指標(biāo)分析

由于煉鋼工藝相對成熟，其產(chǎn)生的鋼渣化學(xué)成分也比較穩(wěn)定，為鋼渣特種型砂提供了穩(wěn)定的硬度元素。經(jīng)與銅礦砂微觀結(jié)構(gòu)對比分析，銅礦砂顯微組織為鐵素體+珠光體+α固溶體及夾雜物和疏松形成的空隙等，而鋼渣特種型砂顯微組織為鐵素體+珠光體+貝氏體+α固溶體上布有β相、FeAl3網(wǎng)狀滲碳體及夾雜物和疏松形成的空隙等，兩者具有一定的相似性。

因此，在編制本標(biāo)準(zhǔn)時，主要參考了銅礦砂國家標(biāo)準(zhǔn)以及表面處理用非金屬磨料系列標(biāo)準(zhǔn)的第1部分，即GB/T17850.1《涂覆涂料前鋼材表面處理噴射清理用非金屬磨料的技術(shù)要求導(dǎo)則和分類》和GB/T17850.3《涂覆涂料前鋼材表面處理 噴射清理用非金屬磨料的技術(shù)要求 銅精煉渣》，主要規(guī)定內(nèi)容包括磨料標(biāo)記、顆粒尺寸范圍、表觀密度、莫式硬度、含水量、水浸出液的電導(dǎo)率、水溶性氯化物等基本指標(biāo)。結(jié)合鋼渣特種型砂實際情況，增加了顆粒吸附物含量指標(biāo)要求，并對一般要求進(jìn)行了相應(yīng)地約定。表1為鋼渣特種型砂磨料的主要性能指標(biāo)。

表1 鋼渣特種型砂磨料的主要性能指標(biāo)

2.1 顆粒吸附物含量

由于?；撛且簯B(tài)鋼渣在5 min內(nèi)從1 300℃ 快速水淬冷卻到200℃的產(chǎn)物，其表面呈現(xiàn)微觀多孔的形態(tài)，微小顆粒極易吸附在鋼渣顆粒的表面和微孔中，如不加以控制，讓其大量存在鋼渣特種型砂中，會造成運輸、倒撥、噴砂等過程揚塵較大的問題，嚴(yán)重污染環(huán)境。

吸附在鋼渣特種型砂表面的微小顆粒采用一般的干篩法無法進(jìn)行去除，這也導(dǎo)致鋼渣特種型砂篩分含量指標(biāo)檢測中超小尺寸顆粒含量較低，但實際揚塵較大的問題。因此需設(shè)置顆粒吸附物含量指標(biāo)來控制鋼渣特種型砂中微小顆粒的比例，以達(dá)到減少揚塵的目的。GB/T 17850.11-2011標(biāo)準(zhǔn)中重點規(guī)定了鋼渣特種型砂顆粒吸附物含量指標(biāo)，同時規(guī)定了相應(yīng)的測定方法，具體指標(biāo)要求為0.5%以下。

2.2 電導(dǎo)率

電導(dǎo)率指標(biāo)直接決定了非金屬磨料除銹后鋼板表面鹽分含量，鋼渣特種型砂非金屬磨料的電導(dǎo)率指標(biāo)要求≤25 ms/m。船舶專用海水壓載艙和散貨船雙舷側(cè)處所保護(hù)涂層性能標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定鋼板涂裝前表面鹽分指標(biāo)達(dá)到50 mg/m2以下，而《成品油船貨油船涂裝工藝技術(shù)要求》則規(guī)定必須達(dá)到80 mg/m2以下。實際上國內(nèi)外目前并沒有直接測試鋼板表面鹽分的方法，只有通過測試蘸取表面溶液的電導(dǎo)率，然后按公式換算得到。由于該方法沒有對引起電導(dǎo)率的因素進(jìn)行區(qū)分，因此具有一定不確定性。事實上，與石英砂、銅礦砂等Cl-、SO42-引起電導(dǎo)率的原因不同，鋼渣特種型砂電導(dǎo)率主要來源于Ca(OH)2等堿鹽性離子，顯然兩者對鋼板的實際腐蝕性危害完全不同，因而鋼渣特種型砂電導(dǎo)率高并不一定危害性大，而銅礦砂等電導(dǎo)率低也不意味著危害性小。

2.3 顆粒尺寸范圍和分布

該項指標(biāo)與GB/T 17850.3銅精煉渣要求完全相同，分為0.2～0.5 mm，0.2～1.0 mm，0.2～1.4 mm，0.2～2.0 mm，0.2～2.8 mm，0.5～1.0 mm，0.5～1.4 mm，1.0～2.0 mm，1.4～2.8 mm共九大類顆粒尺寸范圍。其中以0.2 mm作為最小篩網(wǎng)尺寸時，正常尺寸篩分殘余量≥85%，超大尺寸篩分殘余量≤10%，超小尺寸篩分殘余量≤5%；其中以0.5 mm、1.0 mm或1.4 mm作為最小篩網(wǎng)尺寸時，正常尺寸篩分殘余量≥80%，超大尺寸篩分殘余量≤10%，超小尺寸篩分殘余量≤10%。特別指出的是，無論何種顆粒尺寸范圍，其最大顆粒尺寸不應(yīng)超過3.15 mm，而小于0.2 mm的顆粒，所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)份額不應(yīng)超過5%。

該項指標(biāo)每段區(qū)間分別都有嚴(yán)格要求，既為了保證除銹鋼板表面粗糙度，又能保證噴砂效率，使磨料達(dá)到較理想的除銹效果。

2.4 表觀密度

鋼渣特種型砂要求表觀密度為3.3～3.9×103kg/m3，該指標(biāo)主要反映非金屬磨料可噴射射程及沖擊力。因為表觀密度太小，則會引起噴射清理時，難以形成具有沖擊力的“物料束”，從而無法高效地對鋼板表面進(jìn)行清理；如果表觀密度過大則會因為磨料自重大，物料受重力作用，而影響噴射效果，鋼渣特種型砂與銅礦砂的表觀密度差不多，一般為3.5～3.9×103kg/m3之間。

2.5 含水率

含水率指標(biāo)對于非金屬磨料較為重要，由于磨料太濕會直接導(dǎo)致除銹的鋼板返銹，因此需嚴(yán)格控制含水率指標(biāo)于0.2%以下。實際上，在含水率方面，由于鋼渣表面積大，且存在大量微孔，而銅礦砂則表面非常光滑，是玻璃態(tài)的非金屬材料，因此鋼渣和銅礦砂在同樣烘干條件下：(1)鋼渣水分烘不干凈；(2)尤其是一定溫度的鋼渣在空氣中易吸水，含水率較高。

2.6 可溶性氯離子含量

可溶性氯離子含量對于非金屬磨料來說非常重要，可直接反映磨料對鋼板返銹的影響大小，因而GB/T 17850.11-2011標(biāo)準(zhǔn)中嚴(yán)格規(guī)定了可溶性氯離子含量不得超過0.0025%。實際中，鋼渣由于生產(chǎn)工藝特點，其可溶性氯離子含量非常少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)要求指標(biāo)。

2.7 莫氏硬度

非金屬磨料的硬度測試可以選用莫氏硬度評價法，也可根據(jù)供需雙方協(xié)商后使用適當(dāng)?shù)淖畹鸵蟮牧硪环N評價硬度的方法，比如維氏硬度等。非金屬磨料要求莫式硬度≥6級即可，檢測中只判斷硬度是否大于6級，不具體判斷硬度的高低。

3 結(jié)論

《涂覆涂料前鋼材表面處理 噴射清理用非金屬磨料的技術(shù)要求 第11部分：鋼渣特種型砂》國標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo)的設(shè)定既符合GB/T 17850.1《涂覆涂料前鋼材表面處理 噴射清理用非金屬磨料的技術(shù)要求導(dǎo)則和分類》的總體要求，同時也包含了顆粒吸附物含量等體現(xiàn)鋼渣特種型砂理化特征的指標(biāo)。

[1] 楊剛,傅建華，蘇劍等.鋼渣非金屬磨料循環(huán)利用次數(shù)試驗與分析[J].造船技術(shù)，2011，5：37-39.

[2] 楊剛，傅建華，汪海龍等.寶鋼鋼渣型砂用于非金屬除銹磨料技術(shù)探討[J].中國海洋平臺，2012，1：54-56.

[3] 金強(qiáng).寶鋼鋼渣資源化工業(yè)技術(shù)系統(tǒng)解決方案的研究和實踐[C].寶鋼二屆學(xué)術(shù)年會論文集，第三分冊, 2006.

[4] 楊剛，蔣興浩，張健等.寶鋼BSSF法處理的鋼渣綜合利用方向分析[J].工業(yè)建筑，2010，s1：835-836.

Analysis of Main Technology Indicators of Special Type Grit of Steel Slag Used as Non-metallic Abrasives

FU Jian-hua1， YANG Gang2, JIANG Feng1, HU Bao-cheng1

(1.Shipbuilding Technology Research Institute, Shanghai 200032, China；2.MCC Baosteel Technology Services Co.,Ltd., Shanghai 200941, China)

This paper systematically introduces main specifications of the national standard “Preparation of steel substrates before application of paints and related products-specifications for non-metallic blast-cleaning abrasives-Part 11:Special type grit of steel slag”. In addition to meet the overall requirements of general non-metallic abrasives, this standard also contains specifications of content of particulate adsorption matter which reflect physical and chemical characteristics of special type grit of steel slag. The existed uncertainty and its cause of conductivity indicator are proposed and analyzed.

Steel slag Non-metallic blast-cleaning abrasives Specification Content of particulate adsorption matter Conductivity

傅建華(1961-)，男，高級工程師。

TG142

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