一种全固废基低碳绿色生态胶凝材料及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种全固废基低碳绿色生态胶凝材料及其制造方法，该全固废基低碳绿色生态胶凝材料，包括以下重量份的原料：粒化高炉矿渣42

【技术实现步骤摘要】
一种全固废基低碳绿色生态胶凝材料及其制造方法


[0001]本专利技术涉及建材生产和冶金固废处置
，具体来说，涉及一种全固废基低碳绿色生态胶凝材料及其制造方法。

技术介绍

[0002]粒化高炉矿渣是钢铁冶金企业在高炉炼铁过程中的副产品，平均产渣量吨铁约250～400kg，占工业固废总量的42.43％。在高炉冶炼生铁时，除了铁矿石和燃料(焦炭)外，为降低冶炼温度，加入适量的石灰石和白云石作为助熔剂，氧化铁在高温下还原成金属铁，铁矿石中的二氧化硅、氧化铝等杂质与石灰等反应生成以硅酸盐和硅铝酸盐为主要成分的熔融物，浮在铁水表面，经淬冷成质地疏松、多孔的粒状物，具有潜在水硬性的材料，其化学成分和矿物组成与通用硅酸盐水泥熟料基本相同，含有95％以上的玻璃体和硅酸二钙、钙黄长石、硅灰石等矿物，与硅酸盐水泥熟料的成分接近。
[0003]钢渣作为一种炼钢过程中的副产品，其产量约为粗钢产量的12％～20％，约占工业固体废弃物总量的24％。钢渣的化学成分主要为CaO、SiO2、FeO、Fe2O3、Al2O3、MgO等，其矿物组成以硅酸三钙为主，其次是硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、RO相(镁、铁、锰的氧化物，即FeO、MgO、MnO形成的固溶体)、铁酸二钙和游离氧化钙。钢渣中氧化钙含量较高(通常为30％～60％)，其矿物组成不尽相同，但基本相似，它的主要影响因素在于钢渣本身的化学成分的组成及碱度。此外，钢渣是经过高温熔融冷却的熟料，其主要化学组成和矿物组成与水泥熟料基本相似。目前我国的钢铁产量多年稳居世界第一，粗钢产量达到全球产量的1/2，目前钢渣历史堆存量大约12亿吨，而且每年以1亿吨的量继续增加，产量大，但其70％左右的钢渣未得到有效处置。
[0004]脱硫石膏又称排烟脱硫石膏、硫石膏或FGD石膏，主要成分和天然石膏一样，为二水硫酸钙CaSO4·
2H2O，含量≥93％。脱硫石膏是燃煤的工业企业在治理烟气中的二氧化硫后而得到的工业副产石膏，其加工利用的意义非常重大。它不仅有力地促进了国家环保循环经济的进一步发展，而且还大大降低了矿石膏的开采量，保护了资源。
[0005]以上工业固体废弃物占用大量的土地，对地下水、土壤、大气都造成了环境污染，引起了诸多社会问题和环境问题，环境和资源压力也在不断增大，直接影响和制约着产业经济的高质量发展。
[0006]水泥工业是国民经济发展的重要基础性产业，中国作为水泥生产和消耗大国，近二十多年来我国水泥工业发展速度迅猛，2021年我国水泥产量23.63亿吨，约占全球水泥产量(2021年全球水泥产量43.12亿吨)的55％，水泥生产中要消耗大量的石灰石矿山资源及煤炭、电力，属于高能耗、高污染行业。以我国典型的新型干法水泥生产工艺为例，水泥的工艺流程可以简单概况为“两磨一烧”，每生产一吨水泥要耗电80～90kW
·
h，耗标煤105kg左右，同时排放出大量的CO2。水泥碳排放主要来源于熟料生产，我国水泥熟料碳排放系数(基于水泥熟料产量核算)约为0.86，即生产一吨水泥熟料将产生约860公斤二氧化碳，折算后我国水泥碳排放量约为597kg，水泥行业是我国二氧化碳排放重点行业，2021年水泥产量
23.63亿吨，2021年水泥行业碳排放总量14.11亿吨，占全国二氧化碳排放的13％以上。在碳达峰碳中和背景下，水泥行业面临着严峻的挑战。水泥行业碳达峰碳中和实现路径的根本途径，还是要降低水泥中的熟料用量，优化调整水泥产品原材料结构，实现熟料替代，减少熟料用量，积极开发低碳水泥，推广应用低碳水泥。

技术实现思路

[0007]针对相关技术中的上述技术问题，本专利技术提出一种全固废基低碳绿色生态胶凝材料及其制造方法，能够克服现有技术的上述不足。
[0008]为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0009]一种全固废基低碳绿色生态胶凝材料，包括以下重量份的原料：粒化高炉矿渣42
‑
86份，钢渣10
‑
30份，脱硫石膏5
‑
25份，碱性激发剂0.1
‑
0.5份。
[0010]进一步地，所述粒化高炉矿渣为密度在2.84g/cm3～3.0g/cm3的矿渣微粉，所述钢渣为密度在3.0g/cm3～3.5g/cm3的钢渣粉，所述脱硫石膏为火力发电厂湿法脱硫的工业副产石膏且其密度在2.2g/cm3～2.3g/cm3，所述碱性激发剂为氧化钙、氢氧化钙、半水石膏、二水石膏、硅酸盐水泥熟料、无水硫酸钠、铝酸钠、无水碳酸钠、甲酸钙、硅酸钠、硅酸钾、氢氧化钠、明矾、三乙醇胺、三异丙醇胺、聚羧酸、二乙醇胺、多元醇中的一种或多种。
[0011]进一步地，所述的全固废基低碳绿色生态胶凝材料，还包括以下重量份的原料：石灰石10份。
[0012]进一步地，所述石灰石为天然石灰石，所述石灰石的密度为2.60g/cm3～2.80g/cm3，所述石灰石的亚甲基蓝值不大于1.4g/kg。
[0013]进一步地，所述的全固废基低碳绿色生态胶凝材料，还包括以下重量份的原料：粉煤灰5
‑
30份。
[0014]进一步地，所述的全固废基低碳绿色生态胶凝材料，还包括以下重量份的原料：粉煤灰3
‑
4份、铁尾矿1
‑
2份。
[0015]进一步地，所述粉煤灰为在电厂煤粉炉烟道气体中收集且密度在1.90g/cm3～2.90g/cm3的一级、二级粉煤灰。
[0016]进一步地，所述铁尾矿为以二氧化硅含量不低于60％的铁尾矿粉磨成一定细度且密度在2.70g/cm3～3.50g/cm3的铁尾矿粉。
[0017]根据本专利技术的另一方面，提供了全固废基低碳绿色生态胶凝材料的制造方法，包括混合粉磨和分别粉磨复配两种制造方法，分别粉磨复配的方法包括以下步骤：
[0018]S1按照配方比例将各种原料通过计量秤精确计量；
[0019]S2将S1中的各种原料加入辊式立磨机，分别粉磨得到比表面积不小于500m2/kg且30μm筛余不大于3.0％的粉体材料，然后由转子计量秤按照配方比例精确计量，进入气力与机械复合式混料机均化，即得所述全固废基低碳绿色生态胶凝材料。
[0020]混合粉磨的方法包括以下步骤：
[0021]S1按照配方比例将原料通过计量秤精确计量；
[0022]S2将S1中的原料加入辊式立磨机共同粉磨，粉磨至比表面积不小于500m2/kg且30μm筛余不大于3.0％，即得所述全固废基低碳绿色生态胶凝材料。
[0023]本专利技术的有益效果：本专利技术的全固废基低碳绿色生态胶凝材料，添加了碱性激发
剂可以解决该低碳绿色生态胶凝材料早期强度低，凝结时间长等问题，全固废基低碳绿色生态胶凝材料具有良好的颗粒粒径分布，较低的需水量，水化热低，后期强度持续增长，具有较高的抗硫酸盐侵蚀性、抗冻性、耐热性、抗渗性，采用低水胶比配制砂浆和混凝土，能够满足工程质量要求的强度和耐久性；其生产工序全部为物理过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全固废基低碳绿色生态胶凝材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：粒化高炉矿渣42
‑
86份，钢渣10
‑
30份，脱硫石膏5
‑
25份，碱性激发剂0.1
‑
0.5份。2. 根据权利要求1所述的全固废基低碳绿色生态胶凝材料，其特征在于，所述粒化高炉矿渣为密度在2.84g/cm3～3.0g/cm3的矿渣微粉，所述钢渣为密度在3.0g/cm3～3.5g/cm3的钢渣粉，所述脱硫石膏为火力发电厂湿法脱硫的工业副产石膏且其密度在 2.2g/cm3～2.3g/cm3，所述碱性激发剂为氧化钙、氢氧化钙、半水石膏、二水石膏、硅酸盐水泥熟料、无水硫酸钠、铝酸钠、无水碳酸钠、甲酸钙、硅酸钠、硅酸钾、氢氧化钠、明矾、三乙醇胺、三异丙醇胺、聚羧酸、二乙醇胺、多元醇中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的全固废基低碳绿色生态胶凝材料，其特征在于，还包括以下重量份的原料：石灰石10份。4. 根据权利要求3所述的全固废基低碳绿色生态胶凝材料，其特征在于，所述石灰石为天然石灰石，所述石灰石的密度为 2.60g/cm3～2.80g/cm3，所述石灰石的亚甲基蓝值不大于1.4g/kg。5.根据权利要求1所述的全固废基低碳绿色生态胶凝材料，其特征在于，还包括以下重量份的原料：粉煤灰5
‑
30份。6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：段崇国，
申请(专利权)人：段崇国，
类型：发明
国别省市：