CN101462836A - 一种以硅锰铁合金渣为主要原料的凝石胶凝材料 - Google Patents

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孙恒虎
倪文
易忠来
张旭芳
徐维瑞
张吉秀
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Abstract

本发明公开了属于建筑材料技术领域的一种以硅锰铁合金渣为主要原料的凝石胶凝材料。所述凝石胶凝材料以硅锰铁合金渣、水泥熟料、石膏、燃煤废渣和成岩剂为原料，按重量百分含量为，硅锰铁合金渣：60～90％，水泥熟料：0～30％，石膏：2～10％，燃煤废渣：0～30％，成岩剂：0.5～10％。使用硅锰铁合金渣作为主要原料生产凝石胶凝材料，不但利用了固体废弃物，还能节约能源，保护环境。同时这种材料还具有比普通硅酸盐水泥更加优异的性能。

Description

一种以硅锰铁合金渣为主要原料的凝石胶凝材料
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种以硅锰铁合金渣为主要原料的凝石胶凝材料。
背景技术
铁合金作为炼钢的脱氧剂和合金添加剂是钢铁生产不可缺少的原料之一。目前中国的铁合金生产能力已达到1200万吨/年，包括再建的项目在内生产能力为1900万吨，生产厂家4000余家，2004年产量865万吨，按1:1的比例可产生废渣800万吨。长期以来，铁合金渣作为固体废弃物排放，侵占大量土地，破坏地表植被和景观，加剧水土流失，粉尘噪声，污染水源等，对社会环境和生态环境造成巨大的破坏，同时给企业的发展带来了沉重的经济和社会负担。
其中，国内外对硅锰铁合金渣的综合利用进行了大量的研究，主要用于水泥和混凝土的掺和料、生产砌块、铺路、砌筑砂浆、抹灰等。
《中国水泥》2003年第5期中《硅锰渣生产普通硅酸盐水泥》一文介绍了使用石灰石、硅锰渣、镍渣、煤矸石、无烟煤配制生料后用于生产熟料，将粉煤灰作为混合材生产普通硅酸盐水泥。
《建材工业信息》1998年第6期中《用锰渣制作空心砌块》一文介绍了一种使用铁合金渣作为骨料生产空心砌块的方法。
《工业建筑》1994年第5期中《硅锰渣微粉末C60混凝土的研究及应用》一文介绍了使用0.08mm方孔筛筛余量在1％以下，即比表面积必须在4500cm2/g的超细硅锰铁合金渣作为矿物细掺料制备高强混凝土，硅锰渣微粉的掺量为10～20％。
CN1415567A公开了一种凝石二元化湿水泥及其用途，其中采用大掺量废渣例如矿渣、钢渣、钛渣等湿法制备凝石胶凝材料的方法，其中凝石胶凝材料的原理是基于仿地成岩的凝石原理，即硅中心稳定理论。在本材料体系中SiO2和Al2O3含量远远高于普通硅酸盐水泥，可以达到50％以上。具有火山灰活性的硅铝类物质具有在成岩流体的作用下快速凝结硬化的特征。其凝结硬化过程是靠成岩流体对硅铝类物质的溶蚀再聚合作用，溶蚀再结晶作用和次生加大作用。在硅铝物质重组过程中，硅氧四面体对第三主族元素和第五主族元素具有四配位同构化效应，同时能够将第一、第二和第六、第七主族元素固定在网络体中以平衡由于四配位同构化效应所造成的电荷不平衡，从而使所形成的硅铝基胶凝材料硬化体不但具有很高的强度，而且还具有良好的稳定性与耐久性。成岩流体依靠盐类物质的多组分协同效应而具有很强的成岩能力。成岩流体不仅是成岩剂溶于水的简单组合，而且是在成岩过程中通过不断溶解经计算配合的主体物料，其自身的成份也在不断发生变化，成岩能力不断增强。该申请在此全文引入以供参考。
综上所述，目前迫切需要开发出一种能大量使用硅锰铁合金渣的新材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种以硅锰铁合金渣为主要原料的凝石胶凝材料。
一种以硅锰铁合金渣为主要原料的凝石胶凝材料，其特征在于，所述凝石胶凝材料以硅锰铁合金渣、水泥熟料、石膏、燃煤废渣和成岩剂为原料，按重量百分含量为，硅锰铁合金渣：60～90％，水泥熟料：0～30％，石膏：2～10％，燃煤废渣：0～30％，成岩剂：0.5～10％。
所述硅锰铁合金渣的化学成分按重量百分含量为，Al2O3：16～30％，SiO2：30～45％，MgO：0.01～15.0％，CaO：0.01～30％，Fe2O3：0.01～3.0％，MnO：0.01～5.0％，烧失性物质：0.5～5.0％。
所述燃煤废渣为循环流化床炉渣、粉煤灰或轻烧煤矸石中的一种或几种。
所述循环流化床炉渣的化学成分的按重量百分含量为，Al2O3：20～30％，SiO2：30～50％，MgO：0.01～8.0％，CaO：0.01～15％，Fe2O3：0.01～10％，烧失性物质：0.1～10.0％。
所述石膏为天然无水石膏、二水石膏、脱硫石膏、磷石膏或含CaSO4的工业废弃物。
所述成岩剂为凝石A成岩剂或凝石C成岩剂，凝石A成岩剂用于水泥熟料掺量≥5％的配方中，凝石C成岩剂用于水泥熟料掺量<5％的配方中。
本发明的有益效果为：
使用硅锰铁合金渣作为主要原料生产凝石胶凝材料，不但利用了固体废弃物，还能节约能源，保护环境。同时这种材料还具有比普通硅酸盐水泥更加优异的性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
一种以硅锰铁合金渣为主要原料的凝石胶凝材料，所述凝石胶凝材料以硅锰铁合金渣、水泥熟料、石膏、燃煤废渣和成岩剂为原料，按重量百分含量为，硅锰铁合金渣：60％，水泥熟料：15％，石膏(所述石膏为天然无水石膏)：6％，燃煤废渣：18％，成岩剂(所述成岩剂为凝石A成岩剂)：1％。
所述硅锰铁合金渣的化学成分按重量百分含量为，Al2O3：16.18％，SiO2：39.12％，MgO：14.53％，CaO：29.32％，Fe2O3：0.15％，MnO：0.2％，烧失性物质：0.5％。
所述燃煤废渣为循环流化床炉渣和粉煤灰，其中，循环流化床炉渣重量百分含量占凝石胶凝材料的10％，粉煤灰重量百分含量占凝石胶凝材料的8％。
所述循环流化床炉渣的化学成分的按重量百分含量为，Al2O3：19.34％，SiO2：49.62％，MgO：7.98％，CaO：14.86％，Fe2O3：5.63％，烧失性物质：2.57％。
按上述比例称取原料，用
Figure A200910076712D0006132237QIETU
500×500mm的实验小磨首先将硅锰铁合金渣与水泥熟料磨细至比表面积为400m2/kg，然后加入循环流化床炉渣、粉煤灰、天然无水石膏及凝石A成岩剂，一起混磨至比表面积为500m2/kg，得到凝石胶凝材料。
该材料按GB175-2007标准进行强度及安定性检测可达到的性能见表1所示。从表中可以看出，制备的凝石胶凝材料的抗压、抗折强度好，安定性检测为合格。
实施例2
一种以硅锰铁合金渣为主要原料的凝石胶凝材料，所述凝石胶凝材料以硅锰铁合金渣、水泥熟料、石膏、燃煤废渣和成岩剂为原料，按重量百分含量为，硅锰铁合金渣：68％，水泥熟料：15％，石膏(所述石膏为二水石膏)：6％，燃煤废渣：10％，成岩剂(所述成岩剂为凝石A成岩剂)：1％。
所述硅锰铁合金渣的化学成分按重量百分含量为，Al2O3：27.97％，SiO2：29.87％，MgO：3.59％，CaO：27.65％，Fe2O3：2.97％，MnO：4.12％，烧失性物质：3.83％。
所述燃煤废渣为循环流化床炉渣。
所述循环流化床炉渣的化学成分的按重量百分含量为，Al2O3：29.98％，SiO2：29.97％，MgO：6.92％，CaO：13.21％，Fe2O3：9.95％，烧失性物质：9.97％。
按上述比例称取原料，用
Figure A200910076712D0006132237QIETU
500×500mm的实验小磨将硅锰铁合金渣、水泥熟料、循环流化床炉渣、二水石膏及凝石A成岩剂一起混磨至比表面积为550m2/kg，得到凝石胶凝材料。
该材料按GB175-2007标准进行强度及安定性检测可达到的性能见表1所示。从表中可以看出，制备的凝石胶凝材料的抗压、抗折强度好，安定性检测为合格。
实施例3
一种以硅锰铁合金渣为主要原料的凝石胶凝材料，所述凝石胶凝材料以硅锰铁合金渣、石膏、燃煤废渣和成岩剂为原料，按重量百分含量为，硅锰铁合金渣：70％，石膏(所述石膏为磷石膏)：8％，燃煤废渣：19％，成岩剂(所述成岩剂为凝石C成岩剂)：3％。
所述硅锰铁合金渣的化学成分按重量百分含量为，Al2O3：26.96％，SiO2：37.89％，MgO：11.96％，CaO：17.52％，Fe2O3：1.86％，MnO：1.65％，烧失性物质：2.16％。
所述燃煤废渣为粉煤灰和轻烧煤矸石。
所述粉煤灰重量百分含量占凝石胶凝材料的9％，轻烧煤矸石重量百分含量占凝石胶凝材料的10％。
按上述比例称取原料，用
Figure A200910076712D0006132237QIETU
500×500mm的实验小磨首先将硅锰铁合金渣磨细至比表面积为400m2/kg，然后加入粉煤灰、轻烧煤矸石、磷石膏及凝石C成岩剂，一起混磨至比表面积为580m2/kg，得到凝石胶凝材料。
该材料按GB175-2007标准进行强度及安定性检测可达到的性能见表1所示。从表中可以看出，制备的凝石胶凝材料的抗压、抗折强度好，安定性检测为合格。
实施例4
一种以硅锰铁合金渣为主要原料的凝石胶凝材料，所述凝石胶凝材料以硅锰铁合金渣、石膏和成岩剂为原料，按重量百分含量为，硅锰铁合金渣：89％，石膏：8％(所述石膏为天然无水石膏和脱硫石膏)，成岩剂(所述成岩剂为凝石C成岩剂)：3％。
所述硅锰铁合金渣的化学成分按重量百分含量为，Al2O3：29.87％，SiO2：38.84％，MgO：12.56％，CaO：6.1％，Fe2O3：2.69％，MnO：4.98％，烧失性物质：4.96％。
所述天然无水石膏重量百分含量占凝石胶凝材料的4％，脱硫石膏重量百分含量占凝石胶凝材料的4％。
按上述比例称取原料，用
Figure A200910076712D0006132237QIETU
500×500mm的实验小磨将硅锰铁合金渣、天然无水石膏、脱硫石膏及凝石C成岩剂一起混磨至比表面积为610m2/kg，得到凝石胶凝材料。
该材料按GB175-2007标准进行强度及安定性检测可达到的性能见表1所示。从表中可以看出，制备的凝石胶凝材料的抗压、抗折强度好，安定性检测为合格。
表1  制备的凝石胶凝材料的性能
Figure A200910076712D00081

Claims (6)

1、一种以硅锰铁合金渣为主要原料的凝石胶凝材料，其特征在于，所述凝石胶凝材料以硅锰铁合金渣、水泥熟料、石膏、燃煤废渣和成岩剂为原料，按重量百分含量为，硅锰铁合金渣：60～90％，水泥熟料：0～30％，石膏：2～10％，燃煤废渣：0～30％，成岩剂：0.5～10％。
2、根据权利要求1所述的一种以硅锰铁合金渣为主要原料的凝石胶凝材料，其特征在于，所述硅锰铁合金渣的化学成分按重量百分含量为，Al2O3：16～30％，SiO2：30～45％，MgO：0.01～15.0％，CaO：0.01～30％，Fe2O3：0.01～3.0％，MnO：0.01～5.0％，烧失性物质：0.5～5.0％。
3、根据权利要求1所述的一种以硅锰铁合金渣为主要原料的凝石胶凝材料，其特征在于，所述燃煤废渣为循环流化床炉渣、粉煤灰或轻烧煤矸石中的一种或几种。
4、根据权利要求3所述的一种以硅锰铁合金渣为主要原料的凝石胶凝材料，其特征在于，所述循环流化床炉渣的化学成分的按重量百分含量为，Al2O3：20～30％，SiO2：30～50％，MgO：0.01～8.0％，CaO：0.01～15％，Fe2O3：0.01～10％，烧失性物质：0.1～10.0％。
5、根据权利要求1所述的一种以硅锰铁合金渣为主要原料的凝石胶凝材料，其特征在于，所述石膏为天然无水石膏、二水石膏、脱硫石膏、磷石膏或含CaSO4的工业废弃物。
6、根据权利要求1所述的一种以硅锰铁合金渣为主要原料的凝石胶凝材料，其特征在于，所述成岩剂为凝石A成岩剂或凝石C成岩剂，凝石A成岩剂用于水泥熟料掺量≥5％的配方中，凝石C成岩剂用于水泥熟料掺量<5％的配方中。
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