一种胶凝材料免烧再生骨料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种胶凝材料免烧再生骨料及其制备方法和应用。本发明专利技术所述的再生骨料，制备原料包含胶凝材料和碱激发剂；所述胶凝材料选自硅锰渣、粉煤灰、矿渣等工业固废中的至少一种。本发明专利技术针对现有工业固废制备免烧再生骨料中的问题，以胶凝材料为原料，通过对碱激发剂的加入量、养护温度和造粒工艺进行研究，得到免烧结再生骨料的制备方法。通过本发明专利技术制备得到免烧结再生骨料，不仅加大了对工业固废的利用率，同时又遵循低能耗、高值化的发展理念。本发明专利技术的免烧再生骨料还可以应用在生态透水砖、混凝土等领域。混凝土等领域。混凝土等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种胶凝材料免烧再生骨料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于硅锰渣的资源化利用领域，具体涉及一种胶凝材料免烧再生骨料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]硅锰渣是冶炼硅锰合金时所产生的高温炉渣，形状分为块状和粒状。粒状硅锰渣是由于经过水淬快速冷却形成的疏松多孔的结构，而块状硅锰渣是由于水淬不充分或在空气中自然冷却而形成紧实的结构。据2018统计，我国硅锰合金产量超过660万吨，占铁合金总产量的比重达到20％，其中内蒙古、宁夏和广西是硅锰合金的主要产地，占全国产量的72％。每生产1t硅锰合金就会产生1.2t的硅锰渣，随着硅锰渣量的持续增加，且大部分生产硅锰合金企业未采用任何处理，硅锰渣的直接露天堆积和任意排放，会导致大量有害物质渗入到环境中。因此，实现硅锰渣的资源化利用迫在眉睫。
[0003]目前，国内外对硅锰渣的综合利用主要集中在以下四个方面。第一个方面是利用硅锰渣生产矿棉，从目前来看，虽然显热法生产矿棉克服了传统矿棉生产工艺中先冷却再熔融的弊端，但国内起步较晚，普及率仍然较低。第二个方面是将硅锰渣用作传统建筑材料，如制备水泥、配制混凝土掺和料等，此方法对硅锰渣消耗量低，不符合硅锰渣高值化的发展方向。第三个方面是用硅锰渣制备微晶玻璃，虽然硅锰渣的成分中含有的MnO、Fe2O3可以为微晶玻璃的异相形核创造条件，但由于制备过程能耗较高，不符合低能耗的发展理念。第四方面是用硅锰渣生产生态透水砖，但目前报道中均采用烧结法制备透水砖，同时还需添加其它原料进行制备，不利于处置大量硅锰渣的堆积问题。
>[0004]骨料可应用在混凝土工程、路基填充、园林绿化、污水处理等领域，在日常生活中扮演着主要的角色。而再生骨料是将固体废弃物进行资源化利用，通过后期加工处理来制备成一系列产品，在工程应用中对人造骨料进行替代。如，利用疏浚底泥制备成免烧裹壳层陶粒，充当免烧砖的骨料；利用粉煤灰制备陶粒滤料，用来吸附污水中重金属离子；利用赤泥、粉煤灰烧制低密度、高强度的陶粒支撑剂，用来替代天然石英砂制备的支撑剂。
[0005]然而，现有技术中鲜有以硅锰渣为原料，制备免烧再生骨料的研究。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种免烧结再生骨料，所述再生骨料的制备原料包含胶凝材料和碱激发剂；所述胶凝材料选自硅锰渣、粉煤灰、矿渣等中的至少一种，优选为硅锰渣。
[0007]根据本专利技术的实施方案，所述免烧结再生骨料优选为硅锰渣免烧结再生骨料，所述硅锰渣再生骨料的制备原料包含硅锰渣和碱激发剂。
[0008]根据本专利技术的实施方案，所述胶凝材料(例如硅锰渣)和碱激发剂的质量比为100:(14～20)，优选为100:(14.2～18.2)，示例性为100:14.2、100:15、100:16、100:16.2、100:18.2。
[0009]根据本专利技术的实施方案，所述硅锰渣为粒状硅锰渣。本专利技术中对所述硅锰渣的成
分不做具体限定，例如，所述硅锰渣可以包含如下质量百分比的成分：二氧化硅38～45％，氧化钙15～25％，氧化镁3～7％，氧化钾0.5～2％，氧化铝15～25％，SO
3 0.5
‑
2％，氧化锰3～8％。
[0010]根据本专利技术的实施方案，所述胶凝材料(例如硅锰渣)使用前可进行过筛处理。本专利技术中对过筛处理不做具体限定，例如，过筛处理时可过60～100目筛，优选过60目筛。
[0011]根据本专利技术的实施方案，所述碱激发剂可以选自氢氧化钠、石膏和石灰中的至少一种与水玻璃的混合物。优选地，本专利技术对氢氧化钠、石膏和/或石灰的用量不做特别限定，其用量能够满足所述碱激发剂的模数要求即可。示例性地，所述碱激发剂为氢氧化钠和水玻璃的混合物时，NaOH选自71～91重量份，水玻璃选自355～455重量份，其中NaOH和水玻璃的质量比为1:(3
‑
6)，优选为1:5。
[0012]优选地，所述碱激发剂的模数为1.75～1.90，优选为1.83。
[0013]根据本专利技术的实施方案，所述再生骨料的制备原料还包括水。优选地，所述水与胶凝材料(例如硅锰渣)的质量比为(1～5):100，例如为(2.5～4.5):100，示例性为4:100。
[0014]根据本专利技术的实施方案，所述硅锰渣免烧结再生骨料的粒径为2.36～15mm，优选粒径集中在4.75～9.5mm之间。
[0015]根据本专利技术的实施方案，所述硅锰渣免烧结再生骨料的堆积密度为1100～1400kg
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‑3，优选为1100～1200kg
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‑3、1200～1300kg
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‑3或1300～1400kg
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‑3，示例性为1127.1kg
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‑3、1191.8kg
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‑3、1306.8kg
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‑3、1363.9kg
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‑3或1378.8kg
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‑3。
[0016]根据本专利技术的实施方案，所述硅锰渣免烧结再生骨料的筒压强度不低于5MPa，优选不低于10MPa，优选为10～20MPa或15～25MPa，示例性为11.68MPa、15.38MPa、17.94MPa或19.74MPa。
[0017]优选地，所述筒压强度至少为3d筒压强度。
[0018]根据本专利技术的实施方案，所述硅锰渣免烧结再生骨料的吸水率低于10％，优选低于8％，更优选为2～6％，示例性为3.75％、4.43％、5.54％、6.58％、7.29％。
[0019]根据本专利技术的实施方案，所述硅锰渣免烧结再生骨料的表观密度为1800～2400kg
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‑3，优选为1800～2000kg
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‑3、2000～2200kg
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‑3、2200～2400kg
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‑3，示例性为1877.3kg
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‑3、1969.4kg
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‑3、2068.6kg
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‑3、2210.6kg
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‑3、2338.7kg
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‑3。
[0020]本专利技术还提供上述免烧再生骨料的制备方法，包括以下步骤：将碱激发剂、胶凝材料(例如硅锰渣)与水混合造粒、养护处理，得到所述免烧再生骨料。
[0021]根据本专利技术的实施方案，所述胶凝材料具有如上文所述的限定。
[0022]根据本专利技术的实施方案，所述硅锰渣和碱激发剂均具有如上文所述的限定。
[0023]根据本专利技术的实施方案，所述胶凝材料(例如硅锰渣)在混合前，可进行烘干和/或粉磨。优选地，粉磨后胶凝材料(例如硅锰渣)还可以进行过筛处理。过筛处理时可过60～100本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种免烧结再生骨料，其特征在于，所述再生骨料的制备原料包含胶凝材料和碱激发剂；所述胶凝材料选自硅锰渣、粉煤灰、矿渣等中的至少一种。2.根据权利要求1所述的免烧结再生骨料，其特征在于，所述胶凝材料为硅锰渣；所述免烧结再生骨料为硅锰渣免烧结再生骨料，所述硅锰渣再生骨料的制备原料包含硅锰渣和碱激发剂。3.根据权利要求1或2所述的免烧结再生骨料，其特征在于，所述胶凝材料(例如硅锰渣)和碱激发剂的质量比为100:(14～20)；优选地，所述硅锰渣为粒状硅锰渣；优选地，所述碱激发剂可以选自氢氧化钠、石膏和石灰中的至少一种与水玻璃的混合物。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的免烧结再生骨料，其特征在于，所述再生骨料的制备原料还包括水；优选地，所述水与胶凝材料(例如硅锰渣)的质量比为(1～5):100。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的免烧结再生骨料，其特征在于，所述硅锰渣免烧结再生骨料的粒径为2.36～15mm，优选粒径集中在4.75～9.5mm之间。6.根据权利要求1
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5任一项所述的免烧结再生骨料，其特征在于，所述硅锰渣免烧结再生骨料的堆积密度为1100～1400kg
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‑3；优选地，所述硅锰渣免烧结再生骨料的筒压强度不低于5MPa，优选不低于10MPa；优选地，所述筒压强度至少为3d筒压强度；优选地，所述硅锰渣免烧结再生骨料的吸水率低于10％，优选低于8％；优选地，所述硅锰渣免烧结再生骨料的表观密度为1800～2400...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩凤兰，邢质斌，
申请(专利权)人：北方民族大学，
类型：发明
国别省市：