CN102584040B - 钢渣砌筑水泥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用含钒钢渣制备得到的钢渣砌筑水泥和该水泥的制备方法,属于建材技术领域。钢渣砌筑水泥,由水泥熟料20~50重量份、电厂炉渣15~40重量份、外加剂3~15重量份和含钒钢渣30~60重量份混合制得;所述含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计≤3%;所述外加剂按重量配比组成为:石膏50~100%、三乙醇胺0~10%和元明粉0~50%。本发明通过控制含钒钢渣中游离氧化钙含量、控制含钒钢渣比表面积以及含钒钢渣、电厂炉渣和外加剂混合比例,使得用含钒钢渣和电厂炉渣制得的水泥能够达到《钢渣砌筑水泥》(JC/T 1090-2008)中对水泥性能的要求。
Description
技术领域
本发明属于建材技术领域,具体涉及一种钢渣砌筑水泥和该水泥的制备方法。
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。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。
电厂炉渣是燃煤火力发电厂煤燃烧的残余物,由于含有部分未燃尽的碳,使得电厂炉渣的碳含量达通常在8%以上,碳会吸附水分,使水泥的需水量增加,对水泥性能不利。因此,大部分的电厂炉渣都未得到有效利用,例如攀枝花的电厂炉渣目前堆存储量已达800万吨以上。电厂炉渣按重量配比为:SiO245~55%,Al2O325~35%,CaO3~10%,MgO1~5%,Fe2O33~10%,烧失量为8~10%。
含钒钢渣和电厂炉渣这两种固体废弃物在攀枝花每年排放总量在100万吨以上,由此带来严重的经济压力和环保问题。公开号为CN1844026A,发明名称为一种新型砌筑水泥的中国专利公开了一种用钢渣和其它工业废弃物制备的砌筑水泥,但是所述钢渣并非钒钛磁铁矿冶炼得到的含钒钢渣,钢渣也没有作为主要的原材料,并且该专利中也未提到用电厂炉渣作为钢渣砌筑水泥的原料。
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和电厂炉渣制备得到的钢渣砌筑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:钢渣砌筑水泥,由水泥熟料20~50重量份、电厂炉渣15~40重量份、外加剂3~15重量份和含钒钢渣30~60重量份混合制得;所述含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计≤3%;所述外加剂按重量配比组成为:石膏50~100%、三乙醇胺0~10%和元明粉0~50%。
其中,所述含钒钢渣的比表面积≥350m2/kg。
进一步的,钢渣砌筑水泥的比表面积≥350m2/kg。
其中,上述钢渣砌筑水泥由水泥熟料30~40重量份、电厂炉渣20~30重量份、外加剂5~10重量份和含钒钢渣40~50重量份混合制得。
本发明还提供制备上述钢渣砌筑水泥的方法,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20~50重量份、电厂炉渣15~40重量份、外加剂3~15重量份和步骤a处理后的含钒钢渣30~60重量份混合磨制至比表面积≥350m2/kg时得到钢渣砌筑水泥;
其中,外加剂按重量配比组成为:石膏50~100%、三乙醇胺0~10%和元明粉0~50%。
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≥350m2/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-自然堆存的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30~40重量份、电厂炉渣20~30重量份、外加剂5~10重量份和步骤a处理后的含钒钢渣40~50重量份混合磨制得到钢渣砌筑水泥。
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,本发明方法通过先控制含钒钢渣的游离氧化钙含量≤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。另外,本领域技术人员可以理解的是,水泥的比表面积都要达到一定的要求,使得含钒钢渣能够达到一定的细度,使其更容易水化,解决了C2S、C3S的含量低造成的水化性能低的问题,本发明优选控制水泥的比表面积≥350m2/kg,并且本发明还优选先将含钒钢渣单独控制比表面积≥350m2/kg,保证含钒钢渣处于容易水化的粒度范围内。电厂炉渣的活性比含钒钢渣更好,在外加剂的作用下,能够使电厂炉渣和含钒钢渣起到良好的互补作用,弥补含钒钢渣活性不足的问题,提高水泥性能;针对钢渣游离氧化钙含量高和电厂炉渣碳含量高的劣势,混合掺入后可以同时降低混合物中的游离氧化钙和碳含量,同时,炉渣中的活性SiO2和活性Al2O3可以与含钒钢渣中的CaO生成水化硅酸钙,进一步增强混合物的活性。本发明通过控制含钒钢渣中游离氧化钙含量、控制含钒钢渣的比表面积以及将含钒钢渣、电厂炉渣和外加剂按比例混合使用的技术方案,使得可以将含钒钢渣和电厂炉渣作为钢渣砌筑水泥的原料,使得制得的水泥能够达到《钢渣砌筑水泥》(JC/T 1090-2008)中规定的技术要求,具有质量优、经济性好、节能环保的特点。
具体实施方式
本发明具体实施方式如下:
钢渣砌筑水泥,由水泥熟料20~50重量份、电厂炉渣15~40重量份、外加剂3~15重量份和含钒钢渣30~60重量份混合制得;所述含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计≤3%;所述外加剂按重量配比组成为:石膏50~100%、三乙醇胺0~10%和元明粉0~50%。
本发明通过控制含钒钢渣中游离氧化钙含量≤3%和将含钒钢渣、电厂炉渣和外加剂按比例混合使用,另外,本领域技术人员可以理解的是钢渣道路水泥的比表面积也达到一定的要求,使得可以将含钒钢渣和电厂炉渣作为钢渣砌筑水泥的原料,并且制得的水泥能够达到《钢渣砌筑水泥》(JC/T 1090-2008)中对钢渣砌筑水泥性能的要求。
优选的,所述含钒钢渣的比表面积≥350m2/kg。
进一步的,为了使水泥的性能更好,优选钢渣砌筑水泥的比表面积≥350m2/kg。
优选的,为了使本发明制备的钢渣砌筑水泥在充分利用含钒钢渣和电厂炉渣的基础上使总体性能更好,上述钢渣砌筑水泥由水泥熟料30~40重量份、电厂炉渣20~30重量份、外加剂5~10重量份和含钒钢渣40~50重量份混合制得。
本发明还提供制备上述钢渣砌筑水泥的方法,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20~50重量份、电厂炉渣15~40重量份、外加剂3~15重量份和步骤a处理后的含钒钢渣30~60重量份混合磨制至比表面积≥350m2/kg时得到钢渣砌筑水泥;
其中,外加剂按重量配比组成为:石膏50~100%、三乙醇胺0~10%和元明粉0~50%。
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≥350m2/kg。由于含钒钢渣易磨性比其他原料差,单独将含钒钢渣先研磨至比表面积≥350m2/kg是为了充分保证含钒钢渣的水化性能,避免水泥原料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混磨能够减少磨耗。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350~450m2/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-自然堆存的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30~40重量份、电厂炉渣20~30重量份、外加剂5~10重量份和步骤a处理后的含钒钢渣40~50重量份混合磨制得到钢渣砌筑水泥。
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%。用到的电厂炉渣的组成为:SiO251.0%,Al2O326.1%,CaO为6.5%,MgO3.0%,Fe2O36.0%,碳含量为8.9%。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411m2/kg,金属铁含量0.5%,游离氧化钙含量为2.45%。
将处理后的含钒钢渣40重量份,电厂炉渣30重量份,水泥熟料25重量份,改性剂5重量份混合后磨制得到钢渣砌筑水泥,钢渣砌筑水泥的比表面积为365m2/kg。其中,改性剂按重量配比成分为:石膏90%,三乙醇胺10%。
制备得到的钢渣砌筑水泥的性能详见表1。
表1实施例一钢渣砌筑水泥性能表
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411m2/kg,金属铁含量0.5%,游离氧化钙含量为2.45%。
将处理后的含钒钢渣50重量份,电厂炉渣20重量份,水泥熟料20重量份,改性剂10重量份混合后磨制得到钢渣砌筑水泥,钢渣砌筑水泥的比表面积为370m2/kg。其中,改性剂按重量配比成分为:石膏85%,三乙醇胺5%,元明粉10%。
制备得到的钢渣砌筑水泥的性能详见表2。
表2实施例二钢渣砌筑水泥性能表
实施例三
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411m2/kg,金属铁含量0.8%,游离氧化钙含量为2.8%。
将处理后的含钒钢渣45重量份,电厂炉渣35重量份,水泥熟料35重量份,改性剂5重量份混合后磨制得到钢渣砌筑水泥,钢渣砌筑水泥的比表面积为361m2/kg。其中,改性剂按重量配比成分为:石膏90%,三乙醇胺10%。
制备得到的钢渣砌筑水泥的性能详见表3。
表3实施例三钢渣砌筑水泥性能表
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411m2/kg,金属铁含量0.8%,游离氧化钙含量为2.8%。
将处理后的含钒钢渣35重量份,电厂炉渣15重量份,水泥熟料45重量份,改性剂5重量份混合后磨制得到钢渣砌筑水泥,钢渣砌筑水泥的比表面积为361m2/kg。其中,改性剂按重量配比成分为:石膏85%,元明粉10%,三乙醇胺5%。
制备得到的钢渣砌筑水泥的性能详见表4。
表4实施例四钢渣砌筑水泥性能表
通过实施例表明,本发明通过控制含钒钢渣中游离氧化钙含量≤3%、控制含钒钢渣的比表面积以及将含钒钢渣、电厂炉渣和外加剂按比例混合使用的技术方案,使得可以将含钒钢渣和电厂炉渣作为钢渣砌筑水泥的原料,并且制得的水泥能够达到《钢渣砌筑水泥》(JC/T1090-2008)中对钢渣砌筑水泥性能的要求。另外,本发明通过先将含钒钢渣进行研磨、控制原料配比的措施,使得本发明生产得到的钢渣道路水泥性能更好。
Claims (6)
1.钢渣砌筑水泥,其特征在于由水泥熟料20~50重量份、电厂炉渣15~40重量份、外加剂3~15重量份和含钒钢渣30~60重量份混合制得;所述含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计≤3%;所述外加剂按重量配比组成为:石膏50~100%、三乙醇胺0~10%和元明粉0~50%;所述含钒钢渣的比表面积≥350m2/kg。
2.根据权利要求1所述的钢渣砌筑水泥,其特征在于:钢渣砌筑水泥的比表面积≥350m2/kg。
3.根据权利要求1或2所述的钢渣砌筑水泥,其特征在于:由水泥熟料30~40重量份、电厂炉渣20~30重量份、外加剂5~10重量份和含钒钢渣40~50重量份混合制得。
4.制备钢渣砌筑水泥的方法,其特征在于包括如下步骤:
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20~50重量份、电厂炉渣15~40重量份、外加剂3~15重量份和步骤a处理后的含钒钢渣30~60重量份混合磨制至比表面积≥350m2/kg时得到钢渣砌筑水泥;
其中,外加剂按重量配比组成为:石膏50~100%、三乙醇胺0~10%和元明粉0~50%;
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≥350m2/kg。
5.根据权利要求4所述的制备钢渣砌筑水泥的方法,其特征在于:步骤a中,采用热闷工艺或者采用热泼冷却—自然堆存的工艺使含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计≤3%。
6.根据权利要求4所述的制备钢渣砌筑水泥的方法,其特征在于:步骤b中,将水泥熟料30~40重量份、电厂炉渣20~30重量份、外加剂5~10重量份和步骤a处理后的含钒钢渣40~50重量份混合磨制得到钢渣砌筑水泥。
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