本發(fā)明屬于材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種利用鋼渣進(jìn)行石膏增強(qiáng)增韌的方法及其制品。
背景技術(shù)：
：鋼渣是一種工業(yè)固體廢物，是煉鋼排出的渣，排出量約為粗鋼產(chǎn)量的15～20％。鋼渣主要由鈣、鐵、硅、鎂和少量鋁、錳、磷等的氧化物組成。主要的礦物相為硅酸三鈣、硅酸二鈣、鈣鎂橄欖石、鈣鎂薔薇輝石、鐵鋁酸鈣以及硅、鎂、鐵、錳、磷的氧化物形成的固熔體，還含有少量游離氧化鈣以及金屬鐵、氟磷灰石等。全球每年大約生產(chǎn)14000萬噸鋼渣，目前我國鋼渣累積堆存近10億噸，綜合利用率僅為10％。石膏是單斜晶系礦物，是主要化學(xué)成分為硫酸鈣(CaSO4)的水合物。石膏是一種用途廣泛的工業(yè)材料和建筑材料?？捎糜谒嗑從齽⑹嘟ㄖ破?、模型制作、醫(yī)用食品添加劑、硫酸生產(chǎn)、紙張?zhí)盍稀⒂推崽盍系?。石膏及其制品的微孔結(jié)構(gòu)和加熱脫水性，使之具優(yōu)良的隔音、隔熱和防火性能。但是常規(guī)石膏的強(qiáng)度比較低，這在很大程度上限制了它在實際施工中大量推廣。為了克服石膏的缺點，通常會采用多種增強(qiáng)增韌方式，例如增強(qiáng)、增韌，提高其抗沖擊能力。目前石膏的增強(qiáng)方式有限，一類是加入外加劑來改善界面，提高抗拉強(qiáng)度等，如申請?zhí)枮?01410164510.2的中國專利申請，公開了一種復(fù)配芳磺基甜菜堿的聚羧酸系陶瓷模用石膏外加劑，芳磺基甜菜堿能夠與Ca2+結(jié)合，能夠降低水膏比，有利于提高陶瓷石膏模具的強(qiáng)度；另一類是引入高抗拉強(qiáng)度的增強(qiáng)體，如引入鋼筋、纖維等，也可摻加秸桿。如申請?zhí)枮?01410611939.1的中國專利申請，公開了一種玻璃纖維增強(qiáng)石膏空心墻板，在兩層石膏層之間設(shè)有多個空腔，并在層內(nèi)嵌入玻璃絲，提高了墻板的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度?，F(xiàn)有增強(qiáng)技術(shù)具有以下的不足：(1)有機(jī)物的添加對人體有害；(2)不能可持續(xù)發(fā)展，對廢棄物的利用率較低；(3)制備工藝復(fù)雜；(4)外加纖維，攪拌難均勻，易結(jié)團(tuán)，制備成本高。能否開發(fā)一種新型的不添加有機(jī)物的增強(qiáng)增韌方式，不僅能夠克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的工藝復(fù)雜、能耗高的不足，而且能夠?qū)崿F(xiàn)廢渣的有效處理，是值得本領(lǐng)域研究的課題。技術(shù)實現(xiàn)要素：發(fā)明目的：針對現(xiàn)有增強(qiáng)增韌方式的制備工藝復(fù)雜，能耗較高的不足，為了滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，本發(fā)明提供了一種鋼渣進(jìn)行石膏增韌的方法及其制品，該方法無需添加有機(jī)物的，且實現(xiàn)了廢棄物的綜合利用。技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種利用鋼渣進(jìn)行石膏增強(qiáng)增韌的方法，向工業(yè)石膏中加入鋼渣、含鈣廢棄物和含硅鋁廢棄物，混合，研磨，加水，混勻得到混合料，將混合料倒入模具中，成型后脫模，得到試樣；將上述試樣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后，再進(jìn)行濕熱養(yǎng)護(hù)，即完成增強(qiáng)增韌；所述的含鈣廢棄物為糖濾泥、電石渣中的一種或多種混合物，所述的含硅鋁廢棄物為電爐磷渣、粉煤灰、煤矸石、增鈣液態(tài)渣中的一種或多種混合物。上述過程中，所述的加水，水灰比為0.4～0.55。所述的研磨，研磨時間為20～30min，研磨至比表面積為300～400m2/kg。所述的成型，將混合料倒入模具后，振動成型，硬化后即可拆模。本發(fā)明的養(yǎng)護(hù)較為重要，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)有助于制品的早期水化反應(yīng)和凝結(jié)硬化，濕熱養(yǎng)護(hù)促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，因此先進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，再進(jìn)行濕熱養(yǎng)護(hù)。所述的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，條件為18～22℃，相對濕度為92～98％，養(yǎng)護(hù)時間為3～5d。優(yōu)選的條件為：溫度20℃，相對濕度95％，養(yǎng)護(hù)時間為4d。所述的濕熱養(yǎng)護(hù)養(yǎng)護(hù)溫度為50～135℃，養(yǎng)護(hù)時間為3～24h。優(yōu)選養(yǎng)護(hù)溫度為135℃，養(yǎng)護(hù)時間為3h。上述步驟中，以原料的總重計，各原料含量為鋼渣36.40～62.67％、含鈣廢棄物11.76～26.93％、工業(yè)石膏15.33～19.85％、含硅鋁廢棄物6.56～18.78％。進(jìn)一步的，本發(fā)明還可以增加入外加劑，所述外加劑為減水劑或激發(fā)劑。待原料研磨后加入減水劑或激發(fā)劑，減水劑為聚羧酸，摻量為原料的0.02～0.05％；激發(fā)劑為普通硅酸鹽水泥或高鋁水泥，摻量為原料的5～10％。所述的工業(yè)石膏為脫硫石膏、磷石膏中的一種或多種混合物。本發(fā)明還提供了采用上述利用鋼渣進(jìn)行石膏增強(qiáng)增韌的方法，增強(qiáng)增韌得到的制品。該制品具有較高抗沖擊性能和較高的抗壓強(qiáng)度的優(yōu)異性能。有益效果：1，從原料的角度，本發(fā)明以工業(yè)廢渣用作鋼渣自增強(qiáng)增韌制品的原料，實現(xiàn)了廢棄物的綜合利用，節(jié)約資源，有利于資源的可持續(xù)發(fā)展。2，從方法的角度，本發(fā)明采用化學(xué)法，通過選取合適的礦物配比和濕熱的方法實現(xiàn)的增強(qiáng)增韌。3，從產(chǎn)品的角度，采用本發(fā)明所提供的方法制得的自增強(qiáng)增韌制品具有較高韌性和較高的抗壓強(qiáng)度的優(yōu)異性能，且無需添加對人體有害的有機(jī)物，具有很大的實用意義。具體實施方式：下面通過幾個典型的實施例來對本發(fā)明進(jìn)一步說明，本實施例中所使用的原料的組分，見下表(表中數(shù)值均為質(zhì)量含量)：表1原料主要成分(％)CaOSiO2Al2O3Fe2O3SO3鋼渣29.4717.655.5231.590.0376糖濾泥46.671.961.09——1.76石灰干化污泥50.486.101.450.67——脫硫石膏30.902.502.733.0344.00磷石膏28.674.110.62——40.53電爐磷渣41.1535.940.830.23——增鈣液態(tài)渣15.0035.0018.003.00——實施例1將446.2g鋼渣、153.3g脫硫石膏、241.8g糖濾泥和158.7g增鈣液態(tài)渣配好后置于行星磨中，研磨20min，比表面積為300m2/kg，加400g水和0.02％的聚羧酸，取出后將混合料倒入模具中，成型后脫模，得到塊狀試樣；將上述試樣置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中(溫度為20℃，相對濕度為95％)至3d后，移至已升溫至設(shè)定溫度為80℃的數(shù)顯恒溫攪拌循環(huán)養(yǎng)護(hù)箱中，恒溫養(yǎng)護(hù)12h后測定試樣的力學(xué)性能。制品的抗折強(qiáng)度為4.73MPa，抗壓強(qiáng)度為8.58MPa，抗沖擊性能為10.30kJ/m2。實施例2將364g鋼渣、190g磷石膏、264.7g糖濾泥和181.3g增鈣液態(tài)渣配好后置于行星磨中，研磨20min，比表面積為350m2/kg，加550g水，取出后將混合料倒入模具中，成型后脫模，得到塊狀試樣；將上述試樣置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中(溫度為20℃，相對濕度為95％)養(yǎng)護(hù)至5d后，移至已升溫至設(shè)定溫度為50℃的數(shù)顯恒溫攪拌循環(huán)養(yǎng)護(hù)箱中，恒溫養(yǎng)護(hù)24h后測定試樣的力學(xué)性能。制品的抗折強(qiáng)度為4.54MPa，抗壓強(qiáng)度為7.46MPa，抗沖擊性能為9.95kJ/m2。實施例3將625.6g鋼渣、185.2g脫硫石膏、120.3g石灰干化污泥和68.9g電爐磷渣配好后置于行星磨中，研磨20min，比表面積為350m2/kg，加550g水，取出后將混合料倒入模具中，成型后脫模，得到塊狀試樣；將上述試樣置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中(溫度為20℃，相對濕度為95％)養(yǎng)護(hù)至5d后，移至已升溫至設(shè)定溫度為50℃的數(shù)顯恒溫攪拌循環(huán)養(yǎng)護(hù)箱中，恒溫養(yǎng)護(hù)24h后測定試樣的力學(xué)性能。制品的抗折強(qiáng)度為3.43MPa，抗壓強(qiáng)度為6.83MPa，抗沖擊性能為7.85kJ/m2。實施例4將376.9g鋼渣、181.2g脫硫石膏、254.1g石灰干化污泥和187.8g煤矸石配好后置于行星磨中，研磨20min，比表面積為400m2/kg，加450g水和10％的普通硅酸鹽水泥，取出后將混合料倒入模具中，成型后脫模，得到塊狀試樣；將上述試樣置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中(溫度為20℃，相對濕度為95％)養(yǎng)護(hù)至4d后，移至已升溫至設(shè)定溫度為80℃的數(shù)顯恒溫攪拌循環(huán)養(yǎng)護(hù)箱中，恒溫養(yǎng)護(hù)3h后測定試樣的力學(xué)性能。制品的抗折強(qiáng)度為5.01MPa，抗壓強(qiáng)度為9.26MPa，抗沖擊性能為10.23kJ/m2。實施例5將610.5g鋼渣、196.2g磷石膏、126.1g糖濾泥和67.2g電爐磷渣配好后置于行星磨中，研磨20min，比表面積為400m2/kg，加450g水和5％的高鋁水泥，取出后將混合料倒入模具中，成型后脫模，得到塊狀試樣；將上述試樣置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中(溫度為20℃，相對濕度為95％)養(yǎng)護(hù)至4d后，移至已升溫至設(shè)定溫度為80℃的數(shù)顯恒溫攪拌循環(huán)養(yǎng)護(hù)箱中，恒溫養(yǎng)護(hù)3h后測定試樣的力學(xué)性能。制品的抗折強(qiáng)度為5.13MPa，抗壓強(qiáng)度為9.21MPa，抗沖擊性能為10.69kJ/m2。實施例6將369.2g鋼渣、177.5g脫硫石膏、269.3g糖濾泥和183.9g增鈣液態(tài)渣配好后置于行星磨中，研磨30min，比表面積為350m2/kg，加500g水和7％的高鋁水泥，取出后將混合料倒入模具中，成型后脫模，得到塊狀試樣；將上述試樣置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中(溫度為20℃，相對濕度為95％)養(yǎng)護(hù)至4d后，移至已升溫至設(shè)定溫度為120℃的數(shù)顯恒溫攪拌循環(huán)養(yǎng)護(hù)箱中，恒溫養(yǎng)護(hù)3h后測定試樣的力學(xué)性能。制品的抗折強(qiáng)度為4.75MPa，抗壓強(qiáng)度為9.41MPa，抗沖擊性能為11.30kJ/m2。實施例7將616.4g鋼渣、198.1g磷石膏、117.6g石灰干化污泥和67.9g電爐磷渣配好后置于行星磨中，研磨20min，比表面積為400m2/kg，加450g水和10％的普通硅酸鹽水泥，取出后將混合料倒入模具中，成型后脫模，得到塊狀試樣；將上述試樣置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中(溫度為20℃，相對濕度為95％)養(yǎng)護(hù)至4d后，移至已升溫至設(shè)定溫度為135℃的數(shù)顯恒溫攪拌循環(huán)養(yǎng)護(hù)箱中，恒溫養(yǎng)護(hù)3h后測定試樣的力學(xué)性能。制品的抗折強(qiáng)度為4.51MPa，抗壓強(qiáng)度為11.16MPa，抗沖擊性能為15.09kJ/m2。對比例1常規(guī)石膏未增強(qiáng)增韌前，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)至4d，移至已升溫至設(shè)定溫度為120℃的數(shù)顯恒溫攪拌循環(huán)養(yǎng)護(hù)箱中，恒溫養(yǎng)護(hù)3h后測定試樣的力學(xué)性能?？拐蹚?qiáng)度為1.21MPa，抗壓強(qiáng)度為3.24MPa，抗沖擊性能為1.00kJ/m2。對比例2常規(guī)石膏采用常規(guī)方法增強(qiáng)增韌(加外加劑)后的，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)至4d后，移至已升溫至設(shè)定溫度為120℃的數(shù)顯恒溫攪拌循環(huán)養(yǎng)護(hù)箱中，恒溫養(yǎng)護(hù)3h后測定試樣的力學(xué)性能。抗折強(qiáng)度為2.31MPa，抗壓強(qiáng)度為5.89MPa，抗沖擊性能為2.15kJ/m2。對比例3常規(guī)石膏采用常規(guī)方法增強(qiáng)增韌(引入增強(qiáng)體)后的，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)至4d后，移至已升溫至設(shè)定溫度為135℃的數(shù)顯恒溫攪拌循環(huán)養(yǎng)護(hù)箱中，恒溫養(yǎng)護(hù)3h后測定試樣的力學(xué)性能?？拐蹚?qiáng)度為4.3MPa，抗壓強(qiáng)度為8.7MPa，抗沖擊性能為2.089kJ/m2。從實施例1～7，及對比例1～3中可以看出，常規(guī)石膏增強(qiáng)增韌前后的抗沖擊性能和抗壓強(qiáng)度都低于本發(fā)明所制得的制品的抗沖擊性能和抗壓強(qiáng)度，因此，可以看出本發(fā)明的制品具有優(yōu)異的韌性和抗壓強(qiáng)度，其中優(yōu)選條件為，36.92～61.64％鋼渣、17.75～19.81％工業(yè)石膏、11.76～26.93％含鈣廢棄物和6.79～18.39％含硅鋁廢棄物配制的制品，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)4d后在135℃的數(shù)顯恒溫攪拌循環(huán)養(yǎng)護(hù)箱中，恒溫養(yǎng)護(hù)3h。當(dāng)前第1頁1 2 3