钢渣特种型砂主要技术指标分析

傅建华， 杨 刚， 江 枫， 胡宝成

(1.上海船舶工艺研究所， 上海200032； 2.中冶宝钢技术服务有限公司， 上海 200941)

钢渣特种型砂主要技术指标分析

傅建华1， 杨 刚2， 江 枫1， 胡宝成1

(1.上海船舶工艺研究所， 上海200032； 2.中冶宝钢技术服务有限公司， 上海 200941)

系统介绍了《涂覆涂料前钢材表面处理 喷射清理用非金属磨料的技术要求 第11部分：钢渣特种型砂》国家标准的主要技术指标，该标准除满足非金属磨料的总体要求外，还包含了颗粒吸附物含量等体现钢渣特种型砂理化特征的指标，提出电导率指标可能存在不确定性，并分析了其原因。

钢渣 非金属磨料 技术指标 颗粒吸附物含量 电导率

1 前言

钢渣作为炼钢产生的大宗固体废弃物，每年产生量巨大，达到8 000多万t，且2010年综合利用率仅为11%，也是我国资源综合利用“十二五”规划重点研究对象，钢渣本身具有多菱角、硬度高和耐磨等天然石材特性，经过多年的研发，国内已形成了一定的技术研究成果。

钢渣特种型砂是一种喷射清理用的合成矿物质非金属磨料，用熔炼钢所得的渣，经初级粒化、干燥、筛分，采用或不采用机械粉碎处理制造而成。其主要成分是硅酸钙、铁酸钙及其RO相(二价金属氧化物固熔体)。2011年12月30日，国家标准化管理委员会发布了《中华人民共和国标准公告 2011年 第23号》文件，《涂覆涂料前钢材表面处理 喷射清理用非金属磨料的技术要求 第11部分：钢渣特种型砂》推荐性国家标准获得批准发布，标准号：GB/T 17850.11-2011。现就该国家标准中一些重要技术质量指标进行诠释和分析。

2 主要技术指标分析

由于炼钢工艺相对成熟，其产生的钢渣化学成分也比较稳定，为钢渣特种型砂提供了稳定的硬度元素。经与铜矿砂微观结构对比分析，铜矿砂显微组织为铁素体+珠光体+α固溶体及夹杂物和疏松形成的空隙等，而钢渣特种型砂显微组织为铁素体+珠光体+贝氏体+α固溶体上布有β相、FeAl3网状渗碳体及夹杂物和疏松形成的空隙等，两者具有一定的相似性。

因此，在编制本标准时，主要参考了铜矿砂国家标准以及表面处理用非金属磨料系列标准的第1部分，即GB/T17850.1《涂覆涂料前钢材表面处理喷射清理用非金属磨料的技术要求导则和分类》和GB/T17850.3《涂覆涂料前钢材表面处理 喷射清理用非金属磨料的技术要求 铜精炼渣》，主要规定内容包括磨料标记、颗粒尺寸范围、表观密度、莫式硬度、含水量、水浸出液的电导率、水溶性氯化物等基本指标。结合钢渣特种型砂实际情况，增加了颗粒吸附物含量指标要求，并对一般要求进行了相应地约定。表1为钢渣特种型砂磨料的主要性能指标。

表1 钢渣特种型砂磨料的主要性能指标

2.1 颗粒吸附物含量

由于粒化钢渣是液态钢渣在5 min内从1 300℃ 快速水淬冷却到200℃的产物，其表面呈现微观多孔的形态，微小颗粒极易吸附在钢渣颗粒的表面和微孔中，如不加以控制，让其大量存在钢渣特种型砂中，会造成运输、倒拨、喷砂等过程扬尘较大的问题，严重污染环境。

吸附在钢渣特种型砂表面的微小颗粒采用一般的干筛法无法进行去除，这也导致钢渣特种型砂筛分含量指标检测中超小尺寸颗粒含量较低，但实际扬尘较大的问题。因此需设置颗粒吸附物含量指标来控制钢渣特种型砂中微小颗粒的比例，以达到减少扬尘的目的。GB/T 17850.11-2011标准中重点规定了钢渣特种型砂颗粒吸附物含量指标，同时规定了相应的测定方法，具体指标要求为0.5%以下。

2.2 电导率

电导率指标直接决定了非金属磨料除锈后钢板表面盐分含量，钢渣特种型砂非金属磨料的电导率指标要求≤25 ms/m。船舶专用海水压载舱和散货船双舷侧处所保护涂层性能标准中规定钢板涂装前表面盐分指标达到50 mg/m2以下，而《成品油船货油船涂装工艺技术要求》则规定必须达到80 mg/m2以下。实际上国内外目前并没有直接测试钢板表面盐分的方法，只有通过测试蘸取表面溶液的电导率，然后按公式换算得到。由于该方法没有对引起电导率的因素进行区分，因此具有一定不确定性。事实上，与石英砂、铜矿砂等Cl-、SO42-引起电导率的原因不同，钢渣特种型砂电导率主要来源于Ca(OH)2等碱盐性离子，显然两者对钢板的实际腐蚀性危害完全不同，因而钢渣特种型砂电导率高并不一定危害性大，而铜矿砂等电导率低也不意味着危害性小。

2.3 颗粒尺寸范围和分布

该项指标与GB/T 17850.3铜精炼渣要求完全相同，分为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共九大类颗粒尺寸范围。其中以0.2 mm作为最小筛网尺寸时，正常尺寸筛分残余量≥85%，超大尺寸筛分残余量≤10%，超小尺寸筛分残余量≤5%；其中以0.5 mm、1.0 mm或1.4 mm作为最小筛网尺寸时，正常尺寸筛分残余量≥80%，超大尺寸筛分残余量≤10%，超小尺寸筛分残余量≤10%。特别指出的是，无论何种颗粒尺寸范围，其最大颗粒尺寸不应超过3.15 mm，而小于0.2 mm的颗粒，所占质量分数份额不应超过5%。

该项指标每段区间分别都有严格要求，既为了保证除锈钢板表面粗糙度，又能保证喷砂效率，使磨料达到较理想的除锈效果。

2.4 表观密度

钢渣特种型砂要求表观密度为3.3～3.9×103kg/m3，该指标主要反映非金属磨料可喷射射程及冲击力。因为表观密度太小，则会引起喷射清理时，难以形成具有冲击力的“物料束”，从而无法高效地对钢板表面进行清理；如果表观密度过大则会因为磨料自重大，物料受重力作用，而影响喷射效果，钢渣特种型砂与铜矿砂的表观密度差不多，一般为3.5～3.9×103kg/m3之间。

2.5 含水率

含水率指标对于非金属磨料较为重要，由于磨料太湿会直接导致除锈的钢板返锈，因此需严格控制含水率指标于0.2%以下。实际上，在含水率方面，由于钢渣表面积大，且存在大量微孔，而铜矿砂则表面非常光滑，是玻璃态的非金属材料，因此钢渣和铜矿砂在同样烘干条件下：(1)钢渣水分烘不干净；(2)尤其是一定温度的钢渣在空气中易吸水，含水率较高。

2.6 可溶性氯离子含量

可溶性氯离子含量对于非金属磨料来说非常重要，可直接反映磨料对钢板返锈的影响大小，因而GB/T 17850.11-2011标准中严格规定了可溶性氯离子含量不得超过0.0025%。实际中，钢渣由于生产工艺特点，其可溶性氯离子含量非常少，远远低于标准要求指标。

2.7 莫氏硬度

非金属磨料的硬度测试可以选用莫氏硬度评价法，也可根据供需双方协商后使用适当的最低要求的另一种评价硬度的方法，比如维氏硬度等。非金属磨料要求莫式硬度≥6级即可，检测中只判断硬度是否大于6级，不具体判断硬度的高低。

3 结论

《涂覆涂料前钢材表面处理 喷射清理用非金属磨料的技术要求 第11部分：钢渣特种型砂》国标主要技术指标的设定既符合GB/T 17850.1《涂覆涂料前钢材表面处理 喷射清理用非金属磨料的技术要求导则和分类》的总体要求，同时也包含了颗粒吸附物含量等体现钢渣特种型砂理化特征的指标。

[1] 杨刚,傅建华，苏剑等.钢渣非金属磨料循环利用次数试验与分析[J].造船技术，2011，5：37-39.

[2] 杨刚，傅建华，汪海龙等.宝钢钢渣型砂用于非金属除锈磨料技术探讨[J].中国海洋平台，2012，1：54-56.

[3] 金强.宝钢钢渣资源化工业技术系统解决方案的研究和实践[C].宝钢二届学术年会论文集，第三分册, 2006.

[4] 杨刚，蒋兴浩，张健等.宝钢BSSF法处理的钢渣综合利用方向分析[J].工业建筑，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

傅建华(1961-)，男，高级工程师。

TG142

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