CN102531427A

CN102531427A - 钢渣道路水泥及其制备方法

Info

Publication number: CN102531427A
Application number: CN2012100170588A
Authority: CN
Inventors: 何奇; 吴斌; 敖进清; 王�华; 杨志远; 刘欣
Original assignee: Panzhihua Gangcheng Group Co Ltd
Current assignee: Panzhihua Gangcheng Group Co Ltd
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明公开了一种用含钒钢渣制备的钢渣道路水泥和该水泥的制备方法，属于道路材料技术领域。钢渣道路水泥，原料包括20～50重量份的含钒钢渣、45～70重量份的水泥熟料和3～10重量份的石膏，其中所述含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计≤3％；将上述原料混合即制得钢渣道路水泥。本发明通过控制含钒钢渣游离氧化钙的含量≤3％，从而消除含钒钢渣中游离氧化钙对水泥安定性造成的影响，通过控制含钒钢渣的比表面积≥400m²/kg，使其能够达到一定的细度、容易水化，解决C₂S、C₃S的含量低造成的水化性能低的问题，使得用含钒钢渣能够生产出合格的钢渣道路水泥。

Description

钢渣道路水泥及其制备方法

技术领域

本发明属于道路材料技术领域，具体涉及一种钢渣道路水泥及其制备方法。

背景技术

目前，钢铁厂在使用钒钛磁铁矿进行冶炼时，为了尽可能的回收钒，一般采用选择还原的原理，采取低温、低硅、低钛的冶炼方法；在半钢冶炼时，又需要采取一些热补偿技术并加入大量的石灰和白云石，使渣中的游离氧化钙和游离氧化镁较高，最终使得钢渣具有CaO含量较高、SiO₂含量低、RO相含量高的特点，此种钢渣被称为含钒钢渣。含钒钢渣按重量配比为CaO为35～45％，SiO₂为10～15％，MgO为9～14％，Al₂O₃为2～5％，Fe₂O₃为20～35％，V₂O₅为0.5～3.0％，P₂O₅为0.5～3.0％。

长期以来，含钒钢渣在建材领域都未得到有效利用，比如攀钢集团每年堆存含钒钢渣的量就达到40万吨以上。发明人通过研究发现，导致这一现象的原因主要有以下几个方面：一是由于含钒钢渣钙、镁含量较高，其中的游离氧化钙和游离氧化镁会对水泥的安定性造成不良影响。二是由于含钒钢渣特殊的高温性能使其活性较差，用作混合材生产水泥时，会导致水泥的强度大幅下降。三是由于含钒钢渣C₂S、C₃S的含量明显低于同碱度钢渣，同时，含钒钢渣中含有0.5～3.0％的V₂O₅与CaO反应形成钒酸钙，它与C₂S、C₃S形成固溶体，进一步减少了C₂S、C₃S的量，使含钒钢渣的水化性能低。

现有技术中提出了一些用钢渣制备水泥熟料或者水泥的方法，但由于本发明所述的含钒钢渣具有不同的钙、镁含量以及高温性能和水化性能，因此，现有技术中都未涉及用含钒钢渣制备水泥熟料或者水泥。例如，公开号为CN1149562A、名称为高强钢渣矿渣水泥的中国专利提出了一种由钢渣、矿渣、硅酸盐水泥熟料和石膏组成的高强度钢渣矿渣水泥及其制造方法，其用到的原料即为普通钢渣，并非含钒钢渣。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用含钒钢渣制备得到的钢渣道路水泥和该水泥的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：钢渣道路水泥，原料包括20～50重量份的含钒钢渣、45～70重量份的水泥熟料和3～10重量份的石膏，其中所述含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计≤3％；将上述原料混合即制得钢渣道路水泥。

其中，所述含钒钢渣的比表面积≥400m²/kg。

本领域技术人员能够理解的是，水泥都满足一定比表面积的要求，本发明优选钢渣道路水泥的比表面积≥400m²/kg。

其中，所述原料还包括1～3重量份的改性剂。

进一步的，所述改性剂按重量配比为纯碱0～100％、元明粉0～100％、泡花碱0～100％、三乙醇胺0～10％，改性剂中纯碱、元明粉和泡花碱不同时为零。

进一步的，所述原料为28～32重量份的含钒钢渣、60～65重量份的水泥熟料、6～8重量份的石膏和1～3重量份的改性剂。

本发明还提供制备上述的钢渣道路水泥的方法，包括如下步骤：

a、处理含钒钢渣使含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计≤3％；

b、将水泥熟料45～70重量份、石膏3～10重量份和步骤a处理后的含钒钢渣20～50重量份混合磨制至比表面积≥400m²/kg时得到钢渣道路水泥。

其中，上述方法步骤a中，处理含钒钢渣使含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计≤3％后，含钒钢渣再经除铁处理，然后研磨至比表面积≥400m²/kg。

其中，上述方法步骤a中，采用热闷工艺或者采用热泼冷却-自然堆存工艺使含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计≤3％。

其中，上述方法步骤b中，将水泥熟料45～70重量份、石膏3～10重量份、改性剂1～3重量份和步骤a处理后的含钒钢渣20～50重量份混合磨制得到钢渣道路水泥；所述改性剂按重量配比为纯碱0～100％、元明粉0～100％、泡花碱0～100％、三乙醇胺0～10％，改性剂中纯碱、元明粉和泡花碱不同时为零。

进一步的，上述方法步骤b中，将水泥熟料60～65重量份、石膏6～8重量份、改性剂1～3重量份和步骤a处理后的含钒钢渣28～32重量份混合磨制得到钢渣道路水泥。

本发明的有益效果是：发明人通过研究发现，将含钒钢渣的游离氧化钙含量控制在≤3％的范围，并且合理控制含钒钢渣的添加量，就可以消除含钒钢渣中游离氧化钙对水泥安定性造成的影响，因此，本发明通过先控制含钒钢渣中的游离氧化钙含量≤3％，从而解决了游离氧化钙会使含钒钢渣制备的水泥的安定性差的问题。本领域技术人员能够理解的是，水泥都满足一定比表面积的要求，通过控制水泥的比表面积从而使得含钒钢渣能够达到一定的细度，使其容易水化，就能解决了C₂S、C₃S的含量低造成的水化性能低的问题，本发明优选钢渣道路水泥的比表面积≥400m²/kg，并且本发明优选先将含钒钢渣单独研磨至比表面积≥400m²/kg，从而充分保证含钒钢渣处于容易水化的粒度范围内。本发明通过解决上述问题使得含钒钢渣能够作为生产钢渣道路水泥的原料，生产的钢渣道路水泥能达到《钢渣道路水泥》(GB 25029-2010)技术要求，并具有较高的抗折强度，较高的耐磨性和低干燥收缩性能。另外，本发明利用钢渣的耐磨性，可以提高加钢渣道路水泥的耐磨性，在对耐磨性有要求的道路水泥中具有更好的效果。通过加入改性剂，能够提高水泥的早期和后期强度，使钢渣道路水泥的性能更好，从而也解决由于含钒钢渣特殊的高温性能导致的水泥强度下降的问题。本发明通过各种手段使得含钒钢渣能够用于生产钢渣道路水泥，并且能够生产出优质的钢渣道路水泥。

具体实施方式

本发明具体实施方式如下：

钢渣道路水泥，原料包括20～50重量份的含钒钢渣、45～70重量份的水泥熟料和3～10重量份的石膏，其中所述含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计≤3％；将上述原料混合即制得钢渣道路水泥。

首先，本发明方法通过控制含钒钢渣游离氧化钙的含量≤3％，从而消除含钒钢渣中游离氧化钙对水泥安定性造成的影响。本领域技术人员能够理解的是，水泥都满足一定比表面积的要求，通过控制水泥的比表面积从而使得含钒钢渣能够达到一定的细度，使其容易水化，就能解决了C₂S、C₃S的含量低造成的水化性能低的问题，本发明优选钢渣道路水泥的比表面积≥400m²/kg。另外，钢渣道路水泥达到一定的比表面积，可以通过将原料混合后磨制得到，也可以将原料分别磨制后再混合。本发明通过上述手段使得含钒钢渣能够作为生产钢渣道路水泥的原料，生产的钢渣道路水泥能达到钢渣道路水泥标准的要求。

优选的，所述含钒钢渣的比表面积≥400m²/kg。由于含钒钢渣易磨性比水泥熟料差，单独将含钒钢渣先控制比表面积≥400m²/kg是为了充分保证含钒钢渣的水化性能，避免水泥原料混合磨制时可能产生的部分含钒钢渣粒度不够细的问题，并且，本发明优选含钒钢渣的比表面积在400～500m²/kg之间，这样能够保证钢渣活性的同时减少磨耗。

优选的，为了提高水泥的早期和后期强度，使钢渣道路水泥的性能更好，本发明优选所述原料还包括1～3重量份的改性剂。

进一步的，为了使本发明的钢渣道路水泥总体性能更好，所述原料为28～32重量份的含钒钢渣、60～65重量份的水泥熟料、6～8重量份的石膏和1～3重量份的改性剂。

优选的，上述方法步骤a中，处理含钒钢渣使含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计≤3％后，含钒钢渣再经除铁处理，然后研磨至比表面积≥400m²/kg。由于含钒钢渣易磨性比水泥熟料差，单独将含钒钢渣先控制比表面积≥400m²/kg是为了充分保证含钒钢渣的水化性能，避免水泥原料混合磨制时可能产生的部分含钒钢渣粒度不够细的问题，并且单独研磨后再与其他原料混磨与直接将所有原料混合磨制相比能够减少磨耗。另外，含钒钢渣比表面积过低时钢渣活性较差，过高时由于钢渣难磨使得能耗较高，因此，优选含钒钢渣经除铁处理后经研磨使含钒钢渣的比表面积在400～500m²/kg之间。另外，经除铁处理是使含钒钢渣中金属铁含量按重量百分比计≤1％，一方面是有利于回收金属铁，另一方面是有利于制备得到的水泥性能。

本发明方法可以采用任何的方式将含钒钢渣中游离氧化钙含量降至3％以下，如盘泼法、风淬法、水淬法等。本发明方法步骤a中，优选采用热闷工艺或者采用热泼冷却-自然堆存工艺使含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计≤3％。其中，热闷是指利用高温液态钢渣的显热在较为封闭的环境中洒水使其在物理力学作用和游离氧化钙的水解作用下促使钢渣粉化和消解游离氧化钙，热闷过程中钢渣温度较高。热泼是指用有限的水在开放式的环境中向钢渣喷洒、使其在温度和应力的作用下粉化；热泼过程游离氧化钙水解作用不如热闷明显，钢渣温度也低于热闷过程。

优选的，上述方法步骤b中，将水泥熟料45～70重量份、石膏3～10重量份、改性剂1～3重量份和步骤a处理后的含钒钢渣20～50重量份混合磨制得到钢渣道路水泥；所述改性剂按重量配比为纯碱0～100％、元明粉0～100％、泡花碱0～100％、三乙醇胺0～10％，改性剂中纯碱、元明粉和泡花碱不同时为零。

进一步的，步骤b中，将水泥熟料60～65重量份、石膏6～8重量份、改性剂1～3重量份和步骤a处理后的含钒钢渣28～32重量份混合磨制得到钢渣道路水泥。

下面通过实施例对本发明作进一步说明。实施例中用到的未经处理的含钒钢渣的组成为：CaO为38.67％，MgO为12.39％，SiO₂为11.15％，Fe₂O₃为25.55％，Al₂O₃为2.83％，V₂O₅为1.41％，P₂O₅为1.56％；其碱度系数为3.04，游离氧化钙含量为9.65％。用到的市售水泥熟料的28d强度为60MPa。用到的市售石膏的硫酸钙含量为85％。

实施例一

含钒钢渣经过热闷工艺处理后，其游离氧化钙含量为1.93％。将处理后的含钒钢渣35重量份，水泥熟料60重量份，石膏5重量份混合后磨制得到钢渣道路水泥，钢渣道路水泥的比表面积为405m²/kg。

制备得到的钢渣道路水泥的性能详见表1。

表1实施例一钢渣道路水泥性能表

实施例二

含钒钢渣经过热焖工艺处理，再经磁选、筛分、磨制成的含钒钢渣的基本指标为：比表面积409m²/kg，金属铁含量＜0.5％，游离氧化钙含量为1.93％。

将处理后的含钒钢渣粉30重量份、水泥熟料65.5重量份，石膏3.5重量份，改性剂1重量份混合磨制得到钢渣道路水泥，钢渣道路水泥的比表面积为415m²/kg。其中改性剂的组成为纯碱80％，元明粉15％，泡花碱5％。

制备得到的钢渣道路水泥的性能详见表2。

表2实施例二钢渣道路水泥性能表

实施例三

将处理后的含钒钢渣粉50重量份、水泥熟料40重量份，石膏7重量份，改性剂3重量份混合磨制得到钢渣道路水泥，钢渣道路水泥的比表面积为412m²/kg。其中改性剂的组成为元明粉15％，泡花碱94.5％，三乙醇胺0.5％。

制备得到的钢渣道路水泥的性能详见表3。

表3实施例三钢渣道路水泥性能表

实施例四

含钒钢渣经过热泼工艺处理，再经自然堆存陈化3个月，再经磁选、筛分、磨制成的含钒钢渣粉的基本指标为：比表面积435m²/kg，金属铁含量＜0.5％，游离氧化钙含量为2.85％。

将处理后的含钒钢渣粉30重量份、水泥熟料61重量份，石膏7重量份，改性剂2重量份混合磨制得到钢渣道路水泥，钢渣道路水泥的比表面积为418m²/kg。其中改性剂的组成为纯碱80％，元明粉15％，泡花碱5％。

制备得到的钢渣道路水泥的性能详见表4。

表4实施例四钢渣道路水泥性能表

实施例五

将处理后的含钒钢渣粉40重量份、水泥熟料50重量份，石膏7重量份，改性剂3重量份混合磨制得到钢渣道路水泥，其中改性剂的组成为元明粉15％，泡花碱80％，三乙醇胺5％。

制备得到的钢渣道路水泥的性能详见表5。

表5实施例五钢渣道路水泥性能表

通过实施例表明，本发明通过控制含钒钢渣游离氧化钙的含量≤3％和含钒钢渣的比表面积，使得含钒钢渣能够作为生产钢渣道路水泥的原料，并且生产的钢渣道路水泥能达到钢渣道路水泥标准的要求。另外，本发明通过先将含钒钢渣进行研磨、控制原料配比，添加改性剂的措施，使得本发明生产得到的钢渣道路水泥性能更好。

Claims

1.钢渣道路水泥，其特征在于原料包括20～50重量份的含钒钢渣、45～70重量份的水泥熟料和3～10重量份的石膏，其中所述含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计≤3％；将上述原料混合即制得钢渣道路水泥。

2.根据权利要求1所述的钢渣道路水泥，其特征在于：所述含钒钢渣的比表面积≥400m²/kg。

3.根据权利要求1或2所述的钢渣道路水泥，其特征在于：所述原料还包括1～3重量份的改性剂。

4.根据权利要求3所述的钢渣道路水泥，其特征在于：所述改性剂按重量配比为纯碱0～100％、元明粉0～100％、泡花碱0～100％、三乙醇胺0～10％，改性剂中纯碱、元明粉和泡花碱不同时为零。

5.根据权利要求4所述的钢渣道路水泥，其特征在于：所述原料为28～32重量份的含钒钢渣、60～65重量份的水泥熟料、6～8重量份的石膏和1～3重量份的改性剂。

6.制备钢渣道路水泥的方法，其特征在于包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备钢渣道路水泥的方法，其特征在于：步骤a中，处理含钒钢渣使含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计≤3％后，含钒钢渣再经除铁处理，然后研磨至比表面积≥400m²/kg。

8.根据权利要求6或7所述的制备钢渣道路水泥的方法，其特征在于：步骤a中，采用热闷工艺或者采用热泼冷却-自然堆存工艺使含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计≤3％。

9.根据权利要求6或7所述的制备钢渣道路水泥的方法，其特征在于：步骤b中，将水泥熟料45～70重量份、石膏3～10重量份、改性剂1～3重量份和步骤a处理后的含钒钢渣20～50重量份混合磨制得到钢渣道路水泥；所述改性剂按重量配比为纯碱0～100％、元明粉0～100％、泡花碱0～100％、三乙醇胺0～10％，改性剂中纯碱、元明粉和泡花碱不同时为零。

10.根据权利要求9所述的制备钢渣道路水泥的方法，其特征在于：步骤b中，将水泥熟料60～65重量份、石膏6～8重量份、改性剂1～3重量份和步骤a处理后的含钒钢渣28～32重量份混合磨制得到钢渣道路水泥。