一种利用钢铁厂固废的复合掺合料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种利用钢铁厂固废的复合掺合料，组成按重量份数计如下：矿渣80～90份、钢渣5～10份、塔底灰3～9份、粉煤灰1～5份、化学活化剂1～3份；包括以下步骤：将所述矿渣、钢渣、粉煤灰、塔底灰分别进行化学成分分析；配料保证混合物的化学组成：SiO229％～34％、CaO 35％～40％、Al2O310％～18％、Fe2O31.5％～3％、SO32.5％～4％，烧失量≤2.5％；将所述矿渣、钢渣分别破碎，控制粒径＜5mm，然后与粉煤灰、塔底灰一起投入磨机；粉磨的同时，加入化学活化剂一起粉磨30～40min，通过选粉机控制比表面积≥450m2/Kg，即得到复合掺合料。即得到复合掺合料。即得到复合掺合料。

【技术实现步骤摘要】
一种利用钢铁厂固废的复合掺合料及其制备方法


[0001]本专利技术属于工业废渣资源化利用
，具体涉及利用钢铁厂固废的复合掺合料及其制备方法。

技术介绍

[0002]钢铁厂在钢铁生产的过程中，产生了很多除矿渣外的低水化活性的固体废弃物，如钢渣、炉渣、塔底灰、低级粉煤灰、建筑垃圾、铁尾矿等。
[0003]矿渣是在炼铁过程中熔渣排入水中急冷所得的副产物，其化学成分CaO、SiO2、Al2O3和MgO成分占80％以上，还含有少量的Fe2O3、MnO2以及TiO2，矿物组成以硅酸盐和硅铝酸盐为主，且含有大量非晶态玻璃体结构的物质，其具有较高的潜在水化活性。多年来，矿渣微粉由于其优异的特性，一直作为优质的辅助胶凝材料用于水泥和混凝土的制备，且随着水泥、混凝土产量的逐年增长，矿渣微粉的需求量也逐年增长，甚至在一些地区出现供不应求的紧张现象，某些地区矿渣微粉的价格甚至与水泥不相上下。
[0004]钢渣是炼钢过程中排出的固体废弃物，富含C3S和C2S等矿物，是一种类似于劣质硅酸盐水泥熟料的工业废渣，但其易磨性较差，安定性差，难以大规模实现资源化利用。低等级粉煤灰是燃煤烟气中收捕下来的细灰，主要成分为:SiO2、Al2O3、Fe2O3、Fe2O3、CaO、TiO2等，其颗粒较粗，甚至含有一定量未燃尽的碳粉，水化活性差。塔底灰为烟气脱硫生成的固体粉末，其成分复杂，并且组成成分有很大一部分是极不稳定的亚硫酸钙，综合利用较为困难，大部分用于堆放或填埋处置，但这会造成二次污染且损失大量硫资源。上述钢渣、粉煤灰、塔底灰等水化活性相比矿渣很低、生产附加值低、处理困难，逐步形成困扰钢铁企业主业发展的负担。
[0005]在此背景条件下，结合钢铁企业的实际情况，将易获得的固体废弃物(如钢渣、炉渣、塔底灰、低级粉煤灰、建筑垃圾、铁尾矿、石屑等)与矿渣复合，制备经济型复合掺合料，替代S95矿渣微粉，可在一定程度上缓解矿粉供应紧张问题，同时可提高固体废弃物综合利用率，减少环境污染，变废为宝，提高矿渣的经济价值的同时节约社会资源，具有巨大的经济效益和环境效益。
[0006]专利《多固废水泥耦合掺合料及其制备方法》(CN 112358215 A)提供了一种多固废水泥耦合掺合料及其制备方法，虽然制备方法也采用了化学活化的方式，但又需要热活化过程，生产工艺复杂、能耗高，制备成本高。专利《一种钢渣粉
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锰铁矿渣粉复合掺合料及其制备工艺》(CN 111302691 A)提供了一种钢渣粉
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锰铁矿渣粉复合掺合料及其制备工艺，其制备工艺为钢渣、锰铁矿渣需分别粉磨至一定细度，该工艺粉磨设备投资大，生产效率不高，且所获得复合掺合料符合据GB/T20491
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2017《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》标准，活性较低，应用有限；此外，其钢渣掺量过高，存在制品后期体积稳定性不良的风险。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的在于提供一种利用钢铁厂固废制备的经济型复合掺合料及其生产方
法。该复合掺合料主要采用钢铁企业生产过程的固体废弃物，不仅能够资源化利用钢渣、低等级粉煤灰、塔底灰等固体废弃物，增加矿粉的供应量，降低矿渣粉的生产成本，而且利于理顺钢铁生产过程中主产品和副产废弃物的关系，促进主业发展。
[0008]为达到上述目的，采用技术方案如下：
[0009]利用钢铁厂固废的复合掺合料，其组成按重量份数计如下：
[0010]矿渣80～90份、钢渣5～10份、塔底灰3～9份、粉煤灰1～5份、化学活化剂1～3份；所述矿渣、钢渣、塔底灰、粉煤灰均来自钢铁厂固废。
[0011]按上述方案，所述矿渣、钢渣、塔底灰、粉煤灰组成的混合料的成分按照重量百分数计：
[0012]SiO
2 29％～34％、CaO 35％～40％、Al2O
3 10％～18％、Fe2O
3 1.5％～3％、SO
3 2.5％～4％，烧失量≤2.5％。
[0013]按上述方案，所述矿渣按照重量百分比计包括下列组分：SiO
2 30％～35％、CaO 35％～40％、Al2O
3 8％～20％、Fe2O
3 0.1％～2％、MgO 6％～12％、SO
3 2％～5％，经粉磨后达到国标中S95级以上的活性要求。
[0014]按上述方案，所述钢渣按照重量百分比计包括下列组分：SiO
2 15％～25％、CaO 30％～40％、Al2O
3 3％～8％、Fe2O
3 10％～25％、MgO 10％～15％、SO
3 0.2％～2％，烧失量≤8％。
[0015]按上述方案，所述粉煤灰按照重量百分比计包括下列组分：SiO
2 40％～55％、CaO 5％～10％、Al2O
3 25％～40％、Fe2O
3 2％～10％、SO
3 2％～5％，烧失量≤10％。
[0016]按上述方案，所述塔底灰按照重量百分比计包括下列组分：SiO
2 3％～5％、CaO 25％～40％、Al2O
3 0％～3％、Fe2O
3 3％～10％、SO
3 15％～25％，烧失量≤30％。
[0017]按上述方案，所述化学活化剂由元明粉：铵明矾：异丙醇胺：酯基季铵盐：改性多元醇按照质量比(4～8)：(2～6)：(0.1～0.5)：(0.2～0.6)：(0.1～0.3)配比混合而成，其中所述改性多元醇由乙二醇：二乙二醇：季戊四醇：甘油按照质量比(1～3)：(2～4)：(1～2)：(3～6)混合而成。
[0018]上述利用钢铁厂固废的复合掺合料的制备方法，包括以下步骤：
[0019]将所述矿渣、钢渣、粉煤灰、塔底灰分别进行化学成分分析；
[0020]配料保证混合物的化学组成：SiO
2 29％～34％、CaO 35％～40％、Al2O
3 10％～18％、Fe2O
3 1.5％～3％、SO
3 2.5％～4％，烧失量≤2.5％；
[0021]将所述矿渣、钢渣分别破碎，控制粒径＜5mm，然后与粉煤灰、塔底灰一起投入磨机；
[0022]粉磨的同时，加入化学活化剂一起粉磨30～40min，通过选粉机控制比表面积≥450m2/Kg，即得到复合掺合料。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的优点及有益效果是：
[0024]本专利技术利用钢铁厂固废制备的经济型复合掺合料以钢铁厂的固体废弃物矿渣、钢渣、粉煤灰、塔底灰等为主要生产原料，能够消耗大量固体废弃物，包含难以处理的低水化活性的钢渣、塔底灰等，同时可以降低矿渣粉的生产成本、增加S95矿渣粉的供应量。
[0025]本专利技术从基于各原材的化学成分设计复合掺合料合理的原料组成，首先保证矿渣的活性不低于S95级，同时采用物理机械磨细控制细度、塔底灰的硫酸盐激发、化学活化剂
的碱激发等手段提高掺合料水化活性，既避免高活性矿渣粉的“活性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用钢铁厂固废的复合掺合料，其特征在于组成按重量份数计如下：矿渣80～90份、钢渣5～10份、塔底灰3～9份、粉煤灰1～5份、化学活化剂1～3份；所述矿渣、钢渣、塔底灰、粉煤灰均来自钢铁厂固废。2.如权利要求1所述利用钢铁厂固废的复合掺合料，其特征在于所述矿渣、钢渣、塔底灰、粉煤灰组成的混合料的成分按照重量百分数计：SiO
2 29％～34％、CaO 35％～40％、Al2O
3 10％～18％、Fe2O
3 1.5％～3％、SO
3 2.5％～4％，烧失量≤2.5％。3.如权利要求1所述利用钢铁厂固废的复合掺合料，其特征在于所述矿渣按照重量百分比计包括下列组分：SiO
2 30％～35％、CaO 35％～40％、Al2O
3 8％～20％、Fe2O
3 0.1％～2％、MgO 6％～12％、SO
3 2％～5％，经粉磨后达到国标中S95级以上的活性要求。4.如权利要求1所述利用钢铁厂固废的复合掺合料，其特征在于所述钢渣按照重量百分比计包括下列组分：SiO
2 15％～25％、CaO 30％～40％、Al2O
3 3％～8％、Fe2O
3 10％～25％、MgO 10％～15％、SO
3 0.2％～2％，烧失量≤8％。5.如权利要求1所述利用钢铁厂固废的复合掺合料，其特征在于所述粉煤灰按照重量百分比计包括下列组分：SiO
2 40％～55％、CaO 5％～10％、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳，王文涛，李仕彬，陈常明，黄从运，
申请(专利权)人：武汉武新新型建材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：