專利名稱：一種膠固粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機材料領(lǐng)域，具體涉及一種采用鋼鐵行業(yè)礦渣制備的膠固粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的膠結(jié)材料有3種，即普通工業(yè)水泥，膠固粉和高水速凝材料。3種材料各有利弊，其中膠固粉作為尾砂充填的膠結(jié)材料優(yōu)點突出，膠固粉是一種全水速凝膠結(jié)充填復(fù)合材料，可以廣泛的應(yīng)用于礦業(yè)采空區(qū)填充，以及作為礦道內(nèi)的填充物，由于其具有較好的水固性，可以在很短的時間內(nèi)完成凝固，可以實現(xiàn)短時間內(nèi)完成對礦道及采空區(qū)的支護?，F(xiàn)在的鋼鐵冶煉行業(yè)中，每年礦渣的產(chǎn)量極大，其主要含有二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鈣、氧化鎂、某些礦渣中還含有微量的氧化鈦、氧化釩、氧化鈉、氧化鋇、氧化磷、三氧化二鉻，由于其中的大多數(shù)物質(zhì)無法得到有效的利用，現(xiàn)有的處理工藝均無法將其充分回收，這樣就造成了嚴重的環(huán)境污染和資源浪費，現(xiàn)有的工藝中雖然有文獻提出采用將其制備成水泥使用，但是由于其成分含量復(fù)雜，所制備的水泥品質(zhì)不高，且由于其中的活性較低，早期強度較差，所制備的建筑材料強度普遍不高，無法達到建筑行業(yè)的標準，更加達不到礦業(yè)采空區(qū)填充的標準，這就大大限制了其應(yīng)用，而用其制備膠固粉的技術(shù)雖有報道，但是由于其配比問題，早期強度和水化后的膠凝效果都達不到預(yù)期的要求，因此極大的限制了該項技術(shù)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中膠固粉和礦渣處理存在的諸多問題，將二者結(jié)合，提供了一種主要采用采用鋼鐵行業(yè)礦渣制備的膠固粉及其制備方法，所制備的膠固粉中含有含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥的成分，除了上述成分外，還含有硫酸鋁等成分，充分提高了膠固粉中鋁元素的含量，從而提高了整個膠固粉的強度和粘合性，同時充分利用了現(xiàn)有鋼鐵行業(yè)中的礦渣，實現(xiàn)了廢物利用，取得了良好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。本發(fā)明提供的具體技術(shù)方案是一種膠固粉，其特征在于其組分配比按照重量份計
礦渣38-72份
硅酸鹽水泥熟料25-45份
硫酸鋁3-6份
含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥15-25份 之所以采用上述的配比，主要是考慮到當以礦渣，特別是鋼鐵行業(yè)的礦渣作為主料時，由于其中的各種分成和含量較為復(fù)雜，為了保證所制備的膠固粉達到品質(zhì)上的要求， 同時盡可能的實現(xiàn)礦渣的回收利用，發(fā)明人結(jié)合整個配比，將礦渣的用量限定在上述的范圍內(nèi)；之所以采用硅酸鹽水泥熟料，是由于該水泥熟料中的含有堿性成分，可以激活礦渣細粉的早期強度，由于上述的兩種材料，特別是作為主材的礦渣，存在著活性低強度差的特點，發(fā)明人為了改善這一缺陷，特別采用了硫酸鋁和含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥作為調(diào)節(jié)成分，其中，硫酸鋁采用的是物質(zhì)的單質(zhì)，添加了上述二者后，配比中的鋁元素含量較大，可以有效的提高整個膠固粉的鋁元素含量，這樣一來，在水化過程中，鋁元素的大量存在，可以形成具有交聯(lián)作用的膠凝材料，可以與礦渣進行有效的結(jié)合，以提高其早期強度，從而克服將礦渣作為主材后膠固粉存在的種種弊端。上述的礦渣一般選自煉鐵或煉鋼礦渣，礦渣中氧化鈣、二氧化硅、氧化鋁的重量分數(shù)之和大于90%。建立了這樣的選擇標準，就可以在眾多礦渣中選擇最為合適的來制備膠固粉，其中限定上述三者的總含量，主要是為了保證整個膠固粉在水化并固化后的強度，且能夠更好的與鋁元素水化時產(chǎn)生的膠凝材料結(jié)合，從而在根本上提高膠固粉的早期強度。而所采用的含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥為水泥熟料中含重量份數(shù)50%的硫鐵鋁酸鋇鈣， 20%硅酸二鈣，20%硅酸三鈣，5%鋁酸三鈣，5%鐵鋁酸鹽；所述的硫鐵鋁酸鋇鈣的分子式為(3_x)Ca0. xBaO. (3_y) AL2O3. yFe203CaS04 (χ, y = 1-2)，之所以優(yōu)選這種含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥，是由于其中含有的硫鐵鋁酸鋇鈣，可以最大程度的提高整個配比中的鋁元素含量，較之現(xiàn)有的同類水泥，具有早期強度高、硬化速度快的特點，除此之外本發(fā)明所采用的這種水泥還存在著進一步提高含鋁量的好處，從而提高了整個膠固粉的性能，與背景技術(shù)中所提到的(3-X) CaO. XBaO. (3-y) AL2O3. yFe203CaS04 (χ, y = 0. 10-3)相比，由于進一步的限定了 X，y的量，可以更好的適應(yīng)本發(fā)明的整體配比，從而更好的發(fā)揮這種水泥的特性，同時限定了所采用水泥中鋁元素的用量，為整個配比中的總體鋁元素含量平衡提供了有力的保證，與其他配比組分配合，提高了整個膠固粉的早期強度和水凝速度，較現(xiàn)有技術(shù)更好的發(fā)揮了其有益效果，也為其他組分的發(fā)揮提供了有利條件。為了達到更好的效果，發(fā)明人對上述的配比進行了進一步的限定，將其配比控制在
礦渣38-60份
硅酸鹽水泥熟料30-40份
硫酸鋁3-6份
含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥15-20份。當選用這種配比時，各種物料的作用得到了最大化的發(fā)揮，且最大程度上利用的礦渣，可以取得更好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。制備本發(fā)明所述的這種膠固粉的方法如下首先將配方量的礦渣粉碎，磨成325目的細粉，之后將上述的細粉與配方量的硅酸鹽水泥熟料、硫酸鋁、含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥混合，磨成325目的細粉既得。首先將礦渣粉碎，是為了后續(xù)的混合更加均勻，之所以將其細度限定在325目，主要是考慮到這樣可以增大接觸的面積，從而提高各種物料之間的相互作用，并極大程度的激活礦渣細粉的早期強度，使得膠固粉獲得更好的品質(zhì)和應(yīng)用效果，一旦過細，則會影響其水中的凝結(jié)度，而一旦研磨不到上述的標準，則會降低接觸面積，進而降低整個膠固粉的早期強度。
通過上述的配比和制備方法所獲得的膠固粉，其抗壓強度/抗折強度(Mpa)達到了 1天8. 6/2. 2 ;3天16/3. 9 ；觀天48. 1/8. 6，可見其早期強度較高，且整個的抗壓和抗折性能都很好，可以廣泛的應(yīng)用在建筑行業(yè)中。綜上所述，本發(fā)明所制備的膠固粉中含有含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥的成分，除了上述成分外，還含有硫酸鋁等成分，充分提高了膠固粉中鋁元素的含量，從而提高了整個膠固粉的強度和粘合性，同時充分利用了現(xiàn)有鋼鐵行業(yè)中的礦渣，實現(xiàn)了廢物利用，將膠固粉生產(chǎn)和礦渣的綜合利用有機的結(jié)合在一起，且生產(chǎn)工藝簡單，可以廣泛的推廣應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。
具體實施例方式以下通過實施例形式的具體實施方式
，對本發(fā)明的上述內(nèi)容做進一步的詳細說明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實例。凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。實施例1一種膠固粉，其組分配比如下煉鋼礦渣40Kg硅酸鹽水泥熟料35Kg硫酸鋁6Kg含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥19Kg其中，礦渣中的氧化鈣、二氧化硅、氧化鋁的重量分數(shù)之和為93%，所采用的含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥中含重量分數(shù)50 %的硫鐵鋁酸鋇鈣，20 %硅酸二鈣，20 %硅酸三鈣，5 % 鋁酸三鈣，5%鐵鋁酸鹽；所述的硫鐵鋁酸鋇鈣的分子式為(3-X)Ca0.XBa0. (3_y) AL2O3. yFe203CaS04 (x，y = 1-2)；其制備工藝如下將40Kg的煉鋼礦渣粉碎，磨成325目細粉，并與35Kg硅酸鹽水泥熟料、6Kg硫酸鋁、19Kg含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥混合，同樣磨成325目的細粉既得。實施例2—種膠固粉，其組分配比如下煉鋼礦渣50Kg硅酸鹽水泥熟料37Kg硫酸鋁4. 5Kg含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥15Kg其中，礦渣中的氧化鈣、二氧化硅、氧化鋁的重量分數(shù)之和為97%，所采用的含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥中含重量分數(shù)50 %的硫鐵鋁酸鋇鈣，20 %硅酸二鈣，20 %硅酸三鈣，5 % 鋁酸三鈣，5%鐵鋁酸鹽；所述的硫鐵鋁酸鋇鈣的分子式為(3-X)Ca0.XBa0. (3_y) AL2O3. yFe203CaS04 (x，y = 1-2)；其制備工藝如下將50Kg的煉鋼礦渣粉碎，磨成325目細粉，并與37Kg硅酸鹽水泥熟料、4. 5Kg硫酸鋁、15Kg含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥混合，磨成325目的細粉既得。實施例3一種膠固粉，其組分配比如下煉鋼礦渣60Kg硅酸鹽水泥熟料30Kg硫酸鋁^g含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥20Kg其中，礦渣中的氧化鈣、二氧化硅、氧化鋁的重量分數(shù)之和為95%，所采用的含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥中含重量分數(shù)50 %的硫鐵鋁酸鋇鈣，20 %硅酸二鈣，20 %硅酸三鈣，5 % 鋁酸三鈣，5%鐵鋁酸鹽；所述的硫鐵鋁酸鋇鈣的分子式為(3-X)Ca0.XBa0. (3-) AL2O3.
5yFe203CaS04 (x, y = 1-2)；其制備工藝如下將60Kg的煉鋼礦渣粉碎，磨成325目細粉，并與30Kg硅酸鹽水泥熟料、3Kg硫酸鋁、17Kg含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥混合，同樣磨成325目的細粉既得。實施例4一種膠固粉，其組分配比如下煉鋼礦渣65Kg硅酸鹽水泥熟料25Kg硫酸鋁6Kg含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥15Kg其中，礦渣中的氧化鈣、二氧化硅、氧化鋁的重量分數(shù)之和為93%，所采用的含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥中含重量分數(shù)50 %的硫鐵鋁酸鋇鈣，20 %硅酸二鈣，20 %硅酸三鈣，5 % 鋁酸三鈣，5%鐵鋁酸鹽；所述的硫鐵鋁酸鋇鈣的分子式為(3-X)Ca0.XBa0. (3_y) AL2O3. yFe203CaS04 (x，y = 1-2)；其制備工藝如下將65Kg的煉鋼礦渣粉碎，磨成325目細粉，并與25Kg硅酸鹽水泥熟料、6Kg硫酸鋁、15Kg含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥混合，磨成325目的細粉既得。實施例5一種膠固粉，其組分配比如下煉鋼礦渣72Kg硅酸鹽水泥熟料45Kg硫酸鋁Ig含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥25Kg其中，礦渣中的氧化鈣、二氧化硅、氧化鋁的重量分數(shù)之和為96%，所采用的含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥中含重量分數(shù)50 %的硫鐵鋁酸鋇鈣，20 %硅酸二鈣，20 %硅酸三鈣，5 % 鋁酸三鈣，5%鐵鋁酸鹽；所述的硫鐵鋁酸鋇鈣的分子式為(3-X)Ca0.XBa0. (3_y) AL2O3. yFe203CaS04 (x，y = 1-2)；其制備工藝如下將上述配方量的煉鋼礦渣粉碎，磨成325目細粉，并與上述配方量的硅酸鹽水泥熟料、硫酸鋁、含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥混合，同樣磨成325目的細粉既得。比較例1采用萊蕪電廠粉煤灰和南下冶煤礦煤矸石廢石破碎后的碎石料作為主要材料，輔以硅酸鹽水泥熟料，按照灰料比1 10，粉煤灰與碎石料之比為1 2進行混合，之后加水按照常規(guī)方法制備成為試塊，上述均為重量比；同時將按照實施例1的配比和方法制備的膠固粉代替上述的硅酸鹽水泥熟料，按照同樣的比例制備為試塊，其制備方法與上述技術(shù)相同，試塊的尺寸為邊長為8cm的正方體，將上述兩種試塊在標準養(yǎng)護室中養(yǎng)護，溫度為18-22°C，相對濕度95%以上，養(yǎng)護 3天，7天，28天，之后將不同養(yǎng)護期的試塊送檢，其結(jié)果如下
權(quán)利要求
1. 一種膠固粉，其特征在于其組分配比按照重量份計礦渣38-72份硅酸鹽水泥熟料25-45份硫酸鋁3-6份含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥15-25份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述膠固粉，其特征在于所述的礦渣為煉鐵或煉鋼礦渣，礦渣中氧化鈣、二氧化硅、氧化鋁的重量分數(shù)之和大于90%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述膠固粉，其特征在于所述的含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥為水泥熟料中含重量份數(shù)50 %的硫鐵鋁酸鋇鈣，20 %硅酸二鈣，20 %硅酸三鈣，5 %鋁酸三鈣，5 % 鐵鋁酸鹽；所述的硫鐵鋁酸鋇鈣的分子式為(3-x) CaO. xBaO. (3-y) AL2O3. yFe203CaS04 (χ, y = 1-2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠固粉，其特征在于其組分配比按照重量份計礦渣38-60份硅酸鹽水泥熟料30-40份硫酸鋁3-6份含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥15-20份。
5.制備如權(quán)利要求1所述的膠固粉，其步驟如下首先將配方量的礦渣粉碎，磨成細粉，其細度為325目，之后將上述的細粉與配方量的硅酸鹽水泥熟料、硫酸鋁、含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥混合，磨成325目的細粉既得。
全文摘要
本發(fā)明屬于無機材料領(lǐng)域，具體涉及一種采用鋼鐵行業(yè)礦渣制備的膠固粉及其制備方法，所制備的膠固粉中含有含鋇硫鐵鋁酸鹽水泥的成分，除了上述成分外，還含有硫酸鋁等成分，充分提高了膠固粉中鋁元素的含量，從而提高了整個膠固粉的強度和粘合性，同時充分利用了現(xiàn)有鋼鐵行業(yè)中的礦渣，實現(xiàn)了廢物利用，取得了良好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。
文檔編號C04B7/32GK102225851SQ20111006783
公開日2011年10月26日 申請日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者韓呈鵬 申請人:萊蕪海易膠固材料有限公司