水渣池

熔渣用渣罐車運至遠離高爐的水渣池，直接傾入池水中，熔渣經水淬即成水渣。水渣池為混凝土構築物，池中水深5～8m。吊車將水渣撈出，置於池邊的堆渣場，脱水後裝車運出。水渣池中的水，由於水分蒸發和被水渣帶走，需經常補充（每噸渣補充1t水）。泡渣法省水省電，但需要許多渣罐車，而且安全和環保都存在較多問題。

在爐前用水噴嘴衝擊熔渣流股將渣水淬。這種方法雖然比泡渣使用的水、電較多，但可不用渣罐車，高爐生產不受渣罐調度的影響，減輕了廠內鐵路運輸負荷，有利於生產，因而被廣泛採用。衝渣用水壓、水量和噴嘴（或稱粒化器）結構形式對水渣質量和安全操作有直接關係。一般噴口處的水壓採取0.2～0.3MPa，衝渣噴水量不小於8～10t。噴嘴必須使熔渣與水充分接觸。衝渣後形成了水渣與水的混合物——渣漿，通過水渣溝或管道輸送至過濾池或過濾倉進行脱水。過濾池即混凝土的水渣池在其底部或側邊底部鋪設過濾層，衝渣水從底部排出。脱水後水渣由吊車抓鬥抓出。水渣過濾倉的倉壁由金屬濾網圍成，渣漿從頂部裝入，水由濾網孔排出，水渣脱水後從底部卸出。這種方法裝車外運方便，佔地面積小 ^[1]  。

鍊鐵高爐在冶煉生鐵過程中同時產生高爐熔渣，熔渣的數量按鐵礦品位的不同而有很大的差異。我公司所用的鐵礦品位較高，每煉一噸生鐵平均產渣450公斤，熔渣的温度為1450-1500℃，主要成分為SiO₂，CaO和Al₂O₃，MgO。高爐熔渣可以作為廢棄物，但若將它在高温狀態下進行驟冷處理，就可以變廢為寶。例如噴吹壓縮空氣可以製取纖維狀礦渣棉，它是良好的保温隔熱材料;進行水淬，可以製取水渣，它是水泥廠的主要原料，也是建築屋面常用的供温材料。熔渣水淬有水衝渣和水泡渣等方法，我公司採用水抱渣法制取水渣。

當熔渣在水池中進行水淬處理時，高爐熔渣所含的熱量使池水加温，其中心部分的高温使水迅速大量汽化而進入大氣。汽化量按池水温度的高低而不同：當池水温度為60-86℃時，汽化熱約佔熔渣總熱量的20-43.6%，其餘的熱量被池水所吸收升温。若扣除池水蒸發等熱損失，在池水温度為65-70℃條件下，實際可利用的熱量約佔總熱量的65-67%左右，絕對值是相當大的。據計算，每公斤熔演所含的熱量為410-420大卡，可純回收的熱量每天達7.6 x 10⁸大卡，相當於114噸標準煤的發熱值。

要想很好的處理高爐水渣池，就必須對其有很深刻的理解。高爐水渣池需要處於有水狀態而且水渣池裏的水需要進行補充以及交換，既不能為存不住水的水池，也不能為無法進行水分交換的水池。因此，高爐水渣池就需要具備一些地質條件。其中最好包括三個土層：人工填土、淤泥質土以及亞粘土。其中第一土層人工填土層要求孔隙率大、結構鬆軟以方便於水分的下滲且應為三個土層中最厚的土層。第二土層應為淤泥質土，方便於水分的保存。第三土層應為粘土或者亞粘土類型，作為持力層，但必須要經常人工清理填土和淤泥土。我國水池地基主要有三種包括大型混凝土水池地基，清水池地基，混凝土水池軟地基 ^[2]  。

在我國被廣泛使用的一種加固地基的方法就是採用硬度較大的礦石來作為建築的墊層，以彌補軟地基的不足之處。對於軟弱地基的處理一般要遵循以下原則，第一，要使單個水池的傾斜和沉降程度達到最大。對相關的不同水池之間要設計出一定的沉降差。第二，在滿足水池的使用要求下，對水池地基進行變形。第三，在水池下地下水豐富的情況下，應充分考慮地下水浮力的作用。取平均最低水位進行承載力的計算。第四，考慮其他荷載對地基變形的影響。在處理時，常見的有三種方法，複合地基法，密實法，強弩法和置換法。

複合地基法是指在構成地基的土中加入增強體，從而提高低級的承載力。可以通過碎石樁等作為增強體。當軟弱層存在時，還應該計算地基下卧層的強度以更好的起到減少地基變形的效果。振衝碎石樁適用於黏土，通過一系列的置換處理構成複合地基。對於碎石樁有許多要求，例如，粒徑要小於80毫米，碎石樁的間距也需要由限制變形範圍，水池所能承受的荷載以及建造地基的強度來決定。

置換法是指通過使可以滿足承載力和變性要求的材料來換取替代不能滿足的材料的一種方法。可以通過換土處理來完成。在水池平面較小或者地基下局部為軟土層時，可以對其進行換土處理。具體土樣要通過對水文地質條件的分析來確定。置換法的另外一種就是動力置換法，具體措施如下，將硬度較大的石料，按一定的方式鋪在軟弱土層上面，形成石料樁，將水池承載的負荷轉移到硬土層上面來。

密實法是指通過動力的作用，使地基的密實程度增加，進而使地基的承載力增強。可以通過夯實法，振衝密實法和加載預壓法來達到此種要求。在查明土層類型，具體分佈以及透水層位置後，可以進行流塑型或充填土等地基的處理。加載預壓法是在查明圖層的基本情況以後，設計恰當合理的荷載，控制水池沉降量，進行超載預壓。進而提高工程效率。

強弩法是一種比較常見比較傳統的地基加固方法並且逐步受到重視。它通過重物對土地的衝擊能而增強土地的硬度，加強土地的緊實度，可以達到很好的地基加固的目的。它的效果顯著且加固週期短，設備簡單，這些優點增強了它在地基加固領域的競爭力使得它逐步受到人們的重視。強弩法對地基有效的加固深度深達8米。強弩施工一個月左右以後，通過靜力觸探法發現0～1米的土層不能滿足設計要求，可能是因為強弩衝擊能過大，造成表面土層疏鬆，因此強弩法的有效深度為1～8m，其加固深度基本達到吹填土層。

大型混凝土的蓄水池很可能由於地基不均勻導致不同程度的局部開裂，因此需要對其進行一系列的加固措施。通過對該措施的處理和改造，使大型混凝土地基更加堅固實用。常見的有如下方案。

壓力注漿方法主要有兩種，第一種是靜壓注漿，第二種是高壓旋噴注漿。一般是通過壓力將所需注入的泥漿注入地基內部，從而使地基更加牢固。採用靜壓注漿處理時，漿液擴散的範圍很大，而且漿液可全部得到有效利用，大大增高了注漿的效率，但是也易出現跑漿的現象。比較適用於黃土層。高壓噴注漿方法的可控性高，並且可以對所注部位進行精確的定位，在噴注時，可以形成豎直向上的樁體，適用多種土層。但這種方法依然存在着一定的侷限性，例如漿液的擴散範圍有限，有大量的水灰生成，對腐蝕性土層起到的作用較小。

樹根樁屬於灌注樁，有多種類型，如根據傾斜程度分，有垂直型的也有傾斜型的。根據數量來分，有單根的也有成束的。這種方法可以用在新工程的地基處理上。也可以在工程託換的方面發揮作用。樹根樁託換法具有很多的好處，第一，施工佔地面積小，適合在狹窄低矮的場地運用。第二，施工的噪音較小，而且由施工帶來的振動小，對工人和建築物都有極大的好處。第三，操作簡單易行，可以在地面上完成操作，這就大大簡化了操作流程。第四，通過使樹根樁與地基緊密的結合起來，與底板形成一個統一的整體，使得采用該種方法加固後的承載力有很大的提高。這種方法經濟簡便，而且對建築物的影響較小，因而，在實際的工程中，得到了廣泛的應用。

這種方案的加固原則是在提高地基承載力的前提下，要求方案安全，簡便，經濟易行。對變形部位進行合理的處理，根據地基自身的特點，進行處理，首先要確保施工點在該過程中不會因為所受負荷過大而發生變形。但是，通過增大地基的底板面積，使其在相同的壓力下，能夠有較小的壓強，這樣一來，即使加固後發生了一定程度的變形，經簡單的修補過後，使斷裂底板恢復原樣，仍可以滿足地基使用的要求 ^[3]  。

針對高爐水渣池的地基處理，可以綜合以上各種情況，以及各種情況下不同的解決方法，結合水渣池的實際情況對其進行處理。可以先設計一個以亞粘土為主要材料的持力層，隨後，將操作過程中的人工填土和淤泥土完全清理掉，設計方案增強地基的承載力，使沉降過程基本穩定後的沉降差保持在一個合理的範圍之內。為了防止地基的軟弱土層被破壞，進而促使附加沉降的生成，可以在地基上設置一個砂墊層。起到高爐水渣池地基處理的效果 ^[1]  。