CN102167534A - 一种人工砂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铁合金炉渣回收利用领域一种利用铁合金炉渣制备人工砂的方法。将铁合金炉渣制成粒径为0.1~5mm的砂粒，砂粒经过碱性改性液改性、干燥制成人工砂。碱性改性液浓度为0.05~0.2wt%，溶质为重量比5~15：2~5Ca(OH)2和NaOH。还包括0.02wt%的硅酸钠。有益效果：可以代替天然青石砂、石英砂，降低砂浆的生产成本，提高了经济效益；容重小、后期强度不断增加的性能；所使用的原料铁合金炉渣排放量大，价格低，处理工艺简单，投资少，回收快，效益显著；实现工业废渣综合利用，解决农田占用、环境污染问题，达到建设资源节约型、环境友好型和实现可持续发展的国家经济发展目标。

Description

一种人工砂的制备方法
技术领域    
本发明涉及铁合金炉渣回收利用领域，特别涉及一种利用铁合金炉渣制备人工砂的方法。
背景技术   
铁合金炉渣是冶炼铁合金时产生的工业废渣。根据生产铁合金的种类不同，铁合金炉渣可分为锰铁合金渣、硅铁合金渣、铬铁合金渣、不锈钢渣等。铁合金炉渣在空气中自然冷却或极少量水促其冷却形成容重和块度较大的石质物料，成灰色或灰黑色，类似于天然的玄武质或花岗质熔岩，内部有一定数量的孔径不一的气孔，硬度大、强度高。这种大块状的石质废渣在排放的过程中经过缓慢的冷却，有相对均衡的结晶结构，主要矿物为钙铝黄长石、镁黄长石、钙长石、硫化钙、硅酸二钙等。除硅酸二钙具有缓慢水硬化性外，其他矿物成分常温下水硬性很差，因此其结构稳定。
但铁合金炉渣中存在少量的可溶性物质，如果铁合金炉渣制砂后直接使用，制成的砂浆中部分砂粒因某些物质的溶出而呈现红色，影响了砂浆及建筑物的美观，因而需采用化学方法对该溶出物进行处理以利于该铁合金炉渣在砂浆中的应用。
发明内容   
为了解决铁合金废渣再利用中使用呈现红色的问题，将铁合金炉渣通过一定的处理工艺制备成机制人工砂代替天然砂作为普通砂浆的集料生产普通砂浆。
本发明是通过以下措施实现的：
一种人工砂的制备方法，将铁合金炉渣制成粒径为0.1~5mm的砂粒，砂粒经过碱性改性液改性、干燥制成人工砂。
所述碱性改性液浓度为0.05~0.2wt%，其中溶质为Ca(OH)2和NaOH，两者的重量比为5~15：2~5，溶剂为水。
所述碱性改性液还包括0.02wt%的硅酸钠。
所述砂粒与碱性改性液的重量比为1:1。
通过对砂粒喷淋碱性改性液的方式进行改性。
对砂粒喷淋若干次碱性改性液。
制得的人工砂经过粒度分级后使用。
所述的干燥为自然干燥或者烘干。
所述铁合金炉渣为锰铁合金渣、硅铁合金渣、铬铁合金渣、不锈钢渣。
铁合金炉渣的化学组成主要为：SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3，SiO2、Al2O3、CaO等成分。其中形成大量的玻璃相，存在一定的潜在活性，用碱激发其中的SiO2、Al2O3等的活性，使其从玻璃相中发生Si-O、Al-O键断裂，产生的硅酸根、铝酸根等离子有利于与胶凝材料结合，缩短凝结时间，提高强度。
所述的堆淋方式是在机制人工砂堆场上均匀喷淋改性液，溶解人工砂中的溶出物，同时激发砂粒表面的活性，通过多次喷淋实现。
所述的分级是将机制人工砂分成粗、中、细砂，以便进行砂的级配，为配制砂浆提供方便。
本发明的有益效果：
1.该铁合金炉渣机制人工砂不仅可以代替天然青石砂、石英砂，而且具有容重小、后期强度不断增加的性能，解决了普通铁合金炉渣机制人工砂制成砂浆后泛红的问题；
2.该铁合金炉渣机制人工砂在砂浆中掺量为60～80%，完全替代了天然青石砂、石英砂，减少了对优质天然资源的消耗，降低砂浆的生产成本，提高了经济效益；
3.该铁合金炉渣机制人工砂制备的砂浆更适用于高温高压蒸养环境，在该环境下砂浆的抗折、抗压性能更加优越；
4.本发明所使用的原料铁合金炉渣排放量大，价格低，处理工艺简单，投资少，回收快，效益显著；
5.实现工业废渣综合利用，解决农田占用、环境污染问题，达到建设资源节约型、环境友好型和实现可持续发展的国家经济发展目标。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例来进一步说明。
实施例1：
硅铁合金渣通过制砂机制成粒度为0.1~5mm的机制人工砂粒，堆成砂粒堆。配制碱性改性液，改性液中Ca(OH)2和NaOH的重量比为15:2，改性液浓度为0.05wt%。将30吨改性液均匀喷淋在30吨人工砂砂粒堆上，分5次喷淋，并将砂堆中流出的多余改性液体回收进改性液池。
然后将经过改性的机制人工砂在晒料场中铺开晒至干燥，经过分级成粗、中、细砂，分别进入不同的料仓，制成了铁合金炉渣机制人工砂。
利用上述制成的铁合金炉渣机制人工砂制成干混抹灰砂浆，砂浆的重量配比为：水泥：中砂：细砂：粉煤灰：矿渣粉=15：37：38：5：5，外加0.03%纤维素醚，水泥为山东水泥厂生产的32.5#普通硅酸盐水泥，粉煤灰来自是济南黄台电厂，矿渣粉是济南涌泉新型建材有限公司生产的。测定砂浆的性能见表1。
实施例2：
不锈钢渣通过制砂机制成粒度为0.1~5mm的机制人工砂粒，堆成砂粒堆。配制碱性改性液，改性液中Ca(OH)2和NaOH的重量比为1:1，改性液浓度为0.2wt%。将10吨改性液均匀喷淋在10吨人工砂砂粒堆上，分3次喷淋，并将砂堆中流出的多余改性液体回收进改性液池。
然后将经过淋滤的机制人工砂在烘干机上烘干，经过分级成粗、中、细砂，分别进入不同的料仓，制成了铁合金炉渣机制人工砂。
利用上述制成的铁合金炉渣机制人工砂制成普通砌筑砂浆，砂浆的重量配比为：水泥：粗砂：中砂：细砂：粉煤灰：矿渣粉=12：30：18：30：5：5，水泥为山东水泥厂生产的32.5#普通硅酸盐水泥，粉煤灰来自济南黄台电厂，矿渣粉是济南涌泉新型建材有限公司生产的。测定砂浆的性能见表1。
实施例3：
不锈钢渣通过制砂机制成粒度为0.1~5mm的机制人工砂粒，堆成砂粒堆。配制碱性改性液，改性液中碱的浓度为0.15wt%，其中Ca(OH)2和NaOH的重量比为2:1，改性液还包括0.02wt%的硅酸钠。将20吨改性液均匀喷淋在20吨人工砂砂粒堆上，分4次喷淋，并将砂堆中流出的多余改性液体回收进改性液池。
然后将经过淋滤的机制人工砂在烘干机上烘干，经过分级成粗、中、细砂，分别进入不同的料仓，制成了铁合金炉渣机制人工砂。
利用上述制成的铁合金炉渣机制人工砂制成普通砌筑砂浆，砂浆的重量配比为：水泥：粗砂：中砂：细砂：粉煤灰：矿渣粉=12：30：18：30：5：5，水泥为山东水泥厂生产的32.5#普通硅酸盐水泥，粉煤灰来自济南黄台电厂，矿渣粉是济南涌泉新型建材有限公司生产的。测定砂浆的性能见表1。
对比实施例1：
硅铁合金渣通过制砂机制成粒度为0.1~5mm的机制人工砂粒，经过分级成粗、中、细砂，分别进入不同的料仓，制成了铁合金炉渣机制人工砂。
利用上述人工砂制成干混抹灰砂浆，砂浆的重量配比为水泥：中砂：细砂：粉煤灰：矿渣粉=15：37：38：5：5，外加0.03%纤维素醚，水泥为山东水泥厂生产的32.5#普通硅酸盐水泥，粉煤灰来自是济南黄台电厂，矿渣粉是济南涌泉新型建材有限公司生产的。测定砂浆的性能见表1。
对比实施例2：
不锈钢渣通过制砂机制成粒度为0.1~5mm的机制人工砂粒，经过分级成粗、中、细砂，分别进入不同的料仓，制成了铁合金炉渣机制人工砂。
利用上述人工砂制成普通砌筑砂浆，砂浆的重量配比为水泥：粗砂：中砂：细砂：粉煤灰：矿渣粉=12：30：18：30：5：5，水泥为山东水泥厂生产的32.5#普通硅酸盐水泥，粉煤灰来自济南黄台电厂，矿渣粉是济南涌泉新型建材有限公司生产的。测定砂浆的性能见表1。
表1实施例1、2、3及对比实施例1、2制得的砂浆的性能对比表
Figure 648693DEST_PATH_IMAGE001
*注：蒸压条件为：达到相应龄期后用2.0MPa水蒸气，蒸压6小时后测其强度。
对比实施例1和2中制作的砂浆呈现红色，影响了砂浆及建筑物的美观，而实施例1、2和3制作的砂浆未出现红色。从表1中可以看出，在保持一定保水率的前提下，实施例1的凝结时间比对比实施例1的凝结时间短，后期强度比对比实施例1的增长要大；实施例2的凝结时间比对比实施例2的凝结时间短，后期强度比对比实施例2的增长要大。可以得出结论：采用相同配方制成的砂浆，使用本发明方法制作的人工砂比使用普通方法将合金渣制成的人工砂，在凝结时间和后期强度的增加方面都占用优势。实施例3因为在改性液中增加了硅酸钠，所以在凝结时间方面要比实施例1和实施例2要短，后期强度增加也稍大一些。
上述碱性改性液只列举了使用Ca(OH)2和NaOH的组合，主要是因为碱的种类太多，无法一一列举，但无论使用哪种碱或者几种碱的组合都可以实现对铁合金炉渣制成的砂粒的改性，使制得的人工砂的性能有很大改善。
砂是砂浆、混凝土生产最主要的原料之一，其用量占砂浆的60%~80%。以年产50万吨干混砂浆为例，如以铁合金炉渣机制人工砂代替天然砂作为普通砂浆的集料生产普通砂浆可利用30~40万吨冶炼废渣，同时砂的成本降低30～50元/吨，为企业带来了巨大的经济效益，也为废渣排放企业节约了土地使用费、环境治理费等各项费用，形成了经济利益多赢的局面。因此利用铁合金炉渣制取机制人工砂用于普通砂浆的生产，具有重要的社会效益、环境效益。
故以铁合金炉渣机制人工砂代替天然砂作为普通砂浆的集料生产普通砂浆符合国家的产业政策，加强了资源综合利用，完善了再生资源回收利用体系，是建设资源节约型、环境友好型社会和实现可持续发展的重要途径。

Claims (9)

1.一种人工砂的制备方法，其特征是将铁合金炉渣制成粒径为0.1~5mm的砂粒，砂粒经过碱性改性液改性、干燥制成人工砂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述碱性改性液浓度为0.05~0.2wt%，其中溶质为Ca(OH)2和NaOH，两者的重量比为5~15：2~5，溶剂为水。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述碱性改性液还包括0.02wt%的硅酸钠。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述砂粒与碱性改性液的重量比为1:1。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于通过对砂粒喷淋碱性改性液的方式进行改性。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于对砂粒喷淋若干次碱性改性液。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于制得的人工砂经过粒度分级后使用。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的干燥为自然干燥或者烘干。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述铁合金炉渣为锰铁合金渣、硅铁合金渣、铬铁合金渣、不锈钢渣。
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