專利名稱：：球磨鋼渣尾泥與高爐礦渣復(fù)合活性粉及其在制備混凝土中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種球磨鋼渣尾泥與高爐礦渣復(fù)合活性粉及在混凝土制備中的應(yīng)用，屬于環(huán)保建材
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：復(fù)合活性粉摻合料是混凝土材料發(fā)展的主要途徑之一，為了改善水泥石孔結(jié)構(gòu)、水化物結(jié)構(gòu)及界面結(jié)構(gòu)，采用礦物超細(xì)活性粉摻合料是配制高性能混凝土不可缺少的技術(shù)手段之一。粒化高爐礦渣是煉鐵過程中排出的工業(yè)廢渣，經(jīng)水淬急冷后的礦渣其玻璃體結(jié)構(gòu)內(nèi)含有較高的能量，潛在活性大。將水淬高爐礦渣經(jīng)粉磨到一定細(xì)度，填充于水泥混凝土的空隙中，大幅度提高水泥混凝土的致密度，從而使水泥混凝土一系列性能得到明顯改善。因此，用高爐礦渣微粉作為混凝土摻合料不僅可部分取代水泥，降低混凝土的生產(chǎn)成本，又可達(dá)到增加混凝土后期強(qiáng)度，改善混凝土性能的目的?；炷烈呀?jīng)成為全世界建筑行業(yè)的主要結(jié)構(gòu)材料，而活性超細(xì)粉體也隨著建筑業(yè)的發(fā)展已經(jīng)成為國內(nèi)生產(chǎn)混凝土不可缺少的摻合料。鋼渣、高爐礦渣活性超細(xì)粉體本身都是微晶結(jié)構(gòu)，采取恰當(dāng)?shù)幕罨椒ɑ蛘咧苯邮褂镁梢宰鳛榛炷恋膿胶狭稀接袖撛c高爐礦渣復(fù)合活性粉的混凝土具有水化熱低、抗侵蝕、抗微縮、與鋼筋的結(jié)合力強(qiáng)、后期強(qiáng)度高等特點(diǎn)，能顯著改善混凝土的強(qiáng)度和耐久性，應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛，同時可以使混凝土的成本大大降低。使用復(fù)合活性粉摻合料，每立方米混凝土可節(jié)約成本2040元。同時利用復(fù)合活性粉作為混凝土的高效摻合料對于改善環(huán)境保護(hù)、促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重大的社會意義。公開號為CN1167095A，申請?zhí)枮?71079773的專利文獻(xiàn)公開了一種"高性能混凝土礦渣復(fù)合摻合料的制造工藝"，它是采用礦渣、無水石膏按一定的比例配制而成。授權(quán)公開號為CN1056594C，專利號為96116632.0的專利文獻(xiàn)，公開了一種"用于配制高性能混凝土的復(fù)合摻合料及其制備方法"，由高爐礦渣、無水石膏、活化硅酸鹽礦物按比例配制而成。公開號為CN1557763A，申請?zhí)枮?00410016148.O的專利文獻(xiàn)公開了一種"利用復(fù)合鋼渣微粉制備高性能混凝土摻合料的方法"，由鋼渣微粉和礦渣微粉按一定的比例配制而成。球磨鋼渣尾泥是轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼渣采用露天水淬法處理，經(jīng)"三破五選"后的尾渣(粒徑《5mm的顆粒占95X以上)，再經(jīng)濕法水洗球磨機(jī)磨碎、水洗、選鐵后所產(chǎn)生的污泥。如果不采取有效技術(shù)措施對鋼渣污泥進(jìn)行合理利用，大量的污泥將對環(huán)境造成污染，同時占用大量的土地，對鋼鐵企業(yè)的清潔生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)將非常不利。因此，這種鋼渣尾泥有待于在其他領(lǐng)域中得到開發(fā)利用。迄今為止，球磨鋼渣尾泥粉與高爐礦渣粉復(fù)合應(yīng)用于混凝土尚未見報道。
發(fā)明內(nèi)容為了進(jìn)一步開拓球磨鋼渣尾泥的資源化利用途徑，克服現(xiàn)有技術(shù)中混凝土摻合料資源不足的問題，本發(fā)明提供一種球磨鋼渣尾泥與高爐礦渣復(fù)合活性粉慘合料及利用復(fù)合活性粉生產(chǎn)混凝土的方法。發(fā)明概述本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)，鋼渣經(jīng)水洗球磨后產(chǎn)生的尾泥，除含鐵量減少外，其他主要成分與鋼渣相比變化不大，而且球磨鋼渣尾泥經(jīng)水洗處理后，其中的游離氧化鈣和氧化鎂大部分得到消解生成了Ca(OH)2和Mg(OH)2，使得其作為摻合料對鋼渣水泥和混凝土的體積安定性的影響大幅度減小。經(jīng)水淬急冷后的粒化高爐礦渣其玻璃體結(jié)構(gòu)內(nèi)含有較高的能量，潛在活性大。將水淬高爐礦渣經(jīng)粉磨到一定細(xì)度，促使其中的CaO,Al203，Si02活性發(fā)揮出來，這些活性CaO,A1203,Si02即可與水泥中C3S和C2S水化生成的Ca(OH)2反應(yīng)，進(jìn)一歩形成水化硅酸鈣產(chǎn)物，填充于水泥混凝土的空隙中，大幅度提高水泥混凝土的致密度，從而使水泥混凝土一系列性能得到明顯改善。本發(fā)明將球磨鋼渣尾泥粉與高爐礦渣粉按一定的比例復(fù)合生產(chǎn)活性摻合料，利用球磨鋼渣尾泥粉與高爐礦渣粉性能的耦合性，可以發(fā)揮其各自的優(yōu)勢，起到優(yōu)勢互補(bǔ)的效應(yīng)，將其應(yīng)用于混凝土制備能替代大量水泥并使混凝土的綜合性能得到提高。發(fā)明詳述一種球磨鋼渣尾泥與高爐礦渣復(fù)合活性粉摻合料，是由勃氏比表面積均為500m7kg600m7kg的球磨鋼渣尾泥粉與高爐礦渣粉按重量比為l:12混合而成。所述的鋼渣尾泥為轉(zhuǎn)爐鋼渣經(jīng)濕法球磨機(jī)磨碎、水洗、選鐵后所產(chǎn)生的污泥，所述的高爐礦渣是粒化高爐礦渣，分別按以下方法進(jìn)行處理后再混合(1)將大塊球磨鋼渣尾泥餅破碎至50100cm，自然晾曬或利用冶金生產(chǎn)的廢熱進(jìn)行鼓熱風(fēng)，使球磨鋼渣尾泥的含水率至910%;再采用顎式破碎機(jī)將得到的球磨鋼渣尾泥破碎至810cm，在100'C12(TC溫度進(jìn)行烘干熱處理，使球磨鋼渣尾泥的含水率降至4%以下，冷卻至25-32。C。(2)將?；郀t礦渣在100'C12(TC溫度進(jìn)行烘干熱處理，含水率降至4%以下，冷卻至25-32t:。?；郀t礦渣原料的初始含水率一般低于10%。優(yōu)選的，球磨鋼渣尾泥粉與高爐礦渣粉的重量比為l:l、2:3或1:2。本發(fā)明中所述的含水率百分比均為重量百分比。本發(fā)明球磨鋼渣尾泥與高爐礦渣復(fù)合活性粉摻合料的制備方法，步驟如下1、由于從水洗球磨系統(tǒng)出來的渣餅?zāi)嗪枯^高，且粘性較強(qiáng)，不利于后續(xù)工藝的直接加工利用，必須通過烘干預(yù)處理對尾泥進(jìn)行干燥后才能進(jìn)行后續(xù)的破碎粉磨處理。為節(jié)約能源，在生產(chǎn)條件允許的情況下，在烘干處理前可以將含水量較高的大塊濕球磨鋼渣尾泥餅經(jīng)簡單破碎至50100cm后，利用陽光和自然風(fēng)進(jìn)行自然晾曬，含水率降至10%以下，從節(jié)約時間考慮可使球磨鋼渣尾泥的含水率至9-10%即可。若生產(chǎn)安排比較緊湊時，則可以考慮利用就近的冶金生產(chǎn)工序的廢熱進(jìn)行鼓熱風(fēng)進(jìn)行快速烘干。2、經(jīng)步驟l處理的球磨鋼渣尾泥塊度仍然較大，還不能直接進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行粉磨，為此，須采用顎式破碎機(jī)將球磨鋼渣尾泥破碎至10cm以下，從節(jié)能考慮可破碎至8-10cm，然后，利用鋼鐵企業(yè)余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽作為熱源分別對該鋼渣尾泥和?；郀t礦渣原料在100'C12(TC溫度進(jìn)行烘干熱處理，使球磨鋼渣尾泥和高爐礦渣的含水率降至4%以下，冷卻至25-32°C,備用。3、將以上烘干、冷卻后的球磨鋼渣尾泥和高爐礦渣分別送入球磨機(jī)，分別粉磨至二者的勃氏比表面積500m7kg以上；從節(jié)約考慮球磨鋼渣尾泥和高爐礦渣勃氏比表面積控制在500m7kg600m2/kg之間即可。4、將經(jīng)上述步驟處理的球磨鋼渣尾泥粉與高爐礦渣粉按1:12的質(zhì)量比進(jìn)行配料、混勻后，即可作為復(fù)合活性粉摻合料應(yīng)用。本發(fā)明球磨鋼渣尾泥和高爐礦渣活性粉摻合料在混凝土制備中的用途，作為混凝土制備中的摻合料等量替代30%50%wt的水泥。按照國家"普通混凝土配合比技術(shù)規(guī)定"，以320440kg/n^的水泥膠材標(biāo)準(zhǔn)總量計，可摻入3050y。wt的球磨鋼渣尾泥和高爐礦渣活性粉摻合料，等量替代水泥膠材，配制不同強(qiáng)度的混凝土，混凝土其他配料按現(xiàn)有技術(shù)及國家標(biāo)準(zhǔn)。上述所得混凝土產(chǎn)品是C30C50強(qiáng)度等級的混凝土。所制備的混凝土性能和抗壓強(qiáng)度按GB/50080—2002、GB/50081—2002要求進(jìn)行實(shí)用實(shí)驗(yàn)?；炷翝沧⒑螅趯?shí)驗(yàn)室靜置24h后拆模，然后在養(yǎng)護(hù)室標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)?？箟簭?qiáng)度采用IOOramX100mmX100mm立方體試件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)良效果八本發(fā)明所采用的球磨鋼渣尾泥與常規(guī)的普通鋼渣不同，是常規(guī)轉(zhuǎn)爐鋼渣經(jīng)破碎磁選后的鋼渣尾渣，再經(jīng)水洗球磨工藝處理后產(chǎn)生的尾泥，球磨鋼渣尾泥經(jīng)水洗處理后其化學(xué)活性與水硬活性與常規(guī)鋼渣相比均有較大程度的降低，但尾泥中的游離氧化鈣和氧化鎂經(jīng)水洗后大部分得到消解生成了Ca(0H)2和Mg(0H)2，使得其作為摻合料對鋼渣水泥和混凝土的體積安定性的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于常規(guī)鋼渣所造成的不良影響。將球磨鋼渣尾泥粉與高爐礦渣粉復(fù)合作為活性摻合料成功應(yīng)用于混凝土的生產(chǎn)，在不影響混凝土力學(xué)強(qiáng)度的前提下，消除游離氧化鈣對混凝土體積安定性的不良影響，可以節(jié)約水泥，降低混凝土的生產(chǎn)成本，增加經(jīng)濟(jì)性。2、本發(fā)明復(fù)合活性粉具有物美價廉的優(yōu)點(diǎn)，在等量替代部分水泥膠材后附加值大幅度提高，成功替代50%的水泥膠材，且強(qiáng)度達(dá)到C50，適合于泵送要求，在混凝土泵送過程中，它還發(fā)揮著良好的微珠效應(yīng)，增強(qiáng)混凝土的可泵性和抗侵蝕能力，硬化過程中還能發(fā)揮其活性效應(yīng)。3、本發(fā)明復(fù)合活性粉摻入混凝土后，能降低混凝土的水化熱溫升，保證混凝土早期強(qiáng)度，提高后期強(qiáng)度，增強(qiáng)混凝土的抗磨損性能和抗腐蝕性能，提高混凝土耐久性。且由于這種混凝土力學(xué)強(qiáng)度好，微膨脹，抗?jié)B水性好，耐腐蝕，水化熱低，和易性好等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足絕大部分的土木工程要求。4、本發(fā)明最突出的特點(diǎn)在于高效利用了鋼鐵企業(yè)的固體廢棄物，充分反映了變廢為寶，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，且生產(chǎn)工藝簡單，混凝土生產(chǎn)成本顯著降低，經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益顯著。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不限于此。實(shí)施例中所用的球磨鋼渣尾泥產(chǎn)自萊蕪鋼鐵泰東實(shí)業(yè)公司資源利用分公司，是轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼渣采用露天水淬法處理，經(jīng)"三破五選"后的尾渣(粒徑《5mm的顆粒占95X以上)，經(jīng)濕法水洗球磨機(jī)磨碎、水洗、選鐵后所產(chǎn)生的污泥。高爐礦渣為經(jīng)?；闾幚淼母郀t礦渣，產(chǎn)自萊蕪鋼鐵股份有限公司。球磨鋼渣尾泥和高爐礦渣的化學(xué)成分如表l所示。選用P.042.5水泥作為水泥膠材；粒徑為531.5mm，含泥量為0.6%，泥塊含量為O.3%，針片狀顆粒含量為8%，壓碎指標(biāo)值為17%，表觀密度為2680kg/n^的碎石作為粗骨料；細(xì)度模數(shù)為3.1，含泥量為1.6%，泥塊含量為0.5%，表觀密度為2590kg/m3的河砂為細(xì)骨料；減水率達(dá)20%以上的市售GT—C2高效減水劑為混凝土減水劑。表1球磨鋼渣尾泥與高爐礦渣化學(xué)成分分析結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例l:球磨鋼渣尾泥與高爐礦渣復(fù)合活性粉摻合料，是由勃氏比表面積均為500m7kg550m7kg的球磨鋼渣尾泥粉與高爐礦渣粉按重量比為l:l混合而成。制備步驟如下(1)將含水量較高的大塊濕球磨鋼渣尾泥餅經(jīng)簡單破碎至50100cm后，利用陽光或自然風(fēng)進(jìn)行自然晾曬，使尾泥的含水率至10%;(2)經(jīng)自然涼曬后的球磨鋼渣尾泥，采用顎式破碎機(jī)將大塊的尾泥破碎至10cm以下；利用鋼鐵企業(yè)余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽作為熱源分別對含水量在10%的鋼渣尾泥和含水量在10%的?；郀t礦渣在10(TC12CTC溫度進(jìn)行烘干熱處理，使尾泥和高爐礦渣的含水率降至4%以下，冷卻至3(TC。(3)將烘干冷卻后的球磨鋼渣尾泥和高爐礦渣分別送入球磨機(jī)分別粉磨一定的時間，使二者的勃氏比表面積至500m7kg以上，從節(jié)約考慮磨至500mYkg550m7kg即可；(4)將經(jīng)過以上步驟處理的球磨鋼渣尾泥粉和高爐礦渣粉按l:l的重量比例混合，即為摻合料。以上摻合料產(chǎn)品在制備混凝土中的應(yīng)用，方法如下等量代替30。/。wt的水泥膠材，按每立方米混凝土中P.042.5水泥膠材總量為320kg計，即每立方米混凝土按以下重量比配料P.042.5水泥224kg，活性復(fù)合粉摻合料96kg，水160kg，粗骨料(石子)1015kg,細(xì)骨料(砂)860kg,減水劑11.6kg，按比例加入各原料后按混凝土現(xiàn)有技術(shù)制備即可。所得混凝土產(chǎn)品性能列于表2中。實(shí)施例2-6:球磨鋼渣尾泥與高爐礦渣復(fù)合活性粉摻合料制備方法同實(shí)施例l，所不同的是原料重量比各不相同，具體用量列于表2中。在制備混凝土中的應(yīng)用時，摻合料替代水泥的比例也不盡相同，具體用量列于表2中。使用摻合料制備的混凝土產(chǎn)品性能見表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2中混凝土產(chǎn)品性能的檢測方法按國際標(biāo)準(zhǔn)。權(quán)利要求1、一種球磨鋼渣尾泥與高爐礦渣復(fù)合活性粉摻合料，其特征在于是由勃氏比表面積均為500m2/kg～600m2/kg的球磨鋼渣尾泥粉與高爐礦渣粉按重量比為1∶1～2混合而成。2、如權(quán)利要求l所述的球磨鋼渣尾泥與高爐礦渣復(fù)合活性粉摻合料，其特征在于所述的鋼渣尾泥為轉(zhuǎn)爐鋼渣經(jīng)濕法球磨機(jī)磨碎、水洗、選鐵后所產(chǎn)生的污泥，所述的高爐礦渣是?；郀t礦渣，分別按以下方法進(jìn)行處理后再混合(1)將大塊球磨鋼渣尾泥餅破碎至50100cm，肖然晾曬或利用冶金生產(chǎn)的廢熱進(jìn)行鼓熱風(fēng)，使球磨鋼渣尾泥的含水率至910%;再采用顎式破碎機(jī)將得到的球磨鋼渣尾泥破碎至810cm，在iO(rC12(TC溫度進(jìn)行烘干熱處理，使球磨鋼渣尾泥的含水率降至4%以下，冷卻至25-32'C;(2)將粒化高爐礦渣在10(TC12(TC溫度進(jìn)行烘干熱處理，含水率降至4%以下，冷卻至25-32。C。3、如權(quán)利要求l所述的球磨鋼渣尾泥與高爐礦渣復(fù)合活性粉摻合料，其特征在于球磨鋼渣尾泥粉與高爐礦渣粉的重量比為l:l、2:3或1:2。4、權(quán)利要求l所述的球磨鋼渣尾泥和高爐礦渣活性粉摻合料在混凝上制備中的用途，作為混凝土制備中的摻合料等量替代30%50%^的水泥。5、如權(quán)利要求4所述的球磨鋼渣尾泥和高爐礦渣活性粉摻合料在混凝土制備中的用途，其特征在于所得混凝土產(chǎn)品是C30C50強(qiáng)度等級的混凝土。全文摘要本發(fā)明涉及一種球磨鋼渣尾泥與高爐礦渣復(fù)合活性粉摻合料及在制備混凝土中的應(yīng)用。該摻合料是由勃氏比表面積均為500m²/kg～600m²/kg的球磨鋼渣尾泥粉與高爐礦渣粉按重量比為1∶1～2混合而成。作為混凝土摻合料應(yīng)用時采用合適的混凝土配合比，該摻合料可按30％～50％的比例等量替代部分水泥膠材，制備C30～C50強(qiáng)度等級的混凝土。本發(fā)明利用鋼鐵企業(yè)的固體廢棄物，變廢為寶，且生產(chǎn)工藝簡單，所得混凝土性能好生產(chǎn)成本顯著降低。文檔編號C04B28/08GK101544479SQ20091001485公開日2009年9月30日申請日期2009年4月28日優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日發(fā)明者劉智偉,劉永恒,劉汝海,孫業(yè)新,孫慶亮,張桂華,李志峰,毛開金,丹江,瑋王,種振宇,管山吉,董曉春申請人:萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司