电炉钢渣基水泥混合材或混凝土掺和料、制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种电炉钢渣基水泥混合材或混凝土掺和料，其包括以下质量份数的组分：钢包炉精炼钢渣80‑93份，磷石膏2‑8份，锂渣5‑12份，外加剂0‑0.2份。本发明专利技术还提供了所述的电炉钢渣基水泥混合材/混凝土掺和料的制备方法以及其在水泥与混凝土生产制备中的应用。本发明专利技术最大程度地利用了电炉还原钢渣，并结合磷石膏、锂渣等副产品作为辅助组分，使其具有自水化硬化和适应性强的特性，实现了多种废弃物的叠加效应和协同高效利用，利废环保，成本低、性价比高，应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
电炉钢渣基水泥混合材或混凝土掺和料、制备方法与应用
本专利技术涉及工业固废的建材资源利用
，更具体地说，涉及一种电炉钢渣基水泥混合材或混凝土掺和料、制备方法与应用。
技术介绍
水泥混凝土是目前用量最大、用途最广的人造建筑材料，并且在相当长的时间内它仍是人类社会主要的建筑材料。然而，水泥工业的能源和资源消耗大，环境荷载严重，已经为社会高度关注的焦点问题。现阶段，从国家层面及各行各业对节能、减排和环境保护的重视，水泥混凝土行业也在向绿色、低耗和环境友好型的可持续方向发展。减少水泥或水泥熟料用量是实现水泥混凝土行业低碳可持续发展的一个最重要手段，其主要方式是用具有潜在水硬活性的工业副产品(废渣)作为辅助胶凝材料替代部分水泥或水泥熟料。这不仅从水泥混凝土的经济、能效、耐久性和生态利益看来，都有突出的优越性，而且还能促进工业废渣的资源化利用，保护环境。目前，粉煤灰、粒化高炉矿渣等工业废渣是我国水泥混合材或混凝土掺和料的主要原料。且随着我国城市化进程、基础设施和新农村建设的加快，每年水泥混凝土材料的用量在持续不断增加，实现水泥混凝土行业的″低碳″经济急需更多的水泥混合材与混凝土掺和料等辅助胶凝材料。然而，由于资源分布及结构不同，粉煤灰、粒化高炉矿渣这两种用作辅助胶凝材料的工业副产品在我国很多地区(尤其是大城市及南方地区)已经成为紧缺的建材产品，因而，开发和利用新的水泥混合材或混凝土掺和料是建材行业亟待解决的问题。钢渣是炼钢过程中产生的一种工业废渣，目前我国每年排放的钢渣达1亿吨左右，但其利用率却较低(综合利用率不足30％)，由此造成大量的钢渣处于堆积状态，不仅占用土地，而且污染环境。因此，提高和推动钢渣的资源化利用技术水平十分迫切。目前，我国采用的炼钢方式主要有转炉炼钢和电炉炼钢，其中转炉炼钢是采用铁矿为主要炼钢原料，电炉炼钢以溶化生铁、回收废钢等为原料，因此，所产生的钢渣主要包括转炉钢渣和电炉钢渣，这两种类型的钢渣在成分和性能方面存在较大的差异。目前，钢渣的主要利用途径是用于建筑材料，如用作烧制水泥熟料的生料，磨细加工成微粉用作水泥混合材或混凝土掺和料，以及加工成钢渣砂作为沥青混凝土骨料和铺路的基础填料等。其中，将钢渣加工成钢渣微粉应用于水泥和混凝土材料领域是最具竞争力的高附加值利用模式。转炉钢渣的建材资源化利用占主导地位，这是因为转炉钢渣相对于电炉钢渣产量大、碱度高、易规模回收和综合利用等优势，促使转炉钢渣应用技术研究发展较快，并占主导地位。与转炉钢渣相比，电炉钢渣的产量相对较低(占10％-20％)，较分散，不易规模回收，且成分和性能方面与转炉钢渣存在较大的差异，其相关研究与技术开发也很少，从而导致电炉钢渣的资源利用率相对很低，基本被堆积和填埋处理。因此，促进电炉钢渣的资源化利用更是刻不容缓。为了降低成本、节约资源和保护环境，在水泥生料、透水砖、复合地砖、装饰砖、多孔砖、蓄热球的生产制备中，部分技术已利用电炉钢渣作为原料使用。已公开的相关电炉钢渣建材资源化利用的专利申请如下：中国专利申请号200510019759.5″一料三代″的电炉钢渣水泥生料，其特征是：总重量比为100％，在水泥生料中加入有2.0-3.0％的电炉钢渣；所加入的电炉钢渣其粒度＜10mm，含金属铁＜1％，化学成分为：SiO2为12-14％，Al2O3为4-5％，Fe2O3为45-49％，CaO为28-30％，MgO为4-5％，MnO为3-4％，P2O5为1-2％。中国专利申请号201510984293.6一种电炉钢渣复合多孔砖，其特征在于，包括下列重量份的原料：电炉钢渣粉40-55份、长石粉10-20份、硅酸盐水泥6-10份、水20-35，膨胀玻璃微珠粉10-15份。包括以下步骤：(1)电炉钢渣粉是经过磁选铁后铁含量小于2％，粒径为3-10mm；(2)将长石粉、硅酸盐水泥、电炉钢渣粉混合后，再加入水、膨胀玻璃微珠粉搅拌均匀；(3)将步骤(2)陈化好的原料在3-10MPa压力下压制时间4-6h，养护后制得成品钢渣多孔砖。中国专利申请号201510984296.X一种高硬度电炉钢渣复合地砖，其特征在于，包括下列重量份的原料：电炉钢渣粉25-40份、页岩粉15-30份、硅灰10-15份、水20#35份、水玻璃粉10#15份；包括以下步骤：(1)页岩粉、电炉钢渣粉、硅灰于500-530℃下煅烧4-6小时后取出，球磨至100-150目，陈化3-4天备用；(2)将步骤(1)陈化后的原料均匀搅拌混匀，再加入水玻璃粉、水搅拌均匀，陈化5-8小时备用；(3)将步骤(2)陈化好的原料在12-16MPa压力下压制30-50分钟，然后在550-580℃下逐渐升温焙烧，升温速率为2-5℃/min，在580℃下保温3-5小时，结束后经切割、养护7-10天。中国专利申请号201510984295.5一种高硬度电炉钢渣透水砖，其特征在于，包括下列重量份的原料：电炉钢渣粉30-45份、石膏15-30份、页岩粉6-10份、水30-45份、水玻璃粉6-10份；包括以下步骤：(1)电炉钢渣粉是经过磁选铁后铁含量小于1％，粒径为1-5mm；(2)将石膏、页岩粉、电炉钢渣粉混合后，再加入水、水玻璃粉搅拌均匀；(3)将步骤(2)陈化好的原料在8-10MPa压力下压制时间3-5h，养护后制得成品钢渣透水砖。中国专利申请号201510984674.4一种保温薄型电炉钢渣装饰砖，其特征在于，包括下列重量份的原料：电炉钢渣粉15-25份、泥岩粉18-25份、滑石粉5-15份、粘土6-10份、硅灰11-18份、膨胀玻璃微球4-9份、水玻璃粉3-5份、水20-35份；包括以下步骤：(1)泥岩粉、粘土、石膏电炉钢渣粉、硅灰于380-400℃下煅烧3-4小时后取出，球磨至100-200目，陈化3-4天备用；(2)将步骤(1)陈化后的原料均匀搅拌混匀，再加入膨胀玻璃微球、水玻璃粉、水搅拌均匀，陈化10-12小时备用；(3)将步骤(2)陈化好的原料在12-15MPa压力下压制20-30分钟，然后在550-580℃下逐渐升温焙烧，升温速率为5-8℃/min，在580℃下保温4-6小时，结束后经切割、养护7-10天。中国专利申请号201510984294.0一种电炉钢渣复合地砖，其特征在于，包括下列重量份的原料：电炉钢渣粉45-60份、砾岩粉30-40份、硅灰10-15份、水20-35份、水玻璃粉10-15份；包括以下步骤：(1)砾岩粉、电炉钢渣粉、硅灰于300-330℃下煅烧4-5小时后取出，球磨至100-150目，陈化3-4天备用；(2)将步骤(1)陈化后的原料均匀搅拌混匀，再加入水玻璃粉、水搅拌均匀，陈化5-8小时备用；(3)将步骤(2)陈化好的原料在10-12MPa压力下压制20-30分钟，然后在350-380℃下逐渐升温焙烧，升温速率为2-5℃/min，在380℃下保温3-5小时，结束后经切割、养护7-10天。中国专利申请号201510984672.5一种电炉钢渣透水砖，其特征在于，包括下列重量份的原料：电炉钢渣粉40-55份、石膏15-3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电炉钢渣基水泥混合材或混凝土掺和料，其特征在于，所述混合材或掺和料由钢包炉精炼钢渣、磷石膏、锂渣及外加剂混合研磨成微粉组成，其中，各组分所占的质量份数为：钢包炉精炼钢渣80-93份、磷石膏2-8份、锂渣5-12份、外加剂0-0.2份。/n

【技术特征摘要】
1.电炉钢渣基水泥混合材或混凝土掺和料，其特征在于，所述混合材或掺和料由钢包炉精炼钢渣、磷石膏、锂渣及外加剂混合研磨成微粉组成，其中，各组分所占的质量份数为：钢包炉精炼钢渣80-93份、磷石膏2-8份、锂渣5-12份、外加剂0-0.2份。


2.根据权利要求1所述的电炉钢渣基水泥混合材或混凝土掺和料，其特征在于，所述外加剂是由三乙二醇5-10份、糖蜜10-20份、硝酸钠15-20份、水50-70份的质量份数混合而成。


3.根据权利要求1所述的电炉钢渣基水泥混合材或混凝土掺和料，其特征在于，所述的钢包炉精炼钢渣是钢铁行业采用钢包炉精炼钢铁时排放的一种废渣，主要以C12A7和C2S矿物为主，并含有少量C3A、C3S和CaO、MgO矿物。


4.根据权利要求1所述的电炉钢渣基水泥混合材或混凝土掺和料，其特征在于，所述的磷石膏是磷酸生产中产生的废渣，主要以CaSO4·2H2O矿物为主。


5.根据权利要求1所述的电炉钢渣基水泥混合材或混凝土掺和料，其特征在于，所述的锂渣是硫酸法生产碳酸锂过程中产生的废渣，其含有无定形S...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵计辉，程子睿，黄春龙，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44