【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑材料，具体涉及含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料及其制备方法、应用。
技术介绍
1、水泥是混凝土工业中重要的原材料，混凝土是目前工程应用最广泛的建筑材料，但传统的水泥混凝土工业不适合我国目前的可持续发展战略要求。将钢渣等工业废渣完全替代水泥作为新型胶凝材料，不仅有效提高了我国的工业固废利用率，而且还能减少能源消耗和减少碳排放，对“双碳”等目标的实现有重要意义。
2、钢渣是钢铁冶炼形成的一种工业废渣，主要包括铁水预脱硫产生的脱硫渣、转炉炼钢产生的转炉渣、炉外精炼产生的精炼渣和电炉炼钢产生的电炉渣，其排放量约占粗钢产量的15％～20％。由于钢渣的利用率较低，因此大量未被利用的钢渣大多采用露天堆放的方式处理，该处理方式不仅占用了大量的土地资源，而且钢渣堆在雨季会产生渗滤液，对土地环境造成严重污染。钢渣主要包含硅酸二钙、硅酸三钙、ro相、少量游离氧化钙、游离氧化镁和铁铝酸四钙等，硅酸盐矿物较少，且多为水化缓慢的硅酸二钙，因此水化活性较弱，目前许多混凝土企业将钢渣磨细后作为掺合料使用，但目前钢渣利用率仍需提升。
3、流化床粉煤灰由循环流化床锅炉燃烧产生,循环流化床燃烧技术是近二十年来迅速发展起来的新一代高效低污染清洁燃煤技术，随着我国循环流化床技术的快速发展，流化床粉煤灰的排放量逐年增加，目前年均排放超1.5亿吨。流化床粉煤灰与普通煤粉炉粉煤灰有很大的区别，由于循环流化床锅炉炉内温度较低(约800～900℃)，而且添加了石灰石粉脱硫，产生的灰渣颗粒具有疏松团聚、需水量大、钙含量高和成分复杂等问题，
4、目前水泥混凝土仍为建筑行业的主要材料，其中波特兰水泥的使用量最大，水泥熟料的煅烧温度在1400℃左右，该制备过程不仅要消耗大量的能源，同时会产生大量的co2气体，消减co2气体的排放是当前全球范围内非常迫切的任务。将钢渣、流化床粉煤灰等工业废渣用作制备混凝土的胶凝材料，不仅可将矿山和钢铁行业产生的固体废弃物用作建筑行业的低碳材料，减少高碳排放材料水泥的应用，也是维持矿山、钢铁行业可持续发展的重要途径。
5、综上所述，目前领域内急需一种低污染且有良好的工作性能全固废胶凝材料，包括其制备方法和应用。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提升多种低品质、低活性的冶炼渣与工业副产品的利用能力，改善目前全固废胶凝材料研究对象的单一性，采用低品质固废材料协同制备胶凝材料并进行配合比优化，使其具有良好的力学性能和耐久性能，实现大宗固体废弃物的再综合利用。
2、为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料，包括固体粉料、液体碱激发剂和水；按质量百分数计，所述固体粉料由以下成分组成：
4、磨细钢渣粉(25～40％wt％)；
5、粒化高炉矿渣粉(40～55％wt％)；
6、流化床粉煤灰(15～25％wt％)；
7、所述固体粉料中各成分的质量百分数之和为100％；
8、所述液体碱激发剂是所述固体粉料总质量的32％。
9、进一步地，所述所述磨细钢渣粉的平均粒径为12.434μm，平均比表面积为625～650m2/kg，其化学成分组成及质量占比为：cao(31.35％)、sio2(19.40％)、mgo(9.46％)、fe2o3(24.23％)、al2o3(8.45％)、mno(2.77％)、so3(0.70％)、其他(3.64％)。
10、进一步地，所述粒化高炉矿渣粉为s95级矿渣粉，平均粒径为13.641μm，其化学成分组成及质量占比为：cao(30.76％)、sio2(31.31％)、al2o3(17.82％)、fe2o3(0.54％)、mgo(13.98％)、so3(2.11％)、tio2(1.13％)、其他(2.35％)。
11、进一步地，所述流化床粉煤灰的堆放时间为两年，其化学成分为cao(17.21％)、sio2(32.44％)、al2o3(25.63％)、fe2o3(5.96％)、mgo(5.53％)、so3(9.66％)、tio2(1.54％)、其他(2.03％)。
12、进一步地，所述液体碱激发剂为氢氧化钠和水玻璃的混合物，且混合后得到的液体碱激发剂模数为1.5。
13、进一步地，所述固体粉料与水的质量比为：100:30～40。
14、上述含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
15、s1.将流化床粉煤灰放入球磨机中，研磨30min后过筛，选取粒径75μm以下的放置在桶中以备随时使用；
16、s2.按比例称取磨细钢渣粉、粒化高炉矿渣粉和步骤s1中研磨好的流化床粉煤灰，并将三者充分混合，得到混合粉体；
17、s3.定量称取氢氧化钠和水玻璃，配置为模数1.5的改性水玻璃作为液体碱激发剂，同时再称取所需加水量，将其与液体碱激发剂混合并搅拌均匀，搅拌均匀的溶液静置24h后使用；
18、s4.将步骤s2得到的混合粉体倒入搅拌机中，低速搅拌均匀后，缓慢倒入步骤s3中静置后的溶液，待其全部倒入后，进行高速搅拌得到混合液；
19、s5.将搅拌均匀的混合液注入钢模中，振实、刮平，并置于适宜温度和湿度的室内，一定时间后进行脱模处理，并定期洒水养护。
20、进一步，所述温度范围为20～27℃，湿度范围为40％～60％，时间为24h以上。
21、含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料的应用，基于上述含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料的制备方法，将步骤s4得到的混合液加入铁尾矿砂后，再加入水进行高速搅拌，制备成40mm×40mm×160mm的成型胶砂试块。
22、进一步地，固体粉料与铁尾矿砂质量比为1:1或1:2，再次加入的水与固体粉料的质量比为10～15：100。
23、本专利技术提供的含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料可完全替代水泥，用以制作碱激发钢渣基混凝土或胶砂，可应用于实际工程中。
24、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
25、(1)本专利技术提供的含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料利用目前比较难利用的低品质工业固体废料，如钢渣、流化床粉煤灰等，无需使用水泥，减少了生产过程中的能源消耗和碳排放，同时将钢渣和流化床粉煤灰资源进行资源化、规模化利用，有效缓解当前较难利用的钢渣、流化床粉煤灰等工业固废占用土地资源、污染土地环境等问题。
26、(2)本专利技术提供的含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料所用的粉煤灰为流化床粉煤灰，流化床粉煤灰相比于普通粉煤灰具有不安定组分含量高等特性，但在该胶凝材料各组分的协同作用下，材料干缩率维持在较稳定范围内，未出现假凝、开裂等一系列问题，最终的力学性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料，其特征在于：包括固体粉料、液体碱激发剂和水；按质量百分数计，所述固体粉料由以下成分组成：
2.根据权利要求1所述的含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料，其特征在于：所述磨细钢渣粉的平均粒径为12.434μm，平均比表面积为625～650m2/kg，其化学成分组成及质量占比为：CaO(31.35％)、SiO2(19.40％)、MgO(9.46％)、Fe2O3(24.23％)、Al2O3(8.45％)、MnO(2.77％)、SO3(0.70％)、其他(3.64％)。
3.根据权利要求2所述的含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料，其特征在于：所述粒化高炉矿渣粉为S95级矿渣粉，平均粒径为13.641μm，其化学成分组成及质量占比为：CaO(30.76％)、SiO2(31.31％)、Al2O3(17.82％)、Fe2O3(0.54％)、MgO(13.98％)、SO3(2.11％)、TiO2(1.13％)、其他(2.35％)。
4.根据权利要求3所述的含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料，其特征在于：所述流化床粉煤灰的堆
5.根据权利要求1所述的含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料，其特征在于：所述液体碱激发剂为氢氧化钠和水玻璃的混合物，且混合后得到的液体碱激发剂模数为1.5。
6.根据权利要求1所述的含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料，其特征在于：所述固体粉料与水的质量比为100:30～40。
7.含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料的制备方法，基于权利要求1～6中任一含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料，其特征在于：包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述温度范围为20～27℃，湿度范围为40％～60％，时间为24h以上。
9.含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料的应用，基于权利要求7的含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料的制备方法，其特征在于：将步骤S4得到的混合液加入铁尾矿砂后，再加入水进行高速搅拌，制备成40mm×40mm×160mm的成型胶砂试块。
10.根据权利要求9所述的含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料的应用，其特征在于：固体粉料与铁尾矿砂质量比为1:1或1:2，再次加入的水与固体粉料的质量比为10～15：100。
...【技术特征摘要】
1.含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料，其特征在于：包括固体粉料、液体碱激发剂和水；按质量百分数计，所述固体粉料由以下成分组成：
2.根据权利要求1所述的含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料，其特征在于：所述磨细钢渣粉的平均粒径为12.434μm，平均比表面积为625～650m2/kg，其化学成分组成及质量占比为：cao(31.35％)、sio2(19.40％)、mgo(9.46％)、fe2o3(24.23％)、al2o3(8.45％)、mno(2.77％)、so3(0.70％)、其他(3.64％)。
3.根据权利要求2所述的含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料，其特征在于：所述粒化高炉矿渣粉为s95级矿渣粉，平均粒径为13.641μm，其化学成分组成及质量占比为：cao(30.76％)、sio2(31.31％)、al2o3(17.82％)、fe2o3(0.54％)、mgo(13.98％)、so3(2.11％)、tio2(1.13％)、其他(2.35％)。
4.根据权利要求3所述的含流化床粉煤灰的钢渣基固废胶凝材料，其特征在于：所述流化床粉煤灰的堆放时间为两年，其化学成分为cao(17.21％)、sio2(32.44％)、al2o3(25.63％)、fe2o3(5.96％)、mgo(5...
【专利技术属性】
技术研发人员：高萌，王嘉豪，李孟颖，静行，逯文茹，杨金平，张斌，秦守婉，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：
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