本發明涉及冶金渣綜合利用技術領域，具體地指一種用于鑄余渣渣罐格柵的隔板材料及其制備方法。
背景技術：
在鋼坯連鑄過程中，為了保證連鑄鋼水的潔凈度，鋼包換包時鋼包內將余留部分鑄余鋼水與鑄余鋼渣，其中，鑄余鋼水約0.5～1噸，并隨著鋼包內的鑄余鋼渣一同倒入渣罐，隨渣罐冷卻凝固。隨著不斷換包連鑄的進行，鋼包鑄余渣間斷式倒入渣罐直至渣罐裝滿；由于倒渣間隔時間短，引起殘鋼與熔渣發生混合凝固，形成大快渣鋼砣。由于鑄余渣來源于鋼水爐外處理后液面上的鋼渣，渣成分有別于轉爐渣。為了充分回收鑄余渣中的鋼，各個鋼鐵企業均建立了鑄余渣處理回收設施；通過氧割錘擊法和爆破錘擊法等離線加工處理法，實現大塊渣鋼的破碎、切割、加工處理，達到入爐廢鋼要求，完成鑄余渣中金屬資源的回收利用。然而，該處理方法存在處理效率低，安全隱患高，揚塵、噪聲與振動大等不足，同時氣體火焰切割處理能源消耗大，環境污染非常嚴重，部分優質渣鋼資源變成熔渣流失。
針對鑄余渣常規錘砸、火焰切割處理的不足，以降低處理難度、提高處理效率、改善操作環境等為目的，國內相關學者從減小鑄余渣翻罐渣鋼(坨)尺度出發，發明了渣罐預置格柵的分給技術，通過在渣罐內預置組裝好的格柵，進行液態授渣融合，通過格柵分割分離，實現渣鋼凝固體沿格柵板的解體，避免了大渣鋼(坨)的產生。通過對渣罐內的余剛進行翻罐落錘、去除鑄余鋼表面余渣以及電磁吸盤對落錘、打渣后的鑄余渣進行精選，實現渣鋼分離，從而大幅度提高渣處理與綜合利用的經濟技術水平，克服常規處理的不足。例如：公布號CN103555868A的中國發明專利公開了一種應用格柵處理鑄余渣的加工工藝，包括進行格柵的組裝，對鑄余渣罐進行噴涂烘罐，墊渣處理，格柵的吊裝，倒渣，對余渣進行冷卻，將進行翻罐落錘處理，用打渣機對落錘好的鑄余鋼進行打渣，用電磁吸盤對落錘、打渣后的鑄余渣進行精選，剩余尾渣運送到轉爐渣分選線進行分選。授權公告號CN201455257U的中國實用新型公開了一種煉鋼鑄余渣鋼自動分割裝置，用來分割大型鋼渣渣罐中的渣鋼(液態鋼水)，由芯柱環向隔板徑向隔板和涂抹材料組成。其中，芯柱、環向隔板、徑向隔板拼接點焊連接，環向隔板、徑向隔板均帶有吊裝口。隔板采用鑄鐵、鑄鋼或普通碳鋼制成，實現裝置的多次循環使用；裝置表面的涂抹材料采用鋼渣制成，不會額外增加新物質進入鋼渣，又可以保護分割裝置不受損害；采用該裝置處理后產生的固態渣鋼品位可達到98％以上，可以作為廢鋼直接返回煉鋼使用。授權公告號CN102220439B的中國發明專利公開了一種鑄余渣鋼處理用渣罐隔板的生產方法，以鋼渣、耐火材料、水泥和鋼筋為原料；將鋼渣和耐火材料分別裝入配料機的配料斗中，經皮帶稱稱量后由攪拌機的原料斗倒入攪拌機的攪拌罐中，水泥采用螺旋輸送機輸送，經稱量后，進入攪拌機的攪拌罐中攪拌。通過受料斗將隔板原料輸送到澆注機中。澆注機將原料澆注到模具當中，抹平后，模具由蒸養小車運送到碼垛機下端。碼垛機將模具碼放在蒸養小車，然后推入養生窯中養生。養生完成后的隔板從窯體另一端推出，拆開模具，用碼垛機將隔板夾起堆放在蒸養小車上，然后運送到成品堆場碼放，自然養生。養生好的隔板與隔板采用電焊方式焊接在一起，形成整套隔板，供煉鋼鑄余渣罐使用；其中，隔板材料按照重量百分比的原料組成為：鋼渣占50～65％，耐火材料占20～35％、水泥占10～20％，鋼筋占3～5％，也可采用混凝土骨料替代鋼渣。公開號CN1752217A的中國發明專利公開了一種渣砣分割裝置及材料，其中，渣砣分割裝置由若干個分割圓筒和若干個分割板構成，分割圓筒與分割板上均設有多個豁口，分割圓筒與分割板通過豁口插接連接，將鋼渣罐內部空間分割成多個小空間，實現鋼渣罐內的渣鋼分割；分割裝置制備材料的原料重量百分比組成為：膠凝材料10～25，細集料25～35，粗集料40～65，外加6～12％的水；其中細集料和粗集料為鋼渣，膠凝材料由鋼渣90～95％和石膏5～10％混合磨細制備或鋼渣35～55％、礦渣40～55％和石膏5～10％混合磨細制備。此外，還有多項專利公開了不同結構形式的鋼渣分割裝置。文獻“程東波,張健,金強，寶鋼鑄余渣在線處理利用與格柵新技術工程研究，寶鋼技術，2010，No3”，基于寶鋼鑄余渣處理的現狀,獨創了格柵新技術，通過在渣罐內預置冶金渣混凝土格柵制造品(分隔板),將接渣處理大罐自然分成若干個小罐,達到防止“大渣砣”在渣罐內生成的目的；其中,罐內預置格柵制造品采用冶金渣混凝土預制成配套的分隔預制板拼裝而成；冶金渣混凝土以無熟料鋼渣水泥(添加適量激發劑)為膠凝材料,以不同規格的冶金渣為混凝土集料,經配合比設計后現場澆注或工廠化預制而成。通過在寶鋼的一體化應用，不但從源頭上破解大渣鋼(鐵)自然解體的難題,同時解決了大渣鋼(鐵)在線高效循環利用問題，渣鋼品位由70％提高到90％，金屬回收利用率提高5％，噸鋼節約成本40元，但文獻未報到格柵材料的組成及其對渣鋼有害成分的影響。
綜合上述可見，目前鋼渣分割裝置結構形式較多，通過渣罐中預置的分割裝置，實現對渣罐中鑄余渣分割，避免大渣砣的形成及其帶來的處理不便問題，達到鑄余渣的高效處理、鋼渣與金屬的分類回收利用、提高金屬收得率與生產經營效益等綜合目的。但現有技術中，金屬分割裝置由于高溫變形，難以多次循環使用，導致制造成本高；以鋼渣為主要原料制備的一次性分割裝置，因需加入天然燒成耐火原料、水泥或石膏結合材料以及金屬鋼筋增強材料，限制了分割裝置制造成本的進一步降低，同時，普通水泥中的雜質，尤其是石膏中的硫含量高，污染了鑄余渣中的余留鋼水，不利于鑄余渣中金屬的高質量回收利用。此外，相關文獻報道了格柵技術優良的應用效果，但未詳細報到格柵材料的組成及其對鑄余渣中渣鋼有害元素的影響。因而，有必要進一步開展分割裝置制備材料的研究。
技術實現要素：
本發明的目的提供了改進現有技術中的不足，提供了一種用于鑄余渣渣罐格柵的隔板材料及其制備方法。
為實現上述目的，本發明提供的一種用于鑄余渣渣罐格柵的隔板材料，所述隔板材料的原料按重量份數比計由55～65份的轉爐鋼渣、15～25份的中間包用后鎂質或鎂鈣質耐火材料、10～15份的高爐水渣、10～15份的鑄余鋼渣和0～3.1份的外加劑組成。
進一步地，所述轉爐鋼渣分按粒度為10mm＜粒度≤20mm、5mm＜粒度≤10mm和1mm＜粒度≤5mm三個粒度級別，按轉爐鋼渣為100％計算，各粒度級別相應的重量百分比為15～20％、25～35％和40～60％。
再進一步地，所述的中間包工作襯用后鎂質或鎂鈣質耐火材料為經過再生處理的用后耐火材料，分為0.088mm＜粒度≤1mm和粒度≤0.088mm兩個粒度級別，按中間包工作襯用后鎂質或鎂鈣質耐火材料為100％計算，各粒度級別相應的重量百分比為40～60％和40～60％。
再進一步地，所述高爐水渣粒度為≤0.088mm，所述鑄余鋼渣為鑄余渣提取金屬后的殘余鋼渣，粒度為≤0.088mm。
再進一步地，所述外加劑由0～0.8份的三聚氰胺、0～0.8份的木質磺酸鈣、0～1.5份的廢紙纖維或植物纖維組成。
再進一步地，所述的廢紙纖維為碎紙機粉碎的廢紙屑，植物纖維為粉碎機粉碎的植物短纖維。
再進一步地，所述隔板材料的原料按重量份數比計由60份的轉爐鋼渣、20份的中間包用后鎂質或鎂鈣質耐火材料、10份的高爐水渣、10份的鑄余鋼渣、0.4份的三聚氰胺、0.4份的木質磺酸鈣、1.0份的廢紙纖維或植物纖維組成；
其中，所述轉爐鋼渣分按粒度為10mm＜粒度≤20mm、5mm＜粒度≤10mm和1mm＜粒度≤5mm三個粒度級別，按轉爐鋼渣為100％計算，各粒度級別相應的重量百分比為15％、30％和55％；
所述的中間包工作襯用后鎂質或鎂鈣質耐火材料為經過再生處理的用后耐火材料，分為0.088mm＜粒度≤1mm和粒度≤0.088mm兩個粒度級別，按中間包工作襯用后鎂質或鎂鈣質耐火材料為100％計算，各粒度級別相應的重量百分比為50％和50％；
所述高爐水渣粒度為≤0.088mm，所述鑄余鋼渣為鑄余渣提取金屬后的殘余鋼渣，粒度為≤0.088mm。
本發明提供了一種用于鑄余渣渣罐格柵的隔板材料的制備方法，包括以下步驟：
1)對轉爐鋼渣進行破碎、磁選、篩分，獲得10mm＜粒度≤20mm、5mm＜粒度≤10mm和1mm＜粒度≤5mm三個粒度級別的轉爐鋼渣，且各粒度級別相應的重量百分比為15～20％、25～35％和40～60％；
2)對中間包工作襯用后鎂質或鎂鈣質耐火材料先進行人工挑選，再進行破碎、磁選、篩分以及粉磨、磁選、篩分，獲得0.088mm＜粒度≤1mm和粒度≤0.088mm兩個粒度級別的中間包工作襯用后鎂質或鎂鈣質耐火材料；且各粒度級別相應的重量百分比為40～60％和40～60％；
3)對高爐水渣與鑄余鋼渣進行粉磨、磁選、篩分，分別粒度為≤0.088mm的高爐水渣和粒度為≤0.088mm的鑄余鋼渣；
4)按重量份數比計稱取55～65份的轉爐鋼渣、15～25份的中間包用后鎂質或鎂鈣質耐火材料、10～15份的高爐水渣、10～15份的鑄余鋼渣、0～0.8份的三聚氰胺、0～0.8份的木質磺酸鈣、0～1.5份的廢紙纖維或植物纖維；
5)將上述粒度≤0.088mm的中間包工作襯用后鎂質或鎂鈣質耐火材料、高爐水渣、鑄余鋼渣、三聚氰胺、木質磺酸鈣，加入粉磨機進行共磨30±5min，獲得由上述原料組成的共磨粉料；
6)采用碎紙機對回收的廢紙進行粉碎，獲得所需的廢紙纖維；或采用粉碎機對收集的植物進行粉碎，得到所需的植物纖維。
7)將共磨粉料、廢紙纖維或植物纖維、轉爐鋼渣、0.088mm＜粒度≤1mm的中間包工作襯用后鎂質或鎂鈣質耐火材料在強制攪拌機中攪拌均勻，包裝獲得隔板材料。
本發明還提供了一種用于鑄余渣渣罐格柵的隔板材料的使用方法，包括以下步驟：
1)采用鑄余渣渣罐格柵的隔板材料取代常規隔板材料，按照常規的振動澆注工藝進行格柵隔板的制備，經模內養護與膜外自然養護后獲得隔板澆注成型體；
2)采取浸涂或表面涂刷或表面噴涂防粘渣涂料的方法，在隔板澆注成型體表面制備均勻連續致密的防粘渣涂層，其中，防粘渣涂料的原料重量百分比組成為80～90％的生石灰和10～20％的鈣基膨潤土，外加水調節攪拌均勻制備涂料；
3)隔板澆注成型體表面浸涂或涂刷或噴涂防粘渣涂料后，自然陰干24小時，再105～120℃烘烤24小時，獲得所需的隔板構件。
4)按照常規工藝進行渣罐格柵的組裝與安置，并投入使用。
本發明的有益效果在于：
1)通過以鋼鐵企業固體廢棄物為主要原材料以及制備的渣罐格柵隔板在鋼鐵企業內部渣罐使用，實現了企業固體廢棄物的內部循環利用，不僅節約了原材料成本，緩解鋼鐵企業固體廢棄物的運輸、填埋的環保問題，同時也大幅度降低了原材料的運輸成本，避免了外來原料有害元素對鑄余鋼水的污染，實現鑄余渣中渣鋼的高品質回收利用。
2)通過不同原料粒度組成的設置，改善隔板材料的堆積緊密性，提高隔板強度與抗破損能力。
3)通過鑄余鋼渣、中間包工作襯用后鎂質或鎂鈣質耐火材料等高堿度材料的利用，有利于渣罐內鑄余鋼水中有害元素的去除，提高鑄余渣中回收渣鋼的品質。
4)通過廢紙纖維或植物纖維的添加，提高隔板的抗機械沖擊與熱沖擊能力，防止隔板烘烤、搬運以及格柵組裝與渣罐內預置過程的破損，同時降低渣罐鑄余渣翻倒后的落錘剝離，提高鑄余渣的處理效率。
5)通過本發明制備方法各個步驟的實施，保證了隔板材料的綜合使用性能和穩定生產，尤其是多種原料共磨的共磨粉料，實現了粒度≤0.088㎜的中間包工作襯用后鎂質或鎂鈣質耐火材料、高爐水渣與鑄余鋼渣以及三聚氰胺、木質磺酸鈣等原料充分混合分散與機械活化，促進不同膠凝組分的水化反應和交互作用，改善三聚氰胺、木質磺酸鈣的混合均勻性，強化三聚氰胺、木質磺酸鈣的潤濕與分散效應，提高隔板材料結合強度。
6)通過本發明使用方法，保證了本發明隔板材料順利應用，尤其是隔板澆注成型體表面防粘渣涂層與防粘渣涂料的組分構成，不僅阻礙了鑄余渣與隔板的粘連，同時強化了防粘渣涂料對鑄余鋼水的凈化作用，達到改善了渣罐翻倒后鑄余渣的落錘剝離性能、提高了鑄余鋼水的潔凈度和回收鋼質的品質水平等目的。
通過上述積極效應的集合，最終達到成本低廉、原材料來源廣、制備簡單、使用性能優良等目標。
具體實施方式
為了更好地解釋本發明，以下結合具體實施例進一步闡明本發明的主要內容，但本發明的內容不僅僅局限于以下實施例。
實施例1
用于鑄余渣渣罐格柵的隔板材料1的制備方法，包括以下步驟：
1)對轉爐鋼渣進行破碎、磁選、篩分，獲得10mm＜粒度≤20mm、5mm＜粒度≤10mm和1mm＜粒度≤5mm三個粒度級別的轉爐鋼渣，且各粒度級別相應的重量百分比為15％、30％和55％；
2)對中間包工作襯用后鎂質或鎂鈣質耐火材料先進行人工挑選，再進行破碎、磁選、篩分以及粉磨、磁選、篩分，獲得0.088mm＜粒度≤1mm和粒度≤0.088mm兩個粒度級別的中間包工作襯用后鎂質或鎂鈣質耐火材料；且各粒度級別相應的重量百分比為50％和50％；
3)對高爐水渣與鑄余鋼渣進行粉磨、磁選、篩分，分別粒度為≤0.088mm的高爐水渣和粒度為≤0.088mm的鑄余鋼渣；
4)按上述重量份數比稱取60份的轉爐鋼渣、20份的中間包用后鎂質或鎂鈣質耐火材料、10份的高爐水渣、10份的鑄余鋼渣、0.4份的三聚氰胺、0.4份的木質磺酸鈣、1.0份的廢紙纖維或植物纖維；
5)將上述粒度≤0.088mm的中間包工作襯用后鎂質或鎂鈣質耐火材料、高爐水渣、鑄余鋼渣、三聚氰胺、木質磺酸鈣，加入粉磨機進行共磨30±5min，獲得由上述原料組成的共磨粉料；
6)采用碎紙機對回收的廢紙進行粉碎，獲得所需的廢紙纖維；或采用粉碎機對收集的植物進行粉碎，得到所需的植物纖維。
7)將共磨粉料、廢紙纖維或植物纖維、轉爐鋼渣、0.088mm＜粒度≤1mm的中間包工作襯用后鎂質或鎂鈣質耐火材料在強制攪拌機中攪拌均勻，包裝獲得隔板材料1。
上述原料中，廢紙纖維為碎紙機粉碎的廢紙屑、植物纖維為粉碎機粉碎的植物短纖維、所述鑄余鋼渣為鑄余渣提取金屬后的殘余鋼渣。
上述用于鑄余渣渣罐格柵的隔板材料1的使用方法，包括以下步驟：
1)采用鑄余渣渣罐格柵的隔板材料取代常規隔板材料，按照常規的振動澆注工藝進行格柵隔板的制備，經模內養護與膜外自然養護后獲得隔板澆注成型體；
2)采取浸涂或表面涂刷或表面噴涂防粘渣涂料的方法，在隔板澆注成型體表面制備均勻連續致密的防粘渣涂層，其中，防粘渣涂料的原料重量百分比組成為80～90％的生石灰和10～20％的鈣基膨潤土，外加水調節攪拌均勻制備涂料；
3)隔板澆注成型體表面浸涂或涂刷或噴涂防粘渣涂料后，自然陰干24小時，再105～120℃烘烤24小時，獲得所需的隔板構件。
4)按照常規工藝進行渣罐格柵的組裝與安置，并投入使用。
實施例2
本實施例的隔板材料2制備方法和使用方法與實施例1基本相同，不同之處在于：
用于鑄余渣渣罐格柵的隔板材料2的原料按重量份數比稱取55份的轉爐鋼渣、15份的中間包用后鎂質或鎂鈣質耐火材料、15份的粒度為≤0.088mm的高爐水渣、15份的粒度為≤0.088mm鑄余鋼渣；
其中，轉爐鋼渣分按粒度為10mm＜粒度≤20mm、5mm＜粒度≤10mm和1mm＜粒度≤5mm三個粒度級別，按轉爐鋼渣為100％計算，各粒度級別相應的重量百分比為20％、35％和45％。
中間包工作襯用后鎂質或鎂鈣質耐火材料為經過再生處理的用后耐火材料，分為0.088mm＜粒度≤1mm和粒度≤0.088mm兩個粒度級別，按中間包工作襯用后鎂質或鎂鈣質耐火材料為100％計算，各粒度級別相應的重量百分比為40％和60％。
實施例3
本實施例的隔板材料3制備方法和使用方法與實施例1基本相同，不同之處在于：
用于鑄余渣渣罐格柵的隔板材料3的原料按重量份數比稱取65份的轉爐鋼渣、15份的中間包用后鎂質或鎂鈣質耐火材料、15份的粒度為≤0.088mm的高爐水渣、15份的粒度為≤0.088mm鑄余鋼渣、0.8份的三聚氰胺、0.8份的木質磺酸鈣、1.5份的廢紙纖維或植物纖維；
其中，轉爐鋼渣分按粒度為10mm＜粒度≤20mm、5mm＜粒度≤10mm和1mm＜粒度≤5mm三個粒度級別，按轉爐鋼渣為100％計算，各粒度級別相應的重量百分比為15％、25％和60％。
中間包工作襯用后鎂質或鎂鈣質耐火材料為經過再生處理的用后耐火材料，分為0.088mm＜粒度≤1mm和粒度≤0.088mm兩個粒度級別，按中間包工作襯用后鎂質或鎂鈣質耐火材料為100％計算，各粒度級別相應的重量百分比為60％和40％。
其它未詳細說明的部分均為現有技術。盡管上述實施例對本發明做出了詳盡的描述，但它僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部實施例，人們還可以根據本實施例在不經創造性前提下獲得其他實施例，這些實施例都屬于本發明保護范圍。