CN104478269A - 一种超细矿渣粉及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于固废资源综合利用领域,特别涉及一种超细矿渣粉及其制备方法和应用,本发明是将立磨粉磨与两道分选工艺相结合,立磨后的矿渣预磨料经过第一道分级处理,分选出比表面积为符合要求的矿粉并收集,不符合矿渣粗粉落进入立磨机中粉磨。符合要求的矿粉通过第二道分级处理,分选出粒径≤20μm的矿粉,这样就避免了过粉磨的现象发生,降低了能耗和成本。本发明制得的矿粉有更高的活性,可作为一种矿物掺合料应用于混凝土中,可以降低混凝土及其制品的成本,增加混凝土强度,提高混凝土的耐久性,而且还可应用在管片和管桩的生产中,掺入超细矿粉后可适当降低胶凝材料的掺入量,进而达到节约能源和降本增效的目的。
Description
技术领域
本发明属于固废资源综合利用领域,特别涉及一种超细矿渣粉及其制备方法和应用。
背景技术
粒化高炉矿渣是在高炉冶炼生铁时,以硅铝酸盐为主要成分的熔融物,经淬冷成粒后,具有潜在水硬性的材料,简称矿渣,其主要化学成分为SiO2、Al2O3和CaO等,通过不同的生产工艺对矿渣进行加工可得到不同的矿粉系列产品,根据活性、颗粒粒径大小、粒度分布不同,产品也应用于不同的建筑领域。经研究发现通过一定加工工艺可生产出活性较高的超细矿粉,该超细矿粉可作为掺合料用于混凝土预制构件中,可以提高预制构件的早期强度,使预制构件快速达到脱模强度,加快模具周转率,简化预制构件制作操作工艺,降低能源消耗,从而降低预制构件的生产成本。
现有的矿渣粉的细磨工艺中采用立磨的粉磨方式比较普遍,但是矿渣的粒径偏粗,影响了矿粉的活性。为了最求高表面积的矿渣细粉,在粉磨过程中往往会存在过粉磨的现象,造成能耗高,粉磨设备磨损厉害,从而增加了制备成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种超细矿渣粉,该超细矿粉具有更高的细度,粒径≤20μm,且具有更高的活性,可作为一种矿物掺合料应用于混凝土中,可以降低混凝土及其制品的成本,增加混凝土强度,提高其耐久性。
本发明的另一个目的是提供一种超细矿渣粉的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
(1)、将粒化高炉矿渣进行干燥,然后通过皮带机输送到原料库;
(2)、原料库中的矿渣经皮带秤计量后通过皮带机输送到立磨机中进行粉磨,得到矿渣预磨料,在粉磨的同时通入热风将预磨料烘干;
(3)、矿渣预磨料在负压的作用下通过气力输送到1#选粉机进行分级处理,分选出比表面积为400-450m2/kg的矿粉,通过1#收尘袋进行收集并进入中转库;比表面积小于400m2/kg的矿渣粗粉落到立磨机的磨盘底部进入外循环,通过斗式提升机将矿渣粗粉提升至立磨机顶部重新进入立磨机中进行粉磨;
(4)、重复步骤(3);
(5)、中转库中的矿粉在负压作用下,通过风力输送到2#选粉机进行分级处理,分选出粒径≤20μm的矿粉为超细矿渣粉,通过2#袋收尘进行收集并进入成品库;粒径>20μm的矿粉进入粗粉库。
所述步骤(1)中,将粒化高炉矿渣进行干燥,使其含水率为5%-12%。将粒化高炉矿渣的含水率控制在5%-12%,有利于物料在立磨磨盘上形成稳定的料层,提高研磨效率,防止因物料过干或过湿造成料层不稳引起立磨震动过大。
所述步骤(2)中,通入热风,这样的控制工艺条件,有利于在确保合格矿渣粉及时被热风输送到分选机的同时对矿渣粉进行烘干。
所述步骤(5)中,2#选粉机的转速为500-900rpm。这样的控制工艺条件,有利于根据不同需求通过调整选粉机转速生产不同的产品。
通过上述步骤可制备得到粒径≤20μm的超细矿渣粉。
所述超细矿渣粉可应用于地铁管片的生产,其生产方法包括如下步骤:
A、将超细矿渣粉与地铁管片用混凝土原料搅拌混合,然后在管片钢筋笼胎模中进行成型;所述超细矿渣粉添加比例为混凝土原料总重量的1.5-7%,所述超细矿渣粉添加比例为混凝土原料中的胶凝材料的10%-40%。
B、将成型好的地铁管片与模具一同送入蒸养室进行常压蒸养,蒸养时间为6-10小时,其中升温速度为10-15℃,升温时间为2-4小时;恒温温度为50-60℃,恒温1-3h;降温速度为15-20℃,降温时间为1.5-3小时;控制常压蒸养的时间和温度,有利于保证管片的强度的同时,控制温度升温和降温的速度,减少由于温度变化过快产生的裂纹。
C、蒸养完毕后脱模,脱模后产品送入成品库。
所述超细矿渣粉应用于管桩的生产,其生产方法包括如下步骤:
a、将超细矿渣粉与管桩用混凝土原料按照重量比为1:10-20的比例搅拌、混合,形成管桩原料;所述超细矿渣粉添加比例为管桩用混凝土原料中的胶凝材料的10%-40%;
b、将管桩原料在布好钢筋的管桩模具中进行布料、合模、张拉、离心成型;
c、将成型好的管桩与模具一同送入蒸养室进行常压蒸养,蒸养时间为6-10小时,其中升温速度为10-15℃,升温时间为2.5-4小时;恒温温度为75-85℃,恒温3-5h;降温速度为15-20℃,降温时间为2-4小时;控制常压蒸养的时间和温度,有利于避免温度变化引起管桩自身收缩导致的裂纹。
d、蒸养时间完成后进行脱模,脱模后产品送入成品库。
本发明的有益效果是:
1、本发明所制备的超细矿渣粉具有更高的细度,粒径≤20μm,其具有更高的活性,可作为一种矿物掺合料应用于混凝土中,可以降低混凝土及其制品的成本,增加混凝土强度,提高混凝土的耐久性。
2、所述超细矿渣粉的生产制备方法,将立磨粉磨与两道分选工艺相结合,一方面能够使矿渣中易于粉磨的矿粉迅速被分选出来,减少过粉磨,另一方面有效避免因矿渣中坚硬难磨的颗粒过粉磨造成能耗升高和设备磨耗增加,从而降低生产成本。而经过两道分选工艺,使产品质量更便于控制,从而提高了产品的品质。
3、本发明所制备的超细矿渣粉可应用于地铁管片的生产,掺入超细矿粉后可以有效降低管片达到脱模要求所需的蒸养时间,提高模具周转效率,降低能源消耗,从而降低管片生产成本。
4、本发明所制备的超细矿渣粉可应用于管桩的生产,掺入超细矿粉后,管桩可以实现免压蒸养工艺,使管桩生产过程中从两次蒸养简化为一次蒸养,简化了管桩生产工艺流程,降低管桩生产的操作难度。另外,管桩生产过程中采用免压蒸养护的方式可以有效的节约能源消耗,减少度自然资源的消耗和对环境的污染,对环境保护有重要的意义。
5、本发明制备的超细矿渣粉具有非常高的活性,在生产管片和管桩中, 掺入超细矿粉后可适当降低胶凝材料的掺入量,进而达到节约能源和降本增效的目的。
附图说明
图1为实施例1-实施例3的超细矿渣粉的生产工艺流程。
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:
(1)、将含水率为5%的粒化高炉矿渣通过皮带机输送到原料库;
(2)、将原料库中的矿渣通过计量输送设备输送到立磨机中进行预粉磨,在粉磨的同时通入热风;
(3)、将预粉磨的预磨料在负压的作用下通过气力输送设备输送到1#选粉机进行分级,分选出比表面积为450m2/kg的矿粉,通过1#收尘袋进行收集并进入中转库;
(4)、比表面积小于450m2/kg矿渣粗粉落到立磨机的磨盘底部进入外循环,通过斗式提升机将矿渣粗粉提升至立磨机顶部重新进入立磨机中进行粉磨。
(5)、将中转库中的表面积为450m2/kg的矿粉在负压作用下通过气力输送设备输送到2#选粉机,分选出粒径为5μm的粉体,通过2#袋收尘进行收集并进入成品库,即为超细矿渣粉,具体如图1所示。
按照GB/T18046《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》对本实施例中生产的超细矿粉(标记为超细矿粉A)进行检测,并与S95对比结果见表1。
表1
从表1中可以看出本发明的超细矿粉A烧失量、密度、含水率、SO3、氯离子含量均符合GB/T18046规定,活性方面,在相同龄期下,超细矿粉A的活性要远高于S95的活性,特别是早期活性S95矿粉3d、7d的活性分别为72%、92%,而超细矿粉A的3d、7d的活性则为128%、134%,另外,其28d活性也达到了118%。
本实施例中先将矿渣预粉磨至比表面积为450m2/kg,然后进入2#选粉机进行分选,此工艺可以有效避免已经小于5μm的粉料出现过粉磨,节约能耗。另外在经过2#选粉机分选后不符合要求的粒度较粗的粉料的易磨性较差,粉磨该部分物料所需能耗和磨机的磨损要远高于矿渣,因此将其作为另外一种产品而不是重新回磨机粉磨可以避免过度粉磨该部分物料导致能耗和磨机磨损升高。
实施例2
(1)、将含水率为12%的粒化高炉矿渣通过皮带机输送到原料库;
(2)、将原料库中的矿渣通过计量输送设备输送到立磨机中进行预粉磨,在粉磨的同时通入热风;
(3)、将预粉磨的预磨料在负压的作用下通过气力输送设备输送到1#选粉机进行分级,分选出比表面积为430m2/kg的矿粉,通过1#收尘袋进行收集并进入中转库;
(4)、比表面积小于430m2/kg矿渣粗粉落到立磨机的磨盘底部进入外循环,通过斗式提升机将矿渣粗粉提升至立磨机顶部重新进入立磨机中进行粉磨。
(5)、将中转库中的表面积为430m2/kg的矿粉在负压作用下通过气力输送设备输送到2#选粉机,分选出粒径为10μm的粉体通过2#收尘袋进行收集并进入成品库,即为超细矿渣粉,具体如图1所示。
按照GB/T18046《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》对本实施例中生产的超细矿粉(标记为超细矿粉B)进行检测,并与S95对比结果见表2。
表2
从表2中可以看出本发明的超细矿粉B烧失量、密度、含水率、SO3、氯离子含量均符合GB/T18046规定,活性方面,在相同龄期下,超细矿粉B的活性要远高于S95的活性,特别是早期活性S95矿粉3d、7d的活性分别为72%、92%,而超细矿粉A的3d、7d的活性则为121%、130%,另外,其28d活性也达到了122%。
实施例3
(1)、将含水率为9%的粒化高炉矿渣通过皮带机输送到原料库;
(2)、将原料库中的矿渣通过计量输送设备输送到立磨机中进行预粉磨,在粉磨的同时通入热风;
(3)、将预粉磨的预磨料在负压的作用下通过气力输送设备输送到1#选粉机进行分级,分选出比表面积为400m2/kg的矿粉,通过1#收尘袋进行收集并进入中转库;
(4)、比表面积小于400m2/kg矿渣粗粉落到立磨机的磨盘底部进入外循环,通过斗式提升机将矿渣粗粉提升至立磨机顶部重新进入立磨机中进行粉磨。
(5)、将中转库中的表面积为400m2/kg的矿粉在负压作用下通过气力输送设备输送到2#选粉机,分选出粒径为20μm的粉体通过2#收尘袋进行收集并进入成品库,即为超细矿渣粉,具体如图1所示。
按照GB/T18046《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》对本实施例中生产的超细矿粉(标记为超细矿粉C)进行检测,并与S95对比结果见表3。
表3
从表1中可以看出本发明的超细矿粉C烧失量、密度、含水率、SO3、氯离子含量均符合GB/T18046规定,活性方面,在相同龄期下,超细矿粉A的活性要远高于S95的活性,特别是早期活性S95矿粉3d、7d的活性分别为72%、92%,而超细矿粉A的3d、7d的活性则为95%、112%,另外,其28d活性也达到了124%。
实施例4
a、采用上述生产的超细矿粉A,替代10%的胶凝材料,配置地铁管片混凝土,具体配比见表4。
表4
Kg
序列 | P·O42.5水泥 | 超细矿粉A | 粉煤灰 | 水 | 黄砂 | 石子 | 减水剂 |
1 | 344 | 0 | 96 | 150 | 691 | 1104 | 3.1 |
2 | 300 | 44 | 96 | 150 | 691 | 1104 | 3.1 |
b、将混凝土原料按上述配比拌合后在管片钢筋笼胎模进行成型;
c、将成型好的地铁管片与模具一同送入蒸养室,蒸养方式为常压蒸养,蒸养时间为8h,其中升温时间3h,升温温度为10-15℃,恒温3h,恒温温度控制在60±5℃,降温时间为2h,降温温度为15-20℃;
d、蒸养时间完成后进行脱模,脱模后产品送入成品堆场。
表5为掺入超细矿粉A后地铁管片跟踪测试结果。从表中可以看出,掺入超细矿粉A的混凝土强度和耐久性(电通量、氯离子系数)均优于未掺超细矿粉的管片混凝土。
表5
实施例5
a、采用上述生产的超细矿粉B,替代20%的胶凝材料,配置地铁管片混凝土,具体配比见表6。
表6
Kg
序列 | P·O42.5水泥 | 超细矿粉A | 粉煤灰 | 水 | 黄砂 | 石子 | 减水剂 |
1 | 344 | 0 | 96 | 150 | 691 | 1104 | 3.1 |
2 | 256 | 88 | 96 | 150 | 691 | 1104 | 3.1 |
b、将混凝土原料按上述配比拌合后在管片钢筋笼胎模进行成型;
c、将成型好的地铁管片与模具一同送入蒸养室,蒸养方式为常压蒸养,蒸养时间为7h,其中升温时间2.5h,升温温度为10-15℃,恒温2.5h,恒温温度控制在60±5℃,降温时间为2h,降温温度为15-20℃;
d、蒸养时间完成后进行脱模,脱模后产品送入成品堆场。
表7为掺入超细矿粉B后地铁管片跟踪测试结果。从表中可以看出,掺入超细矿粉B的混凝土强度和耐久性(电通量、氯离子系数)均优于未掺超细矿粉的管片混凝土。
表7
实施例6
a、采用上述生产的超细矿粉C替代30%的胶凝材料,配置地铁管片混凝土,具体配比见表8。
表8
Kg
序列 | P·O42.5水泥 | 超细矿粉A | 粉煤灰 | 水 | 黄砂 | 石子 | 减水剂 |
1 | 344 | 0 | 96 | 150 | 691 | 1104 | 3.1 |
2 | 212 | 132 | 96 | 150 | 691 | 1104 | 3.1 |
b、将混凝土原料按上述配比拌合后在管片钢筋笼胎模进行成型;
c、将成型好的地铁管片与模具一同送入蒸养室,蒸养方式为常压蒸养,蒸养时间为10h,其中升温时间3h,升温温度为10-15℃,恒温5h,恒温温度控制在60±5℃,降温时间为2h,降温温度为15-20℃;
d、蒸养时间完成后进行脱模,脱模后产品送入成品堆场。
表9为掺入超细矿粉C后地铁管片跟踪测试结果。从表中可以看出,掺入超细矿粉C的混凝土强度和耐久性(电通量、氯离子系数)均优于未掺超细矿粉的管片混凝土。
表9
实施例7
a、采用上述生产的超细矿粉B,替代30%的胶凝材料,配置管桩混凝土,具体配比见表10。
表10
Kg
序列 | P·Ⅱ52.5水泥 | 超细矿粉B | 水 | 黄砂 | 石子 | 减水剂 |
1 | 470 | 0 | 127 | 651 | 1235 | 9.03 |
2 | 329 | 141 | 127 | 651 | 1235 | 9.03 |
b、将混凝土原料按上述配比拌合后在管片钢筋笼胎模进行布料、合模、张拉、离心成型;
c、将成型好的地铁管片与模具一同送入蒸养室,蒸养方式为常压蒸养,蒸养时间为10h,其中升温时间3h,升温温度为10-15℃;恒温5h,恒温温度控制在80±5℃;降温时间为2h,降温温度为15-20℃;
d、蒸养时间完成后进行脱模,脱模后产品送入成品堆场。
表11为掺入超细矿粉B后地铁管片跟踪测试结果。从结果中可以看出, 在相同的养护条件下,加入超细矿粉后混凝土各龄期强度均高于不掺超细矿粉的混凝土的强度。
表11
实施例8
a、采用上述生产的超细矿粉C,替代40%的胶凝材料,配置管桩混凝土,具体配比见表12。
表12
Kg
序列 | P·Ⅱ52.5水泥 | 超细矿粉B | 水 | 黄砂 | 石子 | 减水剂 |
1 | 485 | 0 | 132 | 655 | 1231 | 9.08 |
2 | 291 | 194 | 132 | 655 | 1231 | 9.08 |
b、将混凝土原料按上述配比拌合后在管片钢筋笼胎模进行布料、合模、张拉、离心成型;
c、将成型好的地铁管片与模具一同送入蒸养室,蒸养方式为常压蒸养,蒸养时间为9h,其中升温时间2.5h,升温温度为10-15℃;恒温4.5h,恒温温度控制在80±5℃;降温时间为2h,降温温度为15-20℃;
d、蒸养时间完成后进行脱模,脱模后产品送入成品堆场。
表13为掺入超细矿粉C后地铁管片跟踪测试结果。从结果中可以看出,在相同的养护条件下,加入超细矿粉后混凝土各龄期强度均高于不掺超细矿粉的混凝土的强度。
表13
以上所述为本发明的较佳实施例而已,但本发明不应该局限于该实施例所 公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改,都落入本发明保护的范围。
Claims (6)
1.一种超细矿渣粉的制备方法,其步骤包括:
(1)、将粒化高炉矿渣进行干燥,然后通过皮带机输送到原料库;
(2)、原料库中的矿渣经皮带秤计量后通过皮带机输送到立磨机中进行粉磨,得到矿渣预磨料,在粉磨的同时通入热风将预磨料烘干;
(3)、矿渣预磨料在负压的作用下通过气力输送到1#选粉机进行分级处理,分选出比表面积为400-450m2/kg的矿粉,通过1#收尘袋进行收集并进入中转库;比表面积小于400m2/kg的矿渣粗粉落到立磨机的磨盘底部进入外循环,通过斗式提升机将矿渣粗粉提升至立磨机顶部重新进入立磨机中进行粉磨;
(4)、重复步骤(3);
(5)、中转库中的矿粉在负压作用下,通过风力输送到2#选粉机进行分级处理,分选出粒径≤20μm的矿粉为超细矿渣粉,通过2#收尘袋进行收集并进入成品库;粒径>20μm的矿粉进入粗粉库。
2.根据权利要求1所述的超细矿渣粉的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,将粒化高炉矿渣进行干燥,使其含水率为5%-12%。
3.根据权利要求1所述的超细矿渣粉的制备方法,其特征在于:所述步骤(5)中,2#选粉机的转速为500-900rpm。
4.一种超细矿渣粉,其特征在于,通过权利要求1~3任一项所述的方法制备。
5.根据权利要求4所述的超细矿渣粉,其特征在于:该超细矿渣粉应用于地铁管片的生产,其生产方法包括如下步骤:
A、将超细矿渣粉与地铁管片用混凝土原料搅拌混合,然后在管片钢筋笼胎模中进行成型;所述超细矿渣粉添加比例为混凝土原料总重量的1.5-7%,所述超细矿渣粉添加比例为混凝土原料中的胶凝材料的10%-40%;
B、将成型好的地铁管片与模具一同送入蒸养室进行常压蒸养,蒸养时间为5-10小时,所述升温速度为10-15℃,升温时间为2-4小时;恒温温度为50-60℃,恒温1-3h;降温速度为15-20℃,降温时间为1.5-3小时;
C、蒸养完毕后脱模送入成品库。
6.根据权利要求4所述的超细矿渣粉,其特征在于:该超细矿渣粉应用于管桩的生产,其生产方法包括如下步骤:
a、将超细矿渣粉与管桩用混凝土原料按照重量比为1:10-20的比例搅拌、混合,形成管桩原料;所述超细矿渣粉添加比例为管桩用混凝土原料中的胶凝材料的10%-40%;
b、将管桩原料在布好钢筋的管桩模具中进行布料、合模、张拉、离心成型;
c、将成型好的管桩与模具一同送入蒸养室进行常压蒸养,蒸养时间为5-10小时,其中升温速度为10-15℃,升温时间为2.5-4小时;恒温温度为75-85℃,恒温2-4h;降温速度为15-20℃,降温时间为2-4小时;
d、蒸养时间完成后进行脱模送入成品库。
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