XỈ LUYỆN THÉP - ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CƠ BẢN VÀ PHƯƠNG PHÁP THỬ
Stell slag - Basic technical characteristic and test methods
Lời nói đầu
TCVN 12464: 2018 do Viện Luyện kim đen soạn thảo, Bộ Công Thương đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
XỈ LUYỆN THÉP - ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CƠ BẢN VÀ PHƯƠNG PHÁP THỬ
Stell slag - Basic technical characteristic and test methods
Tiêu chuẩn này quy định đặc tính kỹ thuật và phương pháp thử nghiệm với xỉ luyện thép (lò chuyển, lò điện hồ quang, lò tinh luyện, lò điện cảm ứng).
Tiêu chuẩn này áp dụng cho việc phân biệt xỉ luyện thép với các loại xỉ hoặc nguyên vật liệu khác.
“Các tài liệu viện dẫn sau đây là cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có)”.
TCVN 4315: 2007: Xỉ hạt lò cao dùng để sản xuất xi măng.
TCVN 7572-6:2006: Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phương pháp thử - Phần 6: Xác định khối lượng thể tích xốp và độ hổng.
TCVN 8265: 2009: Xỉ hạt lò cao - Phương pháp phân tích hóa học.
“Trong tiêu chuẩn này, áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:”
3.1 Xỉ luyện thép (Steel slag)
Sản phẩm phụ trong quá trình luyện thép có các thành phần chính là hợp chất của các ôxít canxi (CaO), ôxít silic (SiO2), ôxít sắt (FeO), ôxít nhôm (Al2O3, ôxít magiê (MgO) và oxít mangan (MnO). Tùy thuộc vào công nghệ/lò luyện thép mà xỉ thép được chia thành các loại: xỉ lò chuyển, xỉ lò điện hồ quang, xỉ lò tinh luyện và xỉ lò điện cảm ứng.
3.1.1 Xỉ lò chuyển (Converter furnace slag)
Xỉ luyện thép được tạo ra từ quá trình luyện thép trong lò chuyển. Xỉ lò chuyển sau khi ra lò được làm nguội chậm bằng không khí tự nhiên, hoặc phun nước tại bãi chứa hoặc ủ xỉ. Sau đó xỉ qua nghiền, tuyển từ để tuyển kim loại và đưa đến bãi thải.
3.1.2 Xỉ lò điện hồ quang (Electric arc furnace slag)
Xỉ luyện thép được tạo ra từ quá trình luyện thép trong lò điện hồ quang, xỉ còn được gọi là xỉ oxi hóa. Sau khi ra lò xỉ được làm nguội chậm bằng không khí tự nhiên, hoặc phun nước tại bãi chứa. Sau đó xỉ qua nghiền, tuyển từ để tuyển kim loại và đưa đến bãi thải.
3.1.3 Xỉ lò tinh luyện (Refining furnace slag)
Xỉ luyện thép được tạo ra từ quá trình tinh luyện thép trong lò tinh luyện, còn được gọi là xỉ hoàn nguyên. Thép sau quá trình nấu chảy trong lò hồ quang điện, lò chuyển được đưa sang lò tinh luyện, tại đây xảy ra giai đoạn hoàn nguyên. Xỉ lò tinh luyện sau khi ra lò được làm nguội bằng không khí tự nhiên.
3.1.4 Xỉ lò điện cảm ứng (Induction furnace slag)
Xỉ luyện thép được tạo thành từ quá trình sản xuất thép trong lò điện cảm ứng. Xỉ nóng chảy nổi lên trên bề mặt thép lỏng nên có độ sệt cao do nhiệt độ thấp hơn so với nhiệt độ thép lỏng trong lò. Xỉ lỏng được tháo ra khay xỉ và đưa ra bãi chứa làm nguội ngoài không khí.
4.1 Đặc điểm nhận dạng
4.1.1 Xỉ lò chuyển
Xỉ có màu xám đen, khối lượng thể tích lớn hơn so với đá tự nhiên (khoảng 15-25 %) và xỉ lò cao. Xỉ luyện thép lò chuyển cũng như phần lớn các loại xỉ luyện thép khác, chúng có chứa CaO và MgO tự do, khi tiếp xúc với độ ẩm của môi trường xung quanh tạo ra các hydrôxyt Ca(OH)2/Mg(OH)2 làm tăng thể tích. (Thường được nghiền đến cỡ hạt Dmax
Hình 1 - Ảnh xỉ lò chuyển
4.1.2 Xỉ lò điện hồ quang
Xỉ có màu xám đen, khối lượng thể tích lớn hơn so với đá tự nhiên (khoảng 15-25 %) và xỉ lò cao. Xỉ luyện thép lò điện hồ quang cũng như phần lớn các loại xỉ luyện thép khác, chúng có chứa CaO và MgO tự do, khi tiếp xúc với độ ẩm của môi trường xung quanh tạo ra các hydrôxyt Ca(OH)2/Mg(OH)2 làm tăng thể tích. (Xỉ lò điện hồ quang thường được nghiền đến cỡ hạt Dmax 40mm) (Hình 2 - Ảnh xỉ lò điện hồ quang).
Hình 2 - Ảnh xỉ lò điện hồ quang.
4.1.3 Xỉ lò tinh luyện
Xỉ có màu trắng xám do chứa nhiều CaO. Có nhiều hạt mịn kích thước nhỏ hơn 5mm do trong quá trình làm nguội xỉ, chuyển đổi giữa các dạng không định hình của C2S (β-C2S đến γ-C2S) làm tăng khối lượng và làm vỡ các tinh thể thành bụi. Tương tự như các xỉ lò điện hồ quang và lò chuyển, xỉ lò tinh luyện cũng cho thấy sự không ổn định thể tích chủ yếu là do có mặt của các oxít CaO, MgO tự do (Hình 3 - Ảnh xỉ lò tinh luyện).
Hình 3 - Ảnh xỉ lò tinh luyện.
4.1.2 Xỉ lò cảm ứng
Xỉ luyện thép lò cảm ứng được làm nguội chậm bằng không khí, xỉ nóng chảy dần chuyển sang màu đen bóng, kết tinh và tạo dạng cục, tảng lớn, bề mặt nhẵn bóng (Hình 4 - Ảnh xỉ lò điện cảm ứng).
Hình 4 - Ảnh xỉ lò điện cảm ứng.
4.2 Thành phần hóa học
Thành phần hóa học của xỉ luyện thép được quy định trong Bảng 1
Bảng 1- Thành phần hóa học của xỉ luyện thép
Loại xỉ | Thành phần hóa học (%, theo khối lượng) | ||||||
CaO | SiO2 | Al2O3 | MgO | MnO | Fetổng | Tổng hàm lượng các ôxít còn lạia) | |
Xỉ lò chuyển | 30÷60 | 1÷24 | 1÷2,5 | 5÷15 | 3÷8 | ||
Xỉ lò điện hồ quang | 15÷65 | 4÷26 | 1÷16 | 0,5÷15 | 2÷8 | ||
Xỉ lò tinh luyện | 30÷65 | 10÷40 | 0,5÷40 | 1÷20 | 0÷5 | ||
Xỉ lò cảm ứng | 38÷52 | 13÷18 | - | 8÷10 | - | ||
a) Tổng hàm lượng các oxít còn lại được tính bằng 100% trừ đi tổng hàm lượng các chỉ tiêu của CaO, SiO2, Al2O3, MgO, MnO, Fetổng. | |||||||
4.3 Khối lượng thể tích xốp
Khối lượng thể tích xốp của xỉ cục và xỉ hạt lò cao được quy định trong Bảng 2.
Bảng 2 - Khối lượng thể tích xốp của các loại xỉ luyện thép
Loại xỉ | Cỡ hạt, Dmax Mm | Khối lượng thể tích xốp kg/m3 |
Xỉ thép lò chuyển | 1 500 ÷ 2 100 | |
Xỉ thép lò điện hồ quang | 1 500 ÷ 2 100 | |
Xỉ thép lò tinh luyện | 800 ÷ 1 500 | |
Xỉ thép lò điện cảm ứng | 1500 ÷ 1900 |
5.1 Lấy mẫu
Xỉ luyện thép lấy mẫu theo TCVN 4315:2007
5.2 Thành phần hóa học
Thành phần hóa học của xỉ luyện thép được xác định theo TCVN 8265:2009.
5.3 Khối lượng thể tích xốp
Khối lượng thể tích xốp của xỉ luyện thép được xác định theo TCVN 7572-6:2006.
Ghi nhãn về xỉ luyện thép cần có các thông tin sau đây:
- số hiệu tiêu chuẩn này;
- tên và địa chỉ cơ sở sản xuất;
- loại xỉ;
- thành phần hóa học, khối lượng thể tích xốp.
Thư mục tài liệu tham khảo
1. Chỉ dẫn kỹ thuật xỉ gang và xỉ thép sử dụng làm vật liệu xây dựng, Bộ Xây Dựng, năm 2017.
2. A guide to the use of iron and steel slag in roads, Australasian Slag Association, Available at http://www.asa-inc.org.au/knowledge/technical-literature/technical-guides
3. A guide to the use of the steel furnace slag in asphalt and thin bituminanous surfacing, Australasian Slag Association
4. Electric arc furnace slag, quick reference guide 4-2015, Australasian Slag Association.
5. Overview of Iron/steel slag application and development of new utilization technologies, Nippon steel & sumitomo metal technical report No.109 July 2015.
6. Slag - Iron and steel, IndianMinerals yearbook 2013, Part - II: Metals & alloys
7. Metal 2012: Slag from production of pig iron and steel making and posibilities of their utilization, Jozef VLČEK, Václava TOMKOVÁ, Hana OVČAČÍKOVÁ, Petr MARTINEC, Anežka VOLKOVÁ, Michaela TOPINKOVÁ, Vlastimil MATĚJKA, FilipOVČAČÍK, Michaela MICHNOVÁ Vysoká škola báňská -Technická univerzita Ostrava, 17. listopadu 15, Ostrava-Poruba, 703 88, jozef.vlcek @vsb.cz
8. Blast furnace slag as a concrete aggregate, National slag association.
9. Leachate from blast funace slag, National slag association.
10. Properties and uses of iron and steel slags, National slag association.
11. Use of steel slag in subgrade applications, Joint transportation research program FHWA/IN/JTRP- 2009/32 Final Report Irem Zeynep Yildirim Monica Prezzi October 2009.
12. Granulated blastfurnace slag, technical leaflet No.1. Euroslag.
13. Best available tachniques (BAT) reference document for iron and steel production, JRC reference report, 2013.
MỤC LỤC
Lời nói đầu
1 Phạm vi áp dụng
2 Tài liệu viện dẫn
3 Thuật ngữ và định nghĩa
4 Đặc tính kỹ thuật cơ bản
5 Phương pháp thử
6 Ghi nhãn
Tài liệu viện dẫn