碳化硫化钢渣基胶凝材料稳定碳化钢渣碎石与应用制造技术

本发明专利技术涉及水泥基建筑材料技术领域，尤其是涉及一种碳化硫化钢渣基胶凝材料稳定碳化钢渣碎石。本发明专利技术利用钢渣作为主要原料，对其进行硫化、碳化处理后用于生产钢渣基胶凝材料和骨料，其中钢渣基胶凝材料可完全替代水泥，骨料可部分替代天然碎石作为集料，通过调整级配，共同制备钢渣基稳定碎石，其抗压强度高，抗裂性能强，可广泛应用于道路施工，尤其适用于路面基层、底基层的施工，稳定性良好，实现钢渣固废和工业废气的无害化处理与价值化利用，提高环境效益和市场价值。高环境效益和市场价值。

【技术实现步骤摘要】
碳化硫化钢渣基胶凝材料稳定碳化钢渣碎石与应用


[0001]本专利技术涉及水泥基建筑材料
，尤其是涉及一种碳化硫化钢渣基胶凝材料稳定碳化钢渣碎石。

技术介绍

[0002]钢渣是炼钢过程的副产品，是经高温熔融或半熔融状态而后形成的多种矿物的集合体。确切地说，钢渣是由石灰或萤石等造渣材料、炉衬的侵蚀以及铁水中硅、铁等物质氧化而成的复合固溶体。虽然近三十年来世界各国对钢渣的综合利用进行了广泛的研究，但仍然存在大量的钢渣堆存在堆场，该大量的钢渣被丢弃处置，既占了大量的良田，污染了环境，又造成了巨大的资源浪费。传统建筑材料主要来自自然资源，自然资源并非是取之不尽用之不竭的，道路工程建设更是砂石消耗大户。作为可持续发展战略的一部分，工业固体废物的综合利用技术急待提高，钢渣作为主要的工业固体废弃物之一，如何将它合理有效地应用到道路工程中是目前研究的热点。
[0003]道路用集料的基本要求是:足够的力学性能，良好的气候稳定性、化学稳定性及稳定的施工性能。钢渣具有良好的强度、硬度、耐磨性和耐冲击性，且其中含有与硅酸盐水泥熟料相似的矿物成分（硅酸二钙和硅酸三钙），具有一定的水硬活性，这是普通砂石不具有的性能。
[0004]一般地，作为最为常用的道路工程材料，胶凝材料稳定碎石广泛应用于路面基层、底基层的建设当中。与柔性基层材料相比，胶凝材料稳定碎石强度高、承载力大、水稳性好、耐冲刷、板体性强，且能够因地制宜地利用当地砂石材料，节省建设成本。然而，传统胶凝材料稳定碎石也存在一定不足：由于刚性材料脆性较大，对于温度及湿度变化较为敏感，温缩及干缩易导致裂缝并反射至路面，造成路面服役性能大幅降低。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种碳化硫化钢渣基胶凝材料稳定碳化钢渣碎石，本专利技术利用钢渣作为主要原料，对其进行硫化、碳化处理后用于生产钢渣基胶凝材料和骨料，其中钢渣基胶凝材料可完全替代水泥，骨料可部分替代天然碎石作为集料，通过调整级配，共同制备钢渣基稳定碎石，其抗压强度高，抗裂性能强，可广泛应用于道路施工，尤其适用于路面基层、底基层的施工，稳定性良好，实现钢渣固废和工业废气的无害化处理与价值化利用，提高环境效益和市场价值。
[0006]具体的，本专利技术碳化硫化钢渣基胶凝材料稳定碳化钢渣碎石，由以下重量份原料组成：集料100份，碳化钢渣细粉2
‑
2.5份，硫化钢渣细粉2
‑
2.5份，水4.5
‑
6.5份，其中，所述集料组成为：集料A由碎石组成，粒径20
‑
30mm且占集料总重量的20
‑
32%；集料B由碳化钢渣：碎石按10:90重量比组成，粒径10
‑
20mm且占集料总重量的24
‑
36%；集料C由碳化钢渣：碎石按50:50重量比组成，粒径5
‑
10mm且占集料总重量的12
‑
18％；集料D由碳化钢渣组成，粒径3
‑
5mm且占集料总重量的3
‑
5％；集料E由碳化钢渣组成，粒径为0
‑
3mm
且占集料总重量的20
‑
30％，并且，集料合成级配满足：通过筛孔尺寸为31.5mm的百分率为100%、通过筛孔尺寸为26.5mm的百分率为94
‑
98%、通过筛孔尺寸为19.0mm的百分率为75
‑
82%、通过筛孔尺寸为9.5mm的百分率为37.7
‑
46.8%、通过筛孔尺寸为4.75mm的百分率为25
‑
32%、通过筛孔尺寸为2.36mm的百分率为17.5
‑
23.2%、通过筛孔尺寸为0.6mm的百分率为11
‑
15%以及通过筛孔尺寸为0.075mm的百分率为0
‑
5%。
[0007]优选的，本专利技术钢渣来自于自然堆存的转炉钢渣。
[0008]优选的，本专利技术所述碳化钢渣由钢渣颗粒在压力
‑
湿法条件下对含碳废气进行脱碳处理得到，更优选的，碳化钢渣中游离氧化钙的含量为0.1
±
0.05%，消除了体积不稳定性。
[0009]所述碳化钢渣细粉由碳化钢渣进行细磨得到，所述硫化钢渣细粉由钢渣颗粒在压力
‑
湿法条件下对含硫含碳废气进行脱硫处理处理后经细磨得到。
[0010]优选的，所述含硫含碳废气由工业废气进行脱销、除尘处理得到，所述含碳废气由钢渣颗粒在压力
‑
湿法条件下对含硫含碳废气进行脱硫处理处理后得到。更优选的，含硫含碳废气中二氧化碳浓度为10
‑
100%，二氧化硫浓度为1
‑
10%。
[0011]优选的，所述工业废气为燃煤电厂废气、水泥窑废气、钢铁厂高炉尾气的至少一种。
[0012]优选的，压力
‑
湿法条件采用盛放吸收液并设置进气管路、出气管路的加压装置。
[0013]优选的，所述吸收液为水，液固比为0.2
‑
0.6，压力为0.2
‑
1MPa。更优选的，本专利技术压力为阶梯升压方式，具体为升压
‑
稳压
‑
再升压
‑
再稳压至设定值0.2
‑
1MPa。
[0014]优选的，脱碳处理和脱硫处理时间分别为15
‑
480min。
[0015]优选的，所述碳化钢渣细粉和硫化钢渣细粉粒径均小于0.075mm。
[0016]钢渣的化学成分与硅酸盐水泥类似，但其活性较差，且含有的游离氧化钙导致体积安定性不良，制约了其再利用，本专利技术通过将钢渣颗粒进行碳化，使其中氧化钙和游离氧化钙部分转换为碳酸钙，控制其游离氧化钙位于安全可控的标准以下，且碳酸钙的填充提高钢渣致密性，二氧化碳与钢渣中硅酸二钙和硅酸三钙反应激发钢渣胶凝活性，经粉磨至胶凝材料细度后大幅提高了碳化钢渣细粉的活性；并且，本专利技术利用钢渣颗粒中的氧化钙对烟气进行脱硫，首先节约了工业中脱硫剂的使用，并且降低了工业脱硫石膏的大量产生导致的自然堆存，再者脱硫钢渣经粉磨后制备硫化钢渣细粉与本专利技术制备的碳化钢渣细粉复合作为胶凝材料可作为胶凝材料完全替代水泥制备稳定碎石；并且，本专利技术研究表明，采用本专利技术钢渣颗粒经硫化和碳化后，再进行粉磨至胶凝材料粒度的硫化钢渣细粉和碳化钢渣细粉活性优于现有技术先粉磨再碳化或者硫化的方式。
[0017]本专利技术制备得到的以碳化钢渣细粉和硫化钢渣细粉组成的胶凝材料的初凝时间≥240min，终凝时间≥360min且≤600min，胶凝材料的7天抗压强度≥14.0MPa，7天抗折强度≥3.2MPa，可完全替代水泥作为胶凝材料制备钢渣基稳定碎石。
[0018]本专利技术还涉及上述碳化硫化钢渣基胶凝材料稳定碳化钢渣碎石的制备方法，具体的，包括如下步骤：将集料、碳化钢渣细粉、硫化钢渣细粉、水混合均匀，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硫化钢渣基胶凝材料稳定碳化钢渣碎石，其特征在于，由以下重量份原料组成：集料100份，碳化钢渣细粉2
‑
2.5份，硫化钢渣细粉2
‑
2.5份，水4.5
‑
6.5份，所述集料组成为：集料A由碎石组成，粒径20
‑
30mm且占集料总重量的20
‑
32%；集料B由碳化钢渣：碎石按10:90重量比组成，粒径10
‑
20mm且占集料总重量的24
‑
36%；集料C由碳化钢渣：碎石按50:50重量比组成，粒径5
‑
10mm且占集料总重量的12
‑
18％；集料D由碳化钢渣组成，粒径3
‑
5mm且占集料总重量的3
‑
5％；集料E由碳化钢渣组成，粒径为0
‑
3mm且占集料总重量的20
‑
30％，集料合成级配满足：通过筛孔尺寸为31.5mm的百分率为100%、通过筛孔尺寸为26.5mm的百分率为94
‑
98%、通过筛孔尺寸为19.0mm的百分率为75
‑
82%、通过筛孔尺寸为9.5mm的百分率为37.7
‑
46.8%、通过筛孔尺寸为4.75mm的百分率为25
‑
32%、通过筛孔尺寸为2.36mm的百分率为17.5
‑
23.2%、通过筛孔尺寸为0.6mm的百分率为11
‑
15%以及通过筛孔尺寸为0.075mm的百分率为0
‑
5%，所述碳化钢渣由钢渣颗粒在压力
‑
湿法条件下对含...

【专利技术属性】
技术研发人员：高鹏，贾向明，
申请(专利权)人：唐山瑞坤环境检测服务有限公司，
类型：发明
国别省市：