一种高活性水泥掺合料的制备方法技术

本发明专利技术公开一种高活性水泥掺合料的制备方法，属于转炉钢渣处理应用、工业固废建材资源化利用的技术领域。所述方法是通过利用转炉钢渣作为主要原料、电石渣和高炉矿渣作为辅料混合后在反应炉进行升温，直至熔融态转炉钢渣温度，经过保温处理后急冷至室温，破碎球磨成粉末，从而得到高活性水泥掺合料。本发明专利技术实现了以熔融态转炉钢渣为主要原料，以工业固废为调质剂，利用全固废制备了活性达到S95级的高活性水泥掺合料，不仅实现了协同利用多种工业固废的目的，还有效提高了转炉钢渣的后续利用的质量水平；且解决了转炉钢渣因为活性和安定性导致的利用问题，还有效降低了其作为水泥掺合料的铁含量，在一定程度上提高了水泥的替代比例。比例。比例。

【技术实现步骤摘要】
一种高活性水泥掺合料的制备方法


[0001]本专利技术属于转炉钢渣处理应用、工业固废建材资源化利用的
，涉及一种高活性水泥掺合料的制备方法。

技术介绍

[0002]转炉钢渣是钢铁冶金工业的固体废弃物，约占钢产量的11
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15％，是钢铁工业的主要固体废物之一。转炉钢渣的利用回收技术难题造成大部分钢渣作为废物暂时被堆积遗弃，这不仅占用了大量的土地资源，还给周围环境带来严重的危害(破坏土壤、植被，污染空气、水源等)。
[0003]目前，转炉钢渣主要利用途径之一是将磁选过后的转炉钢渣尾渣，球磨得到转炉钢渣微粉，以作为水泥掺合料替代部分水泥，实现转炉钢渣尾渣的利用。但是，该种利用方式存在活性不足导致的混凝土早期强度问题和安定性差导致的混凝土体积稳定性问题，不仅利用方式较差，而且利用率也较低。
[0004]针对钢渣中早期活性较低和安定性不良等问题，国内外许多专家学者从钢渣产生的源头进行工艺和技术改进，到末端对落地钢渣尾渣的活性激发等各个流程阶段都对钢渣进行了改性实验，但改性后的钢渣的易磨性、在混凝土中用作矿物掺合料的活性、制备的混凝土早期强度、混凝土体积稳定性都很差；或者替换钢渣，或者加入外加剂，这些水泥掺合料的替换率低于30％。
[0005]例如：中国专利CN109336437A公开了一种石灰石微粉
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钢渣粉
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矿渣粉复合掺合料及其制备工艺，其中的矿渣粉性能满足GB/T18046
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2017《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》标准中S95级技术要求，矿渣粉成本较高，而且石灰石微粉成本也比电石渣较高，转炉钢渣的利用率较低，不利于工业生产。
[0006]中国专利CN104961413A公开了一种利用钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰做掺合料制备道路混凝土的方法，其中的钢渣微粉利用率也较低，钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰的含量选择范围相同，所起作用相同，没有主辅料的区别。
[0007]中国专利CN112430005A公开了一种抑制碱骨料反应的水泥掺合料及其制备方法，其中的组成按重量份数计如下：废弃玻璃粉30
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40份，炉渣15
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20份，矿渣15
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20份，羊毛3份，明胶0.3
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0.5份，烷基苯磺硫酸盐3
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5份，硫酸锂10
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22份。故而水泥掺合料中的废弃玻璃粉为主要原料，炉渣和矿渣的利用率低，替换水泥的含量也低于30％。
[0008]中国专利CN104402266A公开了一种水泥掺合料的制备方法及应用，所述水泥掺合料原料包括重量百分比为1
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80％的电石渣、1
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80％的硅灰、2
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50％的硝酸和/或硝酸铵、8
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50％的尿素、以及0
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50％的水；将所述混合料置入烧结炉中加热至300℃
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1200℃至混合料燃烧；燃烧完毕后冷却至室温，得到以硅酸二钙为主要成分的炉渣，获得所述水泥掺合料。该种水泥掺合料中的主要原料结合实施例可知为尿素，对电石渣的利用率不高，并未利用转炉钢渣作为主要原料制备水泥掺合料，替换水泥的含量也低于30％。
[0009]中国专利CN1792972A公开了一种高抗硫水泥掺合料及其制备方法，其主要由高炉
水浮矿渣、改性剂、减缩功能组分原料制备而成，该种水泥掺合料中的主要原料也不是转炉钢渣，且辅料成分也复杂，对电石渣和转炉钢渣的利用率也较低。
[0010]且研究发现，转炉钢渣作为水泥掺合料替代部分水泥的替代水泥仍然不超过30％的水平，否则，混凝土早期的强度很难达到国家标准。而且铁的含量也限制了转炉钢渣作为水泥掺合料的利用率。
[0011]综上，现有技术中研究发现，水泥掺合料的渣料利用方式虽然很多，但是水泥掺合料替代部分水泥的含量仍然不超过30％的水平，即使是转炉钢渣也是如此。因为如果替换水泥含量超过30％的水平，混凝土早期的强度很难达到国家标准；且转炉钢渣中铁的含量也进一步限定了转炉钢渣作为水泥掺合料的利用率。故而迄今为止，依然没有研究可以进一步提高转炉钢渣作为水泥掺合料的利用率、水泥掺合料替代部分水泥的水平和混凝土早期的强度的综合工业生产方法。

技术实现思路

[0012]本专利技术解决的技术问题是现有技术中的水泥掺合料的渣料利用方式很多，虽然包括转炉钢渣，但是替换水泥含量均鲜有超过30％的水平；如果进行磁选去除转炉钢渣中的磁铁矿，则工艺过程繁杂，不去除的话又会导致铁含量高而降低转炉钢渣在水泥掺合料制备中的利用率；且所制备的水泥掺合料早强度较低和安定性较差，固废利用率也不高，生产成本高，不利于工业大规模生产。
[0013]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0014]一种高活性水泥掺合料的制备方法，所述制备方法是通过利用转炉钢渣作为主要原料、电石渣和高炉矿渣作为辅料混合后在反应炉进行升温，直至熔融态转炉钢渣温度，经过保温处理后急冷至室温，破碎球磨成粉末，从而得到高活性水泥掺合料。
[0015]优选地，所述电石渣为所述转炉钢渣质量的10
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25％，所述高炉矿渣为所述转炉钢渣质量的10
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25％。
[0016]优选地，所述升温具体过程：从20℃升温到200℃的升温速率控制为10℃/min，从200℃升温到1350℃的升温速率控制为15℃/min。
[0017]优选地，所述急冷的方式为风机急冷冷却或水淬急冷冷却。
[0018]优选地，所述转炉钢渣、电石渣、高炉矿渣混合中，所述电石渣与高炉矿渣同时掺入，且电石渣与高炉矿渣质量比为1：1，所述电石渣与高炉矿渣的总质量为转炉钢渣的25
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40％。
[0019]优选地，所述破碎球磨得到的粉末为200目以上。
[0020]优选地，所述的高活性水泥掺合料是以转炉钢渣为主的全固废制备所得，其28天活性指数达到85％以上，远远高于转炉钢渣磁选尾渣单独作为水泥掺合料的28天活性指数68％。
[0021]优选地，所述的高活性水泥掺合料中出现了原转炉钢渣中没有的硅酸三钙，FeO在高温条件下转变成磁铁矿和赤铁矿；还出现了铝酸三钙和莫来石等水化活性较高的矿物组分。
[0022]优选地，将制备得到的高活性水泥掺合料和转炉钢渣粉按照国家标准《GB/T17671
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1999》制备水泥胶砂，经过检测得出：高活性水泥掺合料的3天抗压强度为12.6
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14.9MPa，7天抗压强度为21.6
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23.1MPa，28天抗压强度为41.9
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44.5MPa。
[0023]优选地，所述的高活性水泥掺合料中按质量百分比计：CaO 43.58
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43.98％，SiO
2 14.97
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15.84％，Al2O
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高活性水泥掺合料的制备方法，其特征在于，所述方法是通过利用转炉钢渣作为主要原料、电石渣和高炉矿渣作为辅料混合后在反应炉进行升温，直至熔融态转炉钢渣温度，经过保温处理后急冷至室温，破碎球磨成粉末，从而得到高活性水泥掺合料。2.根据权利要求1所述的高活性水泥掺合料的制备方法，其特征在于，所述电石渣为所述转炉钢渣质量的10
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25％，所述高炉矿渣为所述转炉钢渣质量的10
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25％。3.根据权利要求1所述的高活性水泥掺合料的制备方法，其特征在于，所述升温具体过程：从20℃升温到200℃的升温速率控制为10℃/min，从200℃升温到1350℃的升温速率控制为15℃/min。4.根据权利要求1所述的高活性水泥掺合料的制备方法，其特征在于，所述急冷的方式为风机急冷冷却或水淬急冷冷却。5.根据权利要求1所述的高活性水泥掺合料的制备方法，其特征在于，所述转炉钢渣、电石渣、高炉矿渣混合中，所述电石渣与高炉矿渣同时掺入，且电石渣与高炉矿渣质量比为1：1，所述电石渣与高炉矿渣的总质量为转炉钢渣的25
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40％。6.根据权利要求1所述的高活性水泥掺合料的制备方法，其特征在于，所述破碎球磨得到的粉末为200目以上。7.根据权利要求1所述的制备高活性水泥掺合料的方法，其特征在于，所述的高活性水泥掺合料是以转炉钢渣为主的全固废制备所得，其28天活性指数达到85％以上，远远高于转炉钢渣磁选尾渣单独作为水泥掺合料的28天活性指数68％。8.根据权利要求1
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7任一所述的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玲玲，王庆国，王肇嘉，郑永超，王卉，李宁，苍大强，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：