⑴ 水泥混凝土里掺的铁渣粉有什么要求谢谢
3.水泥生产工艺
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3.1生产方法
硅酸盐类水泥的生产工艺在水泥生产中具有代表性,是以石灰石和粘土为主要原料,经破碎、配料、磨细制成生料,然后喂入水泥窑中煅烧成熟料,再将熟料加适量石膏(有时还掺加混合材料或外加剂)磨细而成。
水泥生产随生料制备方法不同,可分为干法(包括半干法)与湿法(包括半湿法)两种。
①干法生产。将原料同时烘干并粉磨,或先烘干经粉磨成生料粉后喂入干法窑内煅烧成熟料的方法。但也有将生料粉加入适量水制成生料球,送入立波尔窑内煅烧成熟料的方法,称之为半干法,仍属干法生产之一种。
②湿法生产。将原料加水粉磨成生料浆后,喂入湿法窑煅烧成熟料的方法。也有将湿法制备的生料浆脱水后,制成生料块入窑煅烧成熟料的方法,称为半湿法,仍属湿法生产之一种。
干法生产的主要优点是热耗低(如带有预热器的干法窑熟料热耗为3140~3768焦/千克),缺点是生料成分不易均匀,车间扬尘大,电耗较高。湿法生产具有操作简单,生料成分容易控制,产品质量好,料浆输送方便,车间扬尘少等优点,缺点是热耗高(熟料热耗通常为5234~6490焦/千克)。
3.2 生产工序
水泥的生产,一般可分生料制备、熟料煅烧和水泥制成等三个工序。
(1) 生料磨制
分干法和湿法两种。干法一般采用闭路操作系统,即原料经磨机磨细后,进入选粉机分选,粗粉回流入磨再行粉磨的操作,并且多数采用物料在磨机内同时烘干并粉磨的工艺,所用设备有管磨、中卸磨及辊式磨等。湿法通常采用管磨、棒球磨等一次通过磨机不再回流的开路系统,但也有采用带分级机或弧形筛的闭路系统的。
(2) 煅烧
煅烧熟料的设备主要有立窑和回转窑两类,立窑适用于生产规模较小的工厂,大、中型厂宜采用回转窑。
①立窑:
窑筒体立置不转动的称为立窑。分普通立窑和机械化立窑。普通立窑是人工加料和人工卸料或机械加料,人工卸料;机械立窑是机械加料和机械卸料。机械立窑是连续操作的,它的产、质量及劳动生产率都比普通立窑高。近年来,国外大多数立窑已被回转窑所取代,但在当前中国水泥工业中,立窑仍占有重要地位。 根据建材技术政策要求,小型水泥厂应用机械化立窑,逐步取代普通立窑。
②回转窑:
窑筒体卧置(略带斜度,约为3%),并能作回转运动的称为回转窑。分煅烧生料粉的干法窑和煅烧料浆(含水量通常为35%左右)的湿法窑。
a.干法窑
干法窑又可分为中空式窑、余热锅炉窑、悬浮预热器窑和悬浮分解炉窑。70年代前后,发展了一种可大幅度提高回转窑产量的煅烧工艺——窑外分解技术。其特点是采用了预分解窑,它以悬浮预热器窑为基础,在预热器与窑之间增设了分解炉。在分解炉中加入占总燃料用量50~60%的燃料,使燃料燃烧过程与生料的预热和碳酸盐分解过程,从窑内传热效率较低的地带移到分解炉中进行,生料在悬浮状态或沸腾状态下与热气流进行热交换,从而提高传热效率,使生料在入窑前的碳酸钙分解率达80%以上,达到减轻窑的热负荷,延长窑衬使用寿命和窑的运转周期,在保持窑的发热能力的情况下,大幅度提高产量的目的。
b.湿法窑
用于湿法生产中的水泥窑称湿法窑,湿法生产是将生料制成含水为32%~40%的料浆。由于制备成具有流动性的泥浆,所以各原料之间混合好,生料成分均匀,使烧成的熟料质量高,这是湿法生产的主要优点。
湿法窑可分为湿法长窑和带料浆蒸发机的湿法短窑,长窑使用广泛,短窑目前已很少采用。为了降低湿法长窑热耗,窑内装设有各种型式的热交换器,如链条、料浆过滤预热器、金属或陶瓷热交换器。
(3) 粉磨
水泥熟料的细磨通常采用圈流粉磨工艺(即闭路操作系统)。为了防止生产中的粉尘飞扬,水泥厂均装有收尘设备。电收尘器、袋式收尘器和旋风收尘器等是水泥厂常用的收尘设备。
近年来,由于在原料预均化、生料粉的均化输送和收尘等方面采用了新技术和新设备,尤其是窑外分解技术的出现,一种干法生产新工艺随之产生。采用这种新工艺使干法生产的熟料质量不亚于湿法生产,电耗也有所降低,已成为各国水泥工业发展的趋势。
3.3 生产工艺流程举例
原料和燃料进厂后,由化验室采样分析检验,同时按质量进行搭配均化,存放于原料堆棚。 粘土、煤、硫铁矿粉由烘干机烘干水分至工艺指标值,通过提升机提升到相应原料贮库中。 石灰石、萤石、石膏经过两级破碎后,由提升机送入各自贮库。化验室根 据石灰石、粘土、无烟煤、萤石、硫铁矿粉的质量情况,计算工艺配方,通过生料微机配料系统进行全黑生料的配料,由生料磨机进行粉磨,每小时采样化验一次生料的氧化钙、三氧 化二铁和细度的百分含量,及时进行调整,使各项数据符合工艺配方要求。磨出的黑生料经过斗式提升机提入生料库,化验室依据出磨生料质量情况,通过多库搭配和机械倒库方法进行生料的均化,经提升机提入两个生料均化库,生料经两个均化库进行搭配,将料提至成球盘料仓,由设在立窑面上的预加水成球控制装置进行料、水的配比,通过成球盘进行生料的成球。所成之球由立窑布料器将生料球布于窑内不同位置进行煅烧,烧出的熟料经卸料管、鳞板机送至熟料破碎机进行破碎,由化验室每小时采样一次进行熟料的化学、物理分析。根据熟料质量情况由提升机放入相应的熟料库,同时根据生产经营要求及建材市场情况,化验室将熟料、石膏、矿渣通过熟料微机配料系统进行水泥配比,由水泥磨机分别进行425号、525号普通硅酸盐水泥的粉磨,每小时采样一次进行分析检验。磨出的水泥经斗式提升机提入3个水泥库,化验室依据出磨水泥质量情况,通过多库搭配和机械倒库方法进行水泥的均化。经提升机送入2个水泥均化库,再经两个水泥均化库搭配,由微机控制包装机进行水泥的包装,包装出来的袋装水泥存放于成品仓库,再经化验采样检验合格后签发水泥出厂通知单。
⑵ 钛铁渣用途
钛铁渣是铝热法冶炼铁合金时产生的废渣,数量相当大,平均每生产1t铁合金就同时产生1.5t左右的钛铁渣.一、渣样及渣样组成渣样系由上海某铁合金厂提供.钛铁渣先用颚式破内碎机粗碎,然后再用球磨机粉碎容至250~320目.
⑶ 炼铜时为什么加铁渣
炼铜的时候加铁渣含义是把铁片放入硫酸铜溶液或其它铜盐溶液中,可以置换出单质铜,这种方法就是现代湿法冶金的先驱。
湿法炼铜也称胆铜法,其生产过程主要包括两个步骤,一是浸铜,把铁放在胆矾的溶液中,使胆矾中的铜离子被铁置换成单质铜沉积下来;二是将置换出的铜粉收集起来,再加以熔炼。
⑷ 什么是铁渣 就是用火焰切割时融化的铁块,应该叫什么还有他的铁含量是多少
你的问题是否可以具体一点
铁渣 有时候是指工厂生产中的切削下来的废料
有时候是指铁屑 有时候是铁锈
⑸ 灰口铸铁件表面有铁渣是什么因素造成的
灰口铸铁件表面有铁渣,可能是接触了士气。
⑹ 炼铁的铁渣,当地人叫(铁屎)还有什么用
可以做硅酸盐水泥,也可做保温材料岩棉,也可做轻质砖等等,用处大了。
⑺ 废铁渣有什么用处
废钢渣、废旧钢渣铁渣如何利用,怎样处理
废钢渣、废旧钢渣铁渣如何利用,怎样处理?随着我国经济的快速发展,废钢渣铁渣的产生量大幅增长,如果不加以利用,将逐渐成为社会的一大负担,给社会、企业造成极大的污染和损失。
钢渣中的Ca、Mg等均以氧化物形式存在,不需经过碳酸盐的分解过程,因而还可以节省大量热能。由于目前高炉利用高碱度烧结矿或熔剂性烧结矿,基本上不加石灰石,所以钢渣直接返回高炉代替石灰石的用量将受到限制。但对于烧结能力不够、高炉仍加石灰石的炼铁厂,用钢渣作高炉熔剂的使用价值仍很大。
钢渣也可以作化铁炉熔剂代替石灰石及部分萤石。使用证明,其对铁水温度、铁水含硫量、熔化率、炉渣碱度及流动性均无明显影响,在技术上是可行的。使用化铁炉的钢厂及相当一部分生产铸件的机械厂都可以应用。
作炼钢返回渣转炉炼钢每吨钢使用高碱度的返回钢渣25kg左右,并配合使用白云石,可以使炼钢成渣早,减少初期渣对炉衬的侵蚀,有利于提高炉龄,降低耐火材料消耗,同时可取代萤石。我国有部分钢厂已在生产中使用,并取得了很好的技术经济效果。
回收废钢铁钢渣中一般含有7%~10%的废钢及钢粒,我国堆积的1亿多吨钢渣中,约有700万吨废钢铁。在基本建设可以回收大量废钢铁及部分磁性氧化物。水淬钢渣中呈颗粒状的钢粒,磁选机很容易提取,可以作炼钢调温剂。
钢渣可以经过选别将其有用的成分进行回收,可用矿渣磨机、浮选机等设备将铁成分回收回来再利用,完全可以实现废弃物再利用,也是非常好的途径。
总之,钢渣在钢铁厂内部作冶金原料使用效果良好,利用价值也高。我国矿源磷含量低于0.01%~0.04%的地区,钢渣在本厂内的返回用量可以达到50%~90%。
近20年来,我国每年产生1000多万吨钢渣,利用率已达61%左右,钢渣的处理经济效益高达40元/吨左右。国外钢渣的主要利用用途是,在钢铁公司内部自行循环使用,代替石灰作熔剂,返回高炉或烧结炉内作为炼铁原料,也可以用于公路路基、铁路路基以及作为水泥原料,改良土壤等。据调查,我国钢渣综合利用情况为:造地占60%,筑路占23%,生产水泥占6.4%,作烧结熔剂占5.8%,其他占4.8%
用作冶金原料
1、作烧结熔剂转炉钢渣一般含有40%~50%的CaO,1t钢渣相当于0.7~0.75t石灰石。把钢渣加工到小于8mm的钢渣粉便可代替部分石灰石作烧结熔剂用,配加量视矿石品位及含磷量而定,一般品位高、含磷低的精矿,可加入钢渣4%~8%。烧结矿块率提高,风化率降低,成品率增加。再加上由于水碎渣疏松、粒度均匀,料层透气性好,有利于烧结造球及提高烧结速度。
此外,由于钢渣中的Fe和FeO的氧化放热,节省了钙、镁碳酸盐分解所需要的热量,使烧结矿燃耗降低。钢渣作烧结熔剂,不仅回收利用了渣中的钢粒、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化锰和稀有元素(V、Nb……)等有用成分,而且成了烧结矿的增强剂,因而显着地提高了烧结矿的质量和产量。
我国在钢渣用于烧结方面进行了大量的研究工作,不少钢厂取得了较好的效果。例如,济南钢厂在烧结矿中配入水淬转化炉钢渣后,其技术经济效果为烧结机利用系数提高10%以上,转鼓指数提高2%~4%,焦耗降5%,FeO降低2%。虽然铁品位降低1%~2%,但高炉利用系数仍提高0.1t(d·m3),焦比降低31kg/t铁。每吨钢渣使用价值可达20多元。
废钢渣、废旧钢渣铁渣如何利用,怎样处理
⑻ 生铁渣子一般是什么规格的,我想从事钢厂高炉炼铁下来的生铁渣 这行,希望有经验的可以告诉我,谢谢。
看来楼主是外行啊!“生铁渣子”行业上应该叫“高炉炉渣”。主要成分是CaO、SiO2、Al2O3、MgO,还有FeO少量物质等,货源当然很多,一吨铁大概产生350~450kg炉渣。不过好多优质钢铁企业自家搞个超细粉出口代替或做水泥用。
⑼ 中国钢铁冶炼业及世界钢铁冶炼业发展历史
一、 生产工具的铁器化与冶铁业的发展
战国以后,由于冶铁技术的进步,社会经济制度的变革,社会上对于铁器需要量的增加,铁矿的开采,铁的冶炼和铸造成为关系国计民生的重要手工业,因此,冶铁业开始发展起来。在战国时代开发的铁矿已经不少,战国时代的着作《山海经·五藏山经》所载产铁之山就有37处,记录属南阳的就有“帝X之山‘其阴多铁’”,约在今河南省泌阳县和南阳县之间;另一处即“兔床之山,‘其阳多铁’”,约在今嵩县和南阳县之间。战国时代各国都有冶铁手工业,其中韩、楚两国的冶铁手工业最为发达,着名的冶铁手工业地点也最多,当时的南阳已经成为战国时代闻名的冶铁中心。《荀子·议兵篇》记载:“宛钜铁(钅也),惨如蜂虿。”至秦汉时期,铁器和冶铁技术在广大地区已经得到了广泛的传播和使用。从考古中发现,西汉初年铁制农具和工具已取代了铜、骨、石、木器,到西汉中期,随着冶铁技术的发展,锻铁工具增多,铁兵器也逐步占据了主要地位,直至东汉,主要的兵器全部为钢铁所制,从而完成了兵器和生产工具的铁器化进程。
西汉初年,冶铁业可听任商人经营。魏国的孔氏原经营冶铁业,秦灭魏后,被强行迁到南阳,靠冶铁成为巨富。西汉武帝时,武帝任用南阳的大冶铁商孔仅为“大农丞,领盐、铁事”,管理全国的盐铁业,南阳成为全国设立铁官的手工业基地之一。在南阳瓦房庄发掘的汉代冶铁遗址中,就曾发现西汉时期的冶铁遗物(熔炉基、耐火砖、鼓风管、铸造用的模具及铁器,包括铁犁铧、铁耧铧、铁锸、锛、斧等)。至东汉,南阳的冶铁业在西汉基础上,冶铁作坊数量增多,规模空前扩大,技术显着提高。建国后在南阳附近发现的冶铁遗址就有:南阳市北关瓦房庄铸铁作坊遗址,桐柏张陂村的大张陂冶铁遗址,桐柏县铁炉村遗址,南召县太山庙、草店冶铁遗址,方城县赵河村冶铁遗址,镇平县安国城铁范、铁铸件遗址,西峡县白石尖冶铁石等。1959~1960年南阳市北关瓦房庄发掘的汉代冶铁遗址,主要遗址面积达2800平米,发现了大量的冶铁遗迹和遗物,其中熔炉9座,炒钢炉8座,锻炉1座。发现在当时的生产条件下冶铁过程中使用了热鼓风炉,这是我国早期使用的节约热能的熔炉。铸造使用的模和范近40种。由文物考古发掘的遗物可见,在当时南阳已经成为全国的冶铸中心。
二、 冶铁技术、工艺的发展
冶铁技术在秦汉时期得到进一步的发展。高炉炼铁已成为一种经济而有效的炼铁方法。高炉炼铁从上边装料,下部鼓风,形成炉料下降和煤气上升的相对运动。燃料产生的高温煤气穿过料层上升,把热量传给炉料,其中所含一氧化碳同时对氧化铁起还原作用。这样燃料的热能和化学能同时得到比较充分的利用,下层的炉料被逐渐还原以至熔化,上层的炉料便从炉顶徐徐下降,燃料被预热而能达到更高的燃烧温度。这确是一种比较合理的冶炼方法,因而具有强大的生命力而长期流传。其冶炼水平的发展表现在以下几个方面:
第一,高炉炼铁中的筑炉技术达到了较高的水平。有的用含三氧化硅较高的黄色或红色耐火粘土烧成的长方形或弧形的耐火砖砌筑。南阳瓦房庄遗址出土的耐火砖,在不同部位耐火砖所用的材料、厚度、形状均不相同。有的用直径0.3~0.5cm的白色石英砂粒并掺有少量的细砂。有的用草拌泥、黄粘土及大量的石英砂混合而成,所用石英砂不仅有天然的,而且还有经过加工破碎的。这些耐火砖耐火强度达到1463℃~1469℃之间,这显然是耐火土中掺入了含有二氧化硅相当高的砂石的结果。这种含二氧化硅相当高的酸性耐火材料,从我国古代高炉所出大都是酸性炉渣来看,是合适的。
第二,高炉炼铁所用原料大部分已进行了加工。冶炼工人从长期的实践经验中发现,炉料的粒度整齐可以减少对煤气的阻力。因此,在冶炼之前,就要对原料进行加工,在桐柏县张畈村遗址中,曾挖出数以千吨计的矿石粉末,说明当时已十分注意对矿石的加工。
除了高炉炼铁外,在西汉时期还发现有坩埚炼铁技术。南阳市北关瓦房庄遗址中,就发现坩埚炼炉17座,其中3座较完整,都近似长方形。其中一座长3.6米,宽1.82米,深度残存0.82米。炉的建筑方法是,就地面挖出长方坑,留下炉门,周壁经过夯打后再涂薄泥一层。炉顶用弧形的耐火砖砌成,砖的大小不同,砖的内面敷有一层厚约1厘米的耐火泥,泥的表面还留有很薄的灰白色岩浆,砖的背面涂有较厚(约5厘米)的草拌泥。有一部分是用土坯和草拌泥券成。炉由门、池、窑膛、烟囱四部分组成。门在炉的最前端,当是用来装炉和通风的,左右两壁都经火烧,已成砖灰色。池在门内,周壁也烧成砖灰色,池底留有厚约1厘米的细砂,当是用作燃烧时的“风窝”的。炉膛为长方形,周壁糊有草拌泥,火烧较轻,当是盛放成行排列的坩埚和木柴、木炭等燃料的,炉的后部设有3个烟囱,当是排出炉烟用的。有的炉内填满木柴灰,有的炉底堆有很多烧土块和砖瓦碎片。发现坩埚3件,都是椭圆形的圜底陶罐,罐外敷有草拌泥厚约3~4厘米,泥的内部烧成红砖色,表面则成光亮的深黑色,并存有一层灰白色光亮岩浆。另在一坩埚的内壁还粘有铁渣的碎块。从炼炉的结构以及流传到后世的坩埚炼铁法,可以推知当时的炼铁方法是:先用碎块矿石和木炭以及助溶剂混合配好,装入坩埚,装炉前,先在炉底铺上一层适当数量的砖瓦碎片,使炉底通风;并留出许多“火口”放进易燃物,以便点火,接着就铺上一层木炭,在木炭上安装成行坩埚;然后在这层坩埚之上再铺上一层木炭,在木炭上再安装成行坩埚,待炉装满,便可以从“火口”点火,并加以鼓风,使坩埚中矿石还原溶化成生铁。
第三,鼓风技术的发展。高炉炼铁和冶铁技术的发展,与鼓风技术的改进是分不开的。我国古代炼铁高炉是用皮制的“橐”作为鼓风器的。随着时间的推移以及经验的积累,人们逐步改变了鼓风的方法。在大型的冶炼炉中不止有一个鼓风器,而是增加鼓风器和鼓风管,使得炉中燃料充分燃烧,提高炉子的温度,加速冶炼的进程。在瓦房庄的冶铁遗址中,有大量的鼓风管出土,其中有一部分带有弯头的陶制鼓风管,粗端内径约100mm,细端内径为50mm,长约400mm。由于陶胎鼓风管下测泥层被烧琉,经测定,其烧琉温度当为1250℃~1280℃之间。从此温度及挖掘出的实物可判断,汉代南阳冶铁炉装有热鼓风装置(《南阳汉代冶铁》,中州古籍出版社,1995年12月,第23页。)。这种装置利用炉口余热把风管内冷风变成热风鼓进熔炉,既提高了熔炉温度,又缩短了冶炼时间,提高了铁水质量。就鼓风动力而言,出现了“人排”鼓风动力,畜力鼓风,如“马排”、“牛排”等。东汉建武七年(31),杜诗任南阳太守,创造了用水力鼓风的“水排”,并进行了推广。利用水排鼓风,铸造农具,比用人力鼓风要“用力少,见功多”,并取得良好的效果。现今发掘的桐柏县张畈村的冶铁遗址距矿山较远,而是建在河流旁,很可能就是利用“水排”来鼓风的缘故。水排的发明和应用,不仅提高了鼓风能力,而且大大降低了成本,因而长期被冶铁工业所沿用。像这样以水为动力的鼓风机械,欧州在1100多年后才出现。
鼓风技术的改进,促进了冶铁技术的发展。除了冶铸生铁技术的快速发展之外,还创造了铸铁柔化工艺,出现了灰口铸铁及球墨铸铁。在南阳市北关瓦房庄汉代冶铁遗址出土的铁器中,经分析检验,可以看到汉代的农具主要采用可锻铸铁。在其中检验的12件农具中,有9件是可锻铸铁,2件是铸铁脱碳钢,1件是白口铁。这表明在铸铁中已经采用了柔化技术。从质量上看,当时的铸铁柔化技术已相当稳定。在瓦房庄冶铁遗址的东汉地层中出土的135号铁镢,它的石墨组织虽不是出自铸态,而是在高温退火时形成的,但形状规则接近球状,边缘也很光滑,从而提高了工件的机械性能。
三、 炒钢、铸铁脱碳钢及铸造技术
为了适应社会对钢铁制品的需要,到西汉后期已创造了“炒钢”技术。这种技术把生铁加热到熔化或基本熔化的状态下加以炒炼,使铁脱碳成钢或熟铁。
在南阳市方城县赵河村汉代冶铁遗址中也曾发现与巩县铁生沟汉代冶铁遗址中相同的炉型6座。这种炒铁炉容积小,呈缶形,温度可以集中;挖入地下成为地炉,散热少,有利于温度升高;炉下部作“缶底”状,是为了便于装料搅拌。此外,在南阳市北关瓦房庄冶铁遗址中也发现几座炒钢炉,形制和构筑方法大同小异,炉底还有铁块。从这个遗址发掘内容看,南阳瓦房庄的冶铁作坊中,不仅铸造铁器,而且还用生铁炒钢或熟铁,以此锻制工具和其他构件。在此遗址中还出土有凿、镢等,当是该作坊自制的凿、镢等。通过考古资料证明,到东汉时期,炒钢技术已很普及。南阳东郊曾出土一件东汉铁刀,形制较特殊,类似炊事用刀,刀身有一道平行于刃部的锻接痕迹,刀宽112厘米,长约17厘米,刀背厚约05厘米,保存较完好,是用炒钢锻制而成(河南省博物馆等:《河南汉代冶铁技术初探》,《考古学报》1978年第1期。)。
西汉后期已经创造了简便的炒钢炉,将生铁炒炼成熟铁或钢的技术发展,标志着炼钢技术发展到了一个新的阶段,使得钢材的产量大大提高,这对于当时生产工具的改进,钢制品的推广均具有重要的意义。
古代炼钢以含碳量低的块炼铁或熟铁为原料,采用渗碳的方法炼制成钢(现在仍然使用此法),一种即以含碳量高的生铁为原料,在固体状态下脱碳制钢。战国时代已经采用了柔化处理工艺,将生铁进行脱碳退火,得到了脱碳不完全的铸铁脱碳钢件(李众:《中国封建社会前期钢铁冶炼技术发展的探讨》,《考古学报》,1975年第2期。),至汉代仍然使用这一工艺。如,南阳瓦房庄冶铁遗址所出土的铁斧,中心是白口组织,表层是钢的成份。类似这样的铁器在其他遗址里也有发现。它们都是用白口铁坯件,在氧化气氛下退火,使外层脱碳,由表及里依次成为纯铁素体、亚共析、共析组织,由于脱碳不完全,内部仍然是铁,实际上是一种由钢和铁组成的复合材料。另一种情况是脱碳比较完全,已全部清除白口组织,但内层析出部分石墨。如南阳瓦房庄出土的一件铁凿,从外形看是铸件,表面金相分析是钢的组织,很容易误认为是钢铸件。在汉代当时的技术条件下,没有高于1500℃的高温和相应的耐火材料,是不可能出现液态铸钢的。南阳瓦房庄出土的另一件铁凿,经检验,基体为过共析钢,内层残留石墨,证明它是经脱碳而成的钢质工具。另外,在南阳瓦房庄冶铁遗址中还有成形的薄铁板出土,这些铁板实际是经过脱碳热处理的已成为含碳较低的钢板,可以锻打成器,实际上是创造了一种新的制钢工艺。这样就扩大了生铁的使用范围,增加了优质钢材的来源,对于钢铁生产有重大的作用。
铸铁的热处理技术在汉代有很大的发展,并臻于成熟。在南阳瓦房庄冶铁遗址中所发掘的9件农具,经检验8件为黑心韧性铸铁,质量良好,有一些与现代黑心韧性铸铁已无大的差别。还有一部分白心韧性铸铁,白心韧性铸铁可制作耐冲击、性能良好的手工工具,黑心韧性铸铁可制作耐磨的农具。在铸制的铁器中有一部分铁锸、铁耧铧、铁镢即为白心韧性铸铁。
从发现的汉代冶铁遗址来看,当时的作坊有以炼铁为主而兼铸铁器的,也有专门铸造铁器的。而最初的铁铸件,是由炼铁炉的铁水直接浇铸。在汉代,出现了专门的化铁炉,这对于提高熔铁的质量,获得优质铸件,有很大的好处。从南阳瓦房庄遗址看,化铁炉的结构和筑炉材料与炼铁炉有明显的区别,说明当时的炼铁与化铁的分工已很明确。
南阳瓦房庄冶铁遗址出土化铁炉7座,它的构筑方法是:在平整的地面上,铺筑直径约2.6m、厚50mm的草拌泥,烧成橙黄色,作为炉基。炉底是空心的,由整体基底、束腰式支柱、周壁与炉缸底部组成。基底约厚45mm,用羼有大量大颗粒砂的耐火粘土铺成,砂的粒度在10mm左右。周壁和支柱的筑炉材料与基底稍有不同。羼有大量小颗粒砂。周壁厚40~50mm,支柱直径70~120mm,高70cm,根据遗址所出土的长方形耐火砖的尺寸来估算,支柱可能有15个左右,基上砌筑炉缸底部。
炉体全用弧形耐火砖建造,从砖的内表面不同的熔融程度看,炉体可分为3个区域:炉口及其下三、四层砖(砖长36cm,宽17cm,厚6~9cm不等),炉衬略现熔融,有许多龟裂纹道,温度最低,为预热区。炉体中部的三、四层砖,炉衬均有烧琉,说明温度较高,应是还原区。再往下三、四层砖,炉衬普遍烧琉,甚至全部流下,露出砖体,这里温度最高,当是靠近风口的氧化区。依照耐火砖的高度及上述炉壁烧琉情况来推算,化铁炉的炉体高度约为3~4m。
化铁炉的炉壁分3层,弧形耐火砖是特制的成形砖块,外敷草拌泥,厚约15~50mm,内搪炉衬,厚约40mm。根据出土时较完整的14块耐火砖的弧度来看,化铁炉最小外径为1.16m,内径为0.92m,最大外径为2.3m,内径为2.14m,其平均内径有1.5m左右。经鉴定,耐火砖均有砂粒和粘土配制,从石英砂的颗粒组成看,有浑圆状的和棱角状的白石英和少量长石,说明除天然砂外,已使用了人工破碎的砂粒。石英颗粒有裂纹出现,玻璃相中析出针状莫来石晶体,有流动结构,均说明当时化铁炉能够达到相当高的温度。
从遗址中出土的大量鼓风管的情况推测,化铁时有可能已试用换热式热风装置,有一种陶质鼓风管,外敷厚约45mm的草拌泥,下层泥料表层烧熔下滴,靠近拐角处的泥料熔融顺角流下,据测定温度,烧琉温度当在1250℃~1280℃之间。风管的这种烧琉状态,有一种解释认为,它可能是架设在炉顶上,作为预热管道使用的。
此外,在出土的大量碎铁块和熔渣中,有不少梯形铁板和铧、锸、锛、镢、锄、斧等铁器残片(厚度约40~70mm)。这些遗物可能是化铁炉所用原料,方形的铁砧和铁锤,既是锻造工具,又是用来破碎原料的工具。大量的木炭渣表明所用燃料为木炭,炉中残留木炭凝块,有的与表面微熔的铁块凝结在一起,某些器形尚能辨认。由这种现象推测可能是分层装料的结果。从出土的炉衬看,断面明显分成三层,至少已经过两次停炉和补炉,补炉的材料与耐火砖所用材料相同。根据出土的遗物推测,对于这样大的熔炉,当是半连续操作的,每过一定时间,出一次铁水,浇注一批铸范。当熔炼过久或铸范已毕需适时停炉。这说明汉代工匠已很好地掌握了熔炉的操作程序。汉代铸造技术,在战国时代铸造铁器和铜器的技术上又有所发展。这时铸造所用的范有泥范、陶范和铁范,特别是铁范的使用,使铸造铁器的质量及效率均有不同程度的提高。从南阳瓦房庄发掘出的各种模及范来看,其工艺过程大致如下:制模工人就地选取黄粘土,羼入35%左右的细砂,加水调泥,制成模版,然后精工细雕地挖模面,按照严格的尺寸要求,塑制不同模面上的各个部位的形体。模面制妥后,涂上涂料凉干,这是首先的必要的制模工序。在浇铸之前,先合模,糊加固泥,再将铸模送入窑中烘烤,到一定温度之后停烘出窑,乘热浇铸铁汁,在浇注时将浇口、冒口注满铁汁,以适应模腔收缩的需要。待铁汁在模腔中凝固到一定程度之后,打开加固泥,脱去泥模,再打掉浇口铁,即可获得铁质的铸范。然后把铸出的铁上范、铁下范进行合范,再将铁范芯插入范腔中,并用某种铁工具将铁范捆扎夹固,以免浇注时铁汁的热涨作用而开裂。合范后,也可能入窑烘烤,乘热浇注铁汁,待铁汁凝固到一定程度之后,打开铁范,并打掉浇口、冒口铁,便获得产品。
铸造技术方法的发展还表现在叠铸技术方面。叠铸技术就是把许多范片或范块层层叠合起来,用统一的直浇道,一次浇铸出多个铸件。这种方法在战国时已经发明(梓 溪:《谈几种古器物的范》,《文物参考资料》1957年8期。),它主要适用于小型铸件的大量生产。到汉代叠铸技术又有了进一步发展,如河南温县发掘的一处汉代烘范窑,出土有500多套叠铸范,有16种铸件,36种规格,一套范有4~14层不等,每层有1~6个铸件,最多的一次可铸84件,这样就大大提高了生产效率。南阳瓦房庄冶铁遗址出土有几件叠堆微熔遗物和三至五个“V”字形铁犁铧套叠遗物等,充分证明南阳是最早采用双堆叠铸技术的冶铁大郡。
铸范的设计也相当科学,范腔之间的泥层很薄,为使范面紧凑尽可能减少吃泥量,有些范的直浇口制成扁圆形,合范用的榫卯定位结构也按此原则予以布置。范的外形与范腔相吻合,不少铸范削去角部,使边厚尽可能一致,不但可以减少范的体积和用泥量,而且使散热更加均匀,提高铸件质量。
范芯的制造,除自带泥芯外,形状简单的用泥条捺入芯座内。复杂的,如车(车口)泥芯,用泥质对开式芯盒制成。南阳瓦房庄发现的东汉时期多堆式叠铸(车口)范,范块采用对开式垂直分型面,两堆铸范共用一个直浇道,使金属实收率更高,浇注时间更少,说明叠铸技术有了进一步的发展。
⑽ 铁渣有多少 种类
1. 水渣又叫水淬矿渣,是一种很好的活性混合料. 但由于水渣硬度高且易磨性差,目前,仅有少量被水泥生产企业当作水泥掺合料使用,而大多数钢厂都将水渣作为废料堆放,不但占有大量耕地,且污染环境. 2.高炉炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的熔融硅酸盐类物质;高炉冶炼时,从炉顶加入铁矿石、燃料(焦炭)以及熔剂等,当炉内温度达到1400~1500℃时,物料熔化变成液相,在液相中浮在铁水上的熔渣,通过铁口经主铁沟撇渣器分离或渣口排出,这就是高炉炉渣。高炉炉渣是由脉石、灰分、熔剂和其他不能进入生铁中的杂质组成的,是一种易熔混合物。高炉炉渣的处理方式主要有以下三种:高温炉渣自然冷却变成为坚硬的干渣;用水淬将高温液态炉渣击碎,变成为松散的水渣;用蒸汽或压缩空气将高温液态炉渣击散,变成为蓬松的渣棉。高炉水渣是综合利用的好方法,先进的高炉水渣已经100%得到利用。目前,冲制水渣的工艺设备均能保证水渣的质量,玻璃化程度可以达到90%~95%,水渣平均粒度为0.2~3.0mm,水渣含水≤15%。高炉水渣的主要用途如下:(1)生产矿渣水泥。水渣具有潜在的水硬胶凝性能,在水泥熟料、石灰、石膏等激发剂作用下,可显示出水硬胶凝性能,是优质的水泥原料。水渣既可以作为水泥混合料使用,也可以制成无熟料水泥。①矿渣硅酸盐水泥,是用硅酸盐水泥熟料与水渣再加入3%~5%的石膏混合磨细,或者分别磨后再加以混合均匀而制成的。矿渣硅酸盐水泥简称为矿渣水泥。在磨制矿渣水泥时,高炉炉渣的掺入量对水泥的抗压强度影响不大,而对抗拉强度的影响更小,所以其掺入量可以加入到占水泥重量的20%~85%。这样,对提高水泥质量,降低水泥生产成本是十分有利的。②石膏矿渣水泥,是将干燥的水渣和石膏、硅酸盐水泥熟料或石灰按照一定的比例混合磨细或者分别磨细后再混合均匀所得到的一种水硬性胶凝材料。在配制石膏矿渣水泥时,高炉水渣是主要的原料,一般配入量可高达80%左右。这种石膏矿渣水泥成本较低,具有较好的抗硫酸盐侵蚀和抗渗透性,适用于混凝土的水工建筑物和各种预制砌块。③石灰矿渣水泥,是将干燥的水渣、生石灰或消石灰以及5%以下的天然石膏,按照适当的比例配合磨细而成的一种水硬性胶凝材料。石灰的掺入量一般为10%~30%,它的作用是激发水渣中的活性成分,生成水化铝酸钙和水化硅酸钙。石灰掺入量太少,水渣中的活性成分难以充分激发;掺入量太多,则会使水泥凝结不正常、强度下降。石灰矿渣水泥可用于蒸汽养护的各种混凝土预制品,水中、地下、路面等的无筋混凝土和工业与民用建筑砂浆。(2)生产矿渣砖和湿碾矿渣混凝土制品①矿渣砖,用水渣加入一定量的水泥等胶凝材料,经过搅拌、成型和蒸汽养护而成的砖叫做矿渣砖。用87%~92%水渣,5%~8%水泥,加入3%~5%的水混合,所生产的砖其强度可达到10MPa左右,能用于普通房屋建筑和地下建筑。此外,将高炉矿渣磨成矿渣粉,按重量比加入40%矿渣粉和60%的水渣,再加水混合成型,然后再在100~110MPa的蒸汽压力下蒸压6h,也可得到抗压强度较高的砖。②湿碾矿渣混凝土,是以水渣为主要原料制成的一种混凝土。它的制造方法是将水渣和激发剂(水泥、石灰和石膏)放在轮碾机上加水碾磨制成砂浆后,与粗骨料拌和而成。湿碾矿渣混凝土的各种物理力学性能,如抗拉强度、弹性模量、耐疲劳性能和钢筋的黏结力均与普通混凝土相似。而其主要优点在于具有良好的抗水渗透性能,可以制成不透水性能很好的防水混凝土;具有很好的耐热性能,可以用于工作温度在600℃以下的热工工程中,能制成强度达50MPa的混凝土。此种混凝土适宜在小型混凝土预制厂生产混凝土构件,但不适宜在施工现场浇筑使用。(3)用于隔热填料。可代替硅澡土用于隔热填料,节约成本。(4)生产矿渣微粉。高炉水渣经过超细磨,可作为生产矿渣微粉的主要原料。目前,有的把高炉水渣细磨后作为处理SO2的烟气吸收剂。