CN104529213A - 一种钢渣矿渣复合粉高级混凝土掺合料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种钢渣矿渣复合粉高级混凝土掺合料的制备方法，属于固废资源化利用和建材领域。利用具有高效除铁功能的新型破碎机与具有高效循环除铁功能的立磨或具有高效循环除铁功能的滚压磨并与具有高效循环除铁功能的管磨三级串联，使各种粉磨设备产生协同作用，实现粒化高炉矿渣和钢渣粉磨过程中的实时循环除铁和低能耗低成本超细粉磨。该产品中，钢渣微粉占20％-50％，矿渣微粉占35％-65％，脱硫石膏微粉占5％-15％，产品比表面积630-750m2/kg。通过粒化高炉矿渣微粉、钢渣微粉和脱硫石膏三者的协同激发效应使该掺合料在混凝土胶凝材料中的比例可以达到60％-100％，并可制备出C40-C100的普通强度高性能混凝土、高强高性能混凝土和超高强高性能混凝土。可以使高性能混凝土的生产大幅度节能减排和降低成本。

Description

一种钢渣矿渣复合粉高级混凝土掺合料的制备方法
所属技术领域
本发明属于固废资源化利用和建材领域，涉及一种钢渣矿渣复合粉高级混凝土掺合料的制备方法。
技术背景
钢渣是目前钢铁企业利用最差的大宗固废之一，除了提取其中的部分金属铁之外，大部分没有得到有效利用。大部分钢厂经过充分选铁后的钢尾渣中还有3％左右的残余金属铁，并含有比水泥熟料更高的二价金属离子。我国年产钢渣近1亿吨，利用率不到30％，数十年的累积堆存形成了一个巨大的钙镁铁资源库。但转炉钢渣中(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO+FeO)比值很低，一般低于0.15。因此若把转炉钢渣磨成微粉，在混凝土中取代水泥时，钢渣微粉为混凝土的胶凝硬化和强度增长提供硅(铝)氧四面体的能力极弱。我国目前产生和堆存的钢渣中以转炉渣为主，占80％-90％。另一方面，炼铁所排出的粒化高炉矿渣中具有潜在水硬活性的硅氧四面体是水泥熟料的3倍左右。但目前商品矿渣微粉的细度一般比表面积在450m2/Kg左右，并且应用过程中所用的激发手段在科学上认识不够深入，在工艺技术上优化程度不够。因此，无论是作为水泥混合材还是作为混凝土掺合料，或是作为胶结充填采矿胶结剂的主要成分，只有15％-30％在发挥作用。我国年产水淬高炉矿渣近3亿吨，目前这种粗犷的利用方式是一种潜在的浪费。水泥熟料中的主要矿物成分是硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)、铝酸三钙(C3A)及铁铝酸四钙(C4AF)，因此水泥熟料中(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO)的摩尔比≤0.3。混凝土能够取得良好的强度，使其中的胶凝材料水化产生足够的C-S-H凝胶是核心问题。而对混凝土强度贡献最大的C-S-H凝胶中(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO)的摩尔比在0.6-0.8的范围以内。已有足够的研究结果表明在这个范围内C-S-H凝胶中的该比值越高，其对混凝土的强度贡献越大。C-S-H凝胶是由硅氧四面体连接而成的链状构造硅酸盐，而水淬粒化高炉矿渣中(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO)的摩尔比在0.9以上。在大多数情况下，其在形成C-S-H凝胶的过程中对硅氧四面体和铝氧四面体贡献潜力比水泥熟料大3倍以上。因此现在很多的混凝土搅拌站发现使用优质的S95矿渣粉代替水泥在50％以内时，对混凝土标准养护28天时的强度几乎没有负面影响。当生产C60以上高强度等级混凝土时，使用优质的S95矿渣粉等量取代水泥在50％以内时，借助于高效减水剂的作用和进一步减水的手段，当保持预拌混凝土相同流动度时，用S95矿渣粉大量取代水泥的高强度混凝土的28天强度还经常会高出未取代的混凝土。但是在这类高强度混凝土中S95矿渣粉的水化程度更低，一般28天时发生水化的部分不到25％，并且强度等级越高，其水化程度越低。因此问题的核心就是通过解决大幅度提高胶凝材料中的矿渣微粉细度及其他手段，提高矿渣微粉在混凝土硬化和强度增长过程中的水化反应率，使其在C50以下混凝土中的28天水化率提高到90％以上，在C60以上的高强度混凝土中的水化率提高到75％以上，使矿渣微粉为C-S-H凝胶提供硅氧四面体和铝氧四面体的潜能大部分释放出来。
在C-S-H凝胶中，不仅大量硅氧四面体能够被铝氧四面体和一定量的铁氧四面体取代，并且其中的钙离子可被大量的镁离子、亚铁离子等二价离子取代。因此，如果能将钢渣粉磨成微米级细粉，使其能够较快发生水化反应，就能为胶凝体系提供大量的二价金属阳离子。粒化高炉矿渣中氧化铝的含量一般较高，并且在高炉矿渣的玻璃体中以铝氧四面体形式与硅氧四面体链接。当高炉矿渣与钢渣所形成的较高pH值溶液接触时，铝氧四面体倾向于从硅氧四面体的链接中解聚进入溶液。当体系中有较多脱硫石膏存在时，可快速发生钙矾石的结晶反应。4H3AlO4 2-+6Ca2++6CaSO4·2H2O+4OH-+44H2O→2(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)
钙矾石是一个溶解度很低的复盐。C.B.Satish等在Chemical Geology,(148)1998，第1–19页中报道的钙矾石溶度积常数为10-111.6。其不断的结晶导致溶液中Al3+离子浓度的降低，使上述反应式的平衡向右移动，反应不断进行。Al3+离子的大量溶出使粒化高炉矿渣微粉中的铝氧四面体与硅氧四面体链接断开，并使剩下的硅氧四面体活性大幅度提高，从而不断产生硅(铝)氧四面体的解聚，给大量C-S-H凝胶的生成创造了条件。
大量C-S-H凝胶的生成不仅需要大量活性的硅(铝)氧四面，并且需要大量的钙、镁、铁等二价阳离子。而钢渣的水化可以有效提供这些二价金属阳离子。因此磨成微米级的超细钢渣微粉与高炉水淬矿渣微粉、脱硫石膏微粉协同作用，可制成可大比例取代水泥的高性能混凝土掺合料。
发明专利“改性S95级矿渣粉的制备方法(CN 101805124 A)”公开了一种改性S95级矿渣粉的制备方法，该发明专利中改性S95级矿渣粉的原料组成及其质量百分比如下：S95级矿渣粉50-85％；超细钢渣微粉10-40％；半水石膏3-15％。该发明改性后的S95级矿渣微粉，其3天活性指数在(70-80)％之间、7天活性指数在(85-90)％之间、28天活性指数在(100-115)％之间。它不仅克服了S95级矿渣粉3天早期强度低的缺点，且用在预拌混凝土中能明显降低混凝土的干燥和早期收缩裂缝，还可以有效提高混凝土的耐久性能。但该专利只是涉及按照现有相关的国家和地方标准的部分指标对S95级矿渣粉进行改性的技术，其试验方法是按国家标准取代50％的普通硅酸盐水泥进行活性指数的测定。没有涉及到进一步促进矿渣中硅氧四面体解聚的问题，也没有涉及更大比例取代水泥制备高性能混凝土的问题。并且该发明专利使用半水石膏，比直接使用常见的以二水石膏为主要成分的脱硫石膏要消耗更多的能源。
发明内容
本发明涉及一种钢渣矿渣复合粉高级混凝土掺合料的制备方法，其目的是解决现有技术中不能充分发挥粒化高炉矿渣微粉提供活性硅氧四面体与铝氧四面体潜力的难题，解决现有技术中不能充分发挥钢渣微粉提供大量二价金属阳离子潜力的难题和解决现有技术中石膏不能充分发挥形成钙矾石类矿物的作用，从而充分激发矿渣和钢渣活性的难题。从而实现在高性能混凝土中利用粒化高炉矿渣微粉、钢渣微粉和脱硫石膏的协同作用大比例取代水泥和提高混凝土性能的目标。
一种钢渣矿渣复合粉高级混凝土掺合料的制备方法，具体步骤如下：
1.把目前钢厂经过多道预处理多道选铁工序后剩余的钢尾渣，经鄂式或反击式或锤式或锥式或辊压式高效细碎机或其它新型高效细碎机，破碎至最大粒径小于1-5mm。将细碎的钢尾渣细颗粒经2-5道流态化宽带除铁器除去其中暴露出来的金属铁细颗粒以及金属铁与非金属物相的连生体细颗粒。将细碎和多道除铁后的钢尾渣细颗粒送入具有高效循环除铁功能的立磨或具有高效循环除铁功能的滚压磨，并磨细至比表面积400m2/kg-550m2/kg。钢渣破碎和磨细过程中需要以实时循环除铁的方式及时除去以金属铁为主的大小颗粒，以避免在粉磨过程中，由于颗粒间的摩擦及颗粒与研磨介质之间的相互摩擦而产生铁磁性和磁团聚及磁粘附。未经实时循环除铁的钢渣磨细过程会大大降低粉磨效率，不仅增加能耗，还会损毁设备，使钢渣微粉的性能劣化。最终得到的钢渣微粉应使金属铁含量降低到0.01％-0.5％，游离氧化钙含量降低到0.01％-3％。所述钢渣为转炉钢渣，在破碎选铁和磨细之前需经过热泼法或热闷法或带压热闷法或滚筒法或蒸压法或风冷法或水淬法的预处理过程。所述钢渣粉中硅酸三钙含量5％-30％，硅酸二钙含量5％-30％，RO相含量10％-38％，三氧化二铁含量2％-8％，氢氧化钙含量0.5％-5％，氢氧化铁含量0.5％-5％，游离氧化钙含量0.01％-3％，碳酸钙含量0.01％-10％，碳酸镁含量为0.01％-8％，碳酸铁含量为0.01％-3％，其它杂质0.01％-3％。对于原始钢渣中游离氧化钙高于3％的情况，在粉磨过程中要加入1％-8％的水，以保证磨细后的钢渣粉中游离氧化钙的含量低于3％。其他指标满足GB/T 20491-2006的要求。
2.将高炉水淬矿渣经1-3道宽带除铁器除去其中暴露出来的金属铁后，送入具有高效循环除铁功能的立磨或滚压磨并磨细至比表面积400m2/kg-550m2/kg，并在粉磨过程中实时除去以金属铁为主的铁粒子，以避免损毁设备和增加粉磨能耗。所述水淬高炉矿渣磨细粉的主要化学成份范围为：CaO38％－49％，SiO226％－42％，Al2O36％－17％，MgO1％－13％，MnO0.1％－2％，FeO0.07％－2.5％，S0.2％－1.5％。其他指标满足GB/T18046-2008的要求。
3.脱硫石膏采用燃煤电厂烟气脱硫的脱硫石膏，其主要成分为CaSO4·2H2O，含量之在99.8％-85％，并烘干粉磨至比表面积400m2/kg-500m2/kg。
4.将上述准备好的各种微粉按钢渣微粉20％-50％，矿渣微粉35％-65％，脱硫石膏微粉5％-15％的比例计量配合送入具有高效循环除铁功能的水泥管磨机进行混磨。其中水泥管磨机中各仓都将磨球换成磨段。混合粉体被磨细至比表面积630-750m2/kg，就得到钢渣矿渣复合粉高级混凝土掺合料产品，其安定性符合GB/T50912-2013和GB/T 1346-2011中沸渚法和压蒸法的的规定。该产品可在混凝土中大比例取代水泥制备高性能混凝土和混凝土预制件。该掺合料在混凝土胶凝材料中的比例可以达到60％-100％，并且在制备高强度高性能混凝土时可以不加入价格昂贵的硅灰。
本发明利用具有高效除铁功能的新型破碎机与具有高效循环除铁功能的新型立磨或具有高效循环除铁功能的新型滚压磨并与具有高效循环除铁功能的新型管磨三级串联，使各种粉磨设备产生协同作用，实现粒化高炉矿渣和钢渣粉磨过程中的实时循环除铁和低能耗低成本超细粉磨。在实现粒化高炉矿渣和钢渣低能耗低成本超细粉磨的前提下，通过粒化高炉矿渣微粉、钢渣微粉和脱硫石膏三者的协同激发效应，解决现有技术中不能充分发挥粒化高炉矿渣微粉提供活性硅氧四面体与铝氧四面体潜力的难题，解决现有技术中不能充分发挥钢渣微粉提供大量二价金属阳离子潜力的难题和解决现有技术中石膏不能充分发挥形成钙矾石类矿物的作用，从而充分激发矿渣和钢渣活性的难题。从而实现在高性能混凝土中利用粒化高炉矿渣微粉、钢渣微粉和脱硫石膏的协同激发作用大比例取代水泥和提高混凝土性能的目标。
本发明的有益之处
本发明利用具有高效除铁功能的新型破碎机与具有高效循环除铁功能的新型立磨或具有高效循环除铁功能的新型滚压磨并与具有高效循环除铁功能的新型管磨三级串联，使各种粉磨设备产生协同作用，实现粒化高炉矿渣和钢渣粉磨过程中的实时循环除铁和低能耗低成本超细粉磨。在实现粒化高炉矿渣和钢渣低能耗低成本超细粉磨前提下，通过粒化高炉矿渣微粉、钢渣微粉和脱硫石膏三者的协同激发效应，解决现有技术中不能充分发挥粒化高炉矿渣微粉提供活性硅氧四面体与铝氧四面体潜力的难题，解决现有技术中不能充分发挥钢渣微粉提供大量二价金属阳离子潜力的难题和解决现有技术中石膏不能充分发挥形成钙矾石类矿物的作用，从而充分激发矿渣和钢渣活性的难题。从而实现在高性能混凝土中利用粒化高炉矿渣微粉、钢渣微粉和脱硫石膏的协同作用大比例取代水泥和提高混凝土性能的目标。所得产品可在混凝土中大比例取代水泥制备高性能混凝土和混凝土预制件。该掺合料在混凝土胶凝材料中的比例可以达到60％-100％，并且在制备高强度高性能混凝土时可以不加入价格昂贵的硅灰。由于可以在高性能混凝土中大比例取代水泥和价格昂贵的硅灰，因此可以使高性能混凝土的生产大幅度节能减排和降低成本。
具体实施方式
实施例1
(1)把目前钢厂经过多道预处理多道选铁工序后剩余的钢尾渣，经反击式高效细碎机破碎至最大粒径小于3mm。将细碎的钢尾渣细颗粒经2道流态化宽带除铁器除去其中暴露出来的金属铁细颗粒以及金属铁与非金属物相的连生体细颗粒。将细碎和多道除铁后的钢尾渣细颗粒送入具有高效循环除铁功能的新型滚压磨并磨细至比表面积470m2/kg。钢渣破碎和磨细过程中需要以实时循环除铁的方式及时除去以金属铁为主的大小颗粒，以避免在粉磨过程中，由于颗粒间的摩擦及颗粒与研磨介质之间的相互摩擦而产生铁磁性和磁团聚及磁粘附。未经实时循环除铁的钢渣磨细过程会大大降低粉磨效率，不仅增加能耗，还会损毁设备，使钢渣微粉的性能劣化。最终得到的钢渣微粉金属铁含量为0.3％，游离氧化钙含量降低到1.3％。所述钢渣为转炉钢渣，在破碎选铁和磨细之前需经过热泼法的预处理过程。所述钢渣粉中硅酸三钙含量19.1％，硅酸二钙含量18.8％，RO相含量38.2％，三氧化二铁含量5.8％，氢氧化钙含量4.7％，氢氧化铁含量0.9％，游离氧化钙含量1.3％，碳酸钙含量4.7％，碳酸镁含量为2.8％，碳酸铁含量为0.9％，其它2.3％。由于原始钢渣中游离氧化钙高达4.3％，在粉磨过程中要加入2.8％的水，以保证促使在粉磨过程中部分游离氧化钙被水化。其他指标满足GB/T20491-2006的要求。
2.将高炉水淬矿渣经2道宽带除铁器除去其中暴露出来的金属铁后，送入具有高效循环除铁功能的新型立磨并磨细至比表面积460m2/kg，并在粉磨过程中实时除去以金属铁为主的铁粒子，以避免损毁设备和增加粉磨能耗。所述水淬高炉矿渣磨细粉的主要化学成份范围为：CaO41.5％，SiO239.8％，Al2O38.6％，MgO 6.1％，MnO1.1％，FeO0.9％，S0.8％。其他指标满足GB/T18046-2008的要求。
3.脱硫石膏采用燃煤电厂烟气脱硫的脱硫石膏，其主要成分为CaSO4·2H2O，含量96.8％，并烘干粉磨至比表面积410m2/kg。
4.将上述准备好的各种微粉按钢渣微粉27％，矿渣微粉60％，脱硫石膏微粉13％的比例计量配合送入具有高效循环除铁功能的新型水泥管磨机进行混磨。其中新型水泥管磨机中各仓都将磨球换成磨段。混合粉体被磨细至比表面积680m2/kg，就得到钢渣矿渣复合粉高级混凝土掺合料产品，其安定性符合GB/T50912-2013和GB/T 1346-2011中沸渚法和压蒸法的的规定。该产品可在混凝土中大比例取代水泥制备预拌泵送高性能混凝土，并且在制备高强度高性能混凝土时可以不加入价格昂贵的硅灰。
5.将步骤4配制好的钢渣矿渣复合粉高级混凝土掺合料产品15％，普通42.5硅酸盐水泥5％，砂30％，石子50％，并外加占胶凝材料0.35％的聚羧酸减水剂和占胶凝材料38％的水，拌合均匀后即得C45高性能预拌泵送混凝土，拌合用水和减水剂的质量以及混凝土拌制过程符合CECS207：2006《高性能混凝土应用技术规程》的规定。所配制的混凝土各种性能如表1所示。
表1实施例1所配制的C45高性能混凝土基本性能
实施例2
(1)把目前钢厂经过多道预处理多道选铁工序后剩余的钢尾渣，经反击式高效细碎机破碎至最大粒径小于2mm。将细碎的钢尾渣细颗粒经2道流态化宽带除铁器除去其中暴露出来的金属铁细颗粒以及金属铁与非金属物相的连生体细颗粒。将细碎和多道除铁后的钢尾渣细颗粒送入具有高效循环除铁功能的新型立磨并磨细至比表面积480m2/kg。钢渣破碎和磨细过程中需要以实时循环除铁的方式及时除去以金属铁为主的大小颗粒，以避免在粉磨过程中，由于颗粒间的摩擦及颗粒与研磨介质之间的相互摩擦而产生铁磁性和磁团聚及磁粘附。未经实时循环除铁的钢渣磨细过程会大大降低粉磨效率，不仅增加能耗，还会损毁设备，使钢渣微粉的性能劣化。最终得到的钢渣微粉金属铁含量为0.2％，游离氧化钙含量降低到1.4％。所述钢渣为转炉钢渣，在破碎选铁和磨细之前需经过热泼法的预处理过程。所述钢渣粉中硅酸三钙含量19.3％，硅酸二钙含量18.5％，RO相含量38.1％，三氧化二铁含量5.9％，氢氧化钙含量4.9％，氢氧化铁含量0.8％，游离氧化钙含量1.4％，碳酸钙含量4.9％，碳酸镁含量为2.7％，碳酸铁含量为0.8％，其它2.4％。由于原始钢渣中游离氧化钙高达4.8％，在粉磨过程中要加入6.8％的水，以保证促使在粉磨过程中部分游离氧化钙被水化。其他指标满足GB/T20491-2006的要求。
2.将高炉水淬矿渣经2道宽带除铁器除去其中暴露出来的金属铁后，送入具有高效循环除铁功能的新型立磨并磨细至比表面积490m2/kg，并在粉磨过程中实时除去以金属铁为主的铁粒子，以避免损毁设备和增加粉磨能耗。所述水淬高炉矿渣磨细粉的主要化学成份范围为：CaO41.9％，SiO239.4％，Al2O38.3％，MgO 6.4％，MnO1.2％，FeO0.8％，S0.9％。其他指标满足GB/T18046-2008的要求。
3.脱硫石膏采用燃煤电厂烟气脱硫的脱硫石膏，其主要成分为CaSO4·2H2O，含量97.1％，并烘干粉磨至比表面积430m2/kg。
4.将上述准备好的各种微粉按钢渣微粉30％，矿渣微粉59％，脱硫石膏微粉11％的比例计量配合送入具有高效循环除铁功能的新型水泥管磨机进行混磨。其中新型水泥管磨机中各仓都将磨球换成磨段。混合粉体被磨细至比表面积670m2/kg，就得到钢渣矿渣复合粉高级混凝土掺合料产品，其安定性符合GB/T50912-2013和GB/T 1346-2011中沸渚法和压蒸法的的规定。该产品可在混凝土中大比例取代水泥制备预拌泵送高性能混凝土，并且在制备高强度高性能混凝土时可以不加入价格昂贵的硅灰。
5.将步骤4配制好的钢渣矿渣复合粉高级混凝土掺合料产品18％，普通42.5硅酸盐水泥7％，砂28％，石子47％，并外加占胶凝材料0.35％的聚羧酸减水剂和占胶凝材料31％的水，拌合均匀后即得C60高性能预拌泵送混凝土。所选用的砂和石子符合JGJ/T 281-2012《高强混凝土应用技术规程》的规定。拌合用水和减水剂的质量以及混凝土拌制过程符合CECS207：2006《高性能混凝土应用技术规程》的规定。所配制的混凝土各种性能如表2所示。
表2实施例2所配制的C60高性能混凝土基本性能
实施例3
(1)把目前钢厂经过多道预处理多道选铁工序后剩余的钢尾渣，经圆锥式高效细碎机破碎至最大粒径小于1.5mm。将细碎的钢尾渣细颗粒经3道流态化宽带除铁器除去其中暴露出来的金属铁细颗粒以及金属铁与非金属物相的连生体细颗粒。将细碎和多道除铁后的钢尾渣细颗粒送入具有高效循环除铁功能的新型滚压磨并磨细至比表面积490m2/kg。钢渣破碎和磨细过程中需要以实时循环除铁的方式及时除去以金属铁为主的大小颗粒，以避免在粉磨过程中，由于颗粒间的摩擦及颗粒与研磨介质之间的相互摩擦而产生铁磁性和磁团聚及磁粘附。未经实时循环除铁的钢渣磨细过程会大大降低粉磨效率，不仅增加能耗，还会损毁设备，使钢渣微粉的性能劣化。最终得到的钢渣微粉金属铁含量为0.15％。所述钢渣为转炉钢渣，在破碎除铁和磨细之前经过热闷法的预处理过程。热闷过的原始钢渣中游离氧化钙含量为2.9％。粉磨过程中由于自然吸湿作用，最终得到的钢渣微粉游离氧化钙含量为2.2％。所述钢渣粉中硅酸三钙含量27.6％，硅酸二钙含量15.4％，RO相含量35.8％，三氧化二铁含量3.8％，氢氧化钙含量4.9％，氢氧化铁含量1.5％，碳酸钙含量4.1％，碳酸镁含量为1.8％，碳酸铁含量为0.3％，其它2.3％。其他指标满足GB/T 20491-2006的要求。
2.将高炉水淬矿渣经2道宽带除铁器除去其中暴露出来的金属铁后，送入具有高效循环除铁功能的新型立磨并磨细至比表面积450m2/kg，并在粉磨过程中实时除去以金属铁为主的铁粒子，以避免损毁设备和增加粉磨能耗。所述水淬高炉矿渣磨细粉的主要化学成份范围为：所述水淬高炉矿渣粉的主要化学成份为：CaO38.1％，SiO236.2％，Al2O313.9％，MgO9.2％，MnO0.8％，FeO0.9％，S0.5％。其他指标满足GB/T18046-2008的要求。
3.脱硫石膏采用燃煤电厂烟气脱硫的脱硫石膏，其主要成分为CaSO4·2H2O，含量97.9％，并烘干粉磨至比表面积440m2/kg。
4.将上述准备好的各种微粉按钢渣微粉29％，矿渣微粉59％，脱硫石膏微粉12％的比例计量配合送入具有高效循环除铁功能的新型水泥管磨机进行混磨。其中新型水泥管磨机中各仓都将磨球换成磨段。混合粉体被磨细至比表面积690m2/kg，就得到钢渣矿渣复合粉高级混凝土掺合料产品，其安定性符合GB/T50912-2013和GB/T 1346-2011中沸渚法和压蒸法的的规定。该产品可在混凝土中大比例取代水泥制备预拌泵送高性能混凝土，并且在制备高强度高性能混凝土时可以不加入价格昂贵的硅灰。
5.将步骤4配制好的钢渣矿渣复合粉高级混凝土掺合料产品19％，普通42.5硅酸盐水泥7％，砂28％，石子46％，并外加占胶凝材料0.45％的聚羧酸减水剂和占胶凝材料28％的水，拌合均匀后即得C80高性能预拌泵送混凝土。所选用的砂和石子符合JGJ/T 281-2012《高强混凝土应用技术规程》的规定。拌合用水和减水剂的质量以及混凝土拌制过程符合CECS207：2006《高性能混凝土应用技术规程》的规定。所配制的混凝土各种性能如表3所示。
表3实施例3所配制的C80高性能混凝土基本性能
实施例4
(1)把目前钢厂经过多道预处理多道选铁工序后剩余的钢尾渣，经圆锥式高效细碎机破碎至最大粒径小于1.5mm。将细碎的钢尾渣细颗粒经3道流态化宽带除铁器除去其中暴露出来的金属铁细颗粒以及金属铁与非金属物相的连生体细颗粒。将细碎和多道除铁后的钢尾渣细颗粒送入具有高效循环除铁功能的新型滚压磨并磨细至比表面积490m2/kg。钢渣破碎和磨细过程中需要以实时循环除铁的方式及时除去以金属铁为主的大小颗粒，以避免在粉磨过程中，由于颗粒间的摩擦及颗粒与研磨介质之间的相互摩擦而产生铁磁性和磁团聚及磁粘附。未经实时循环除铁的钢渣磨细过程会大大降低粉磨效率，不仅增加能耗，还会损毁设备，使钢渣微粉的性能劣化。最终得到的钢渣微粉金属铁含量为0.15％。所述钢渣为转炉钢渣，在破碎除铁和磨细之前经过热闷法的预处理过程。热闷过的原始钢渣中游离氧化钙含量为2.9％。粉磨过程中由于自然吸湿作用，最终得到的钢渣微粉游离氧化钙含量为2.2％。所述钢渣粉中硅酸三钙含量27.6％，硅酸二钙含量15.4％，RO相含量35.8％，三氧化二铁含量3.8％，氢氧化钙含量4.9％，氢氧化铁含量1.5％，碳酸钙含量4.1％，碳酸镁含量为1.8％，碳酸铁含量为0.3％，其它2.3％。其他指标满足GB/T 20491-2006的要求。
2.将高炉水淬矿渣经2道宽带除铁器除去其中暴露出来的金属铁后，送入具有高效循环除铁功能的新型立磨，并磨细至比表面积450m2/kg，并在粉磨过程中实时除去以金属铁为主的铁粒子，以避免损毁设备和增加粉磨能耗。所述水淬高炉矿渣磨细粉的主要化学成份范围为：所述水淬高炉矿渣粉的主要化学成份为：CaO38.1％，SiO236.2％，Al2O313.9％，MgO9.2％，MnO0.8％，FeO0.9％，S0.5％。其他指标满足GB/T18046-2008的要求。
3.脱硫石膏采用燃煤电厂烟气脱硫的脱硫石膏，其主要成分为CaSO4·2H2O，含量97.9％，并烘干粉磨至比表面积440m2/kg。
4.将上述准备好的各种微粉按钢渣微粉29％，矿渣微粉59％，脱硫石膏微粉12％的比例计量配合送入具有高效循环除铁功能的新型水泥管磨机进行混磨。其中新型水泥管磨机中各仓都将磨球换成磨段。混合粉体被磨细至比表面积690m2/kg，就得到钢渣矿渣复合粉高级混凝土掺合料产品，其安定性符合GB/T50912-2013和GB/T 1346-2011中沸渚法和压蒸法的的规定。该产品可在混凝土中大比例取代水泥制备预拌泵送高性能混凝土，并且在制备高强度高性能混凝土时可以不加入价格昂贵的硅灰。
5.将步骤4配制好的钢渣矿渣复合粉高级混凝土掺合料产品22％，普通52.5硅酸盐水泥8％，砂25％，石子45％，并外加占胶凝材料0.45％的聚羧酸减水剂和占胶凝材料26％的水，拌合均匀后即得C100高性能预拌泵送混凝土。所选用的砂和石子符合JGJ/T 281-2012《高强混凝土应用技术规程》的规定。拌合用水和减水剂的质量以及混凝土拌制过程符合CECS207：2006《高性能混凝土应用技术规程》的规定。所配制的混凝土各种性能如表4所示。
表4实施例4所配制的C100高性能混凝土基本性能
实施例5
(1)把目前钢厂经过多道预处理多道选铁工序后剩余的钢尾渣，经圆锥式高效细碎机破碎至最大粒径小于1.5mm。将细碎的钢尾渣细颗粒经3道流态化宽带除铁器除去其中暴露出来的金属铁细颗粒以及金属铁与非金属物相的连生体细颗粒。将细碎和多道除铁后的钢尾渣细颗粒送入具有高效循环除铁功能的新型滚压磨并磨细至比表面积490m2/kg。钢渣破碎和磨细过程中需要以实时循环除铁的方式及时除去以金属铁为主的大小颗粒，以避免在粉磨过程中，由于颗粒间的摩擦及颗粒与研磨介质之间的相互摩擦而产生铁磁性和磁团聚及磁粘附。未经实时循环除铁的钢渣磨细过程会大大降低粉磨效率，不仅增加能耗，还会损毁设备，使钢渣微粉的性能劣化。最终得到的钢渣微粉金属铁含量为0.15％。所述钢渣为转炉钢渣，在破碎除铁和磨细之前经过热闷法的预处理过程。热闷过的原始钢渣中游离氧化钙含量为2.9％。粉磨过程中由于自然吸湿作用，最终得到的钢渣微粉游离氧化钙含量为2.2％。所述钢渣粉中硅酸三钙含量27.6％，硅酸二钙含量15.4％，RO相含量35.8％，三氧化二铁含量3.8％，氢氧化钙含量4.9％，氢氧化铁含量1.5％，碳酸钙含量4.1％，碳酸镁含量为1.8％，碳酸铁含量为0.3％，其它2.3％。其他指标满足GB/T 20491-2006的要求。
2.将高炉水淬矿渣经2道宽带除铁器除去其中暴露出来的金属铁后，送入具有高效循环除铁功能的新型立磨，并磨细至比表面积450m2/kg，并在粉磨过程中实时除去以金属铁为主的铁粒子，以避免损毁设备和增加粉磨能耗。所述水淬高炉矿渣磨细粉的主要化学成份范围为：CaO38.1％，SiO236.2％，Al2O313.9％，MgO9.2％，MnO0.8％，FeO0.9％，S0.5％。其他指标满足GB/T18046-2008的要求。
3.脱硫石膏采用燃煤电厂烟气脱硫的脱硫石膏，其主要成分为CaSO4·2H2O，含量97.9％，并烘干粉磨至比表面积440m2/kg。
4.将上述准备好的各种微粉按钢渣微粉29％，矿渣微粉59％，脱硫石膏微粉12％的比例计量配合送入具有高效循环除铁功能的新型水泥管磨机进行混磨。其中新型水泥管磨机中各仓都将磨球换成磨段。混合粉体被磨细至比表面积690m2/kg，就得到钢渣矿渣复合粉高级混凝土掺合料产品，其安定性符合GB/T50912-2013和GB/T 1346-2011中沸渚法和压蒸法的的规定。该产品可在混凝土中大比例取代水泥制备预拌泵送高性能混凝土，并且在制备高强度高性能混凝土时可以不加入价格昂贵的硅灰。
5.将步骤4配制好的钢渣矿渣复合粉高级混凝土掺合料产品24％，砂27％，石子49％，并外加占胶凝材料0.54％的聚羧酸减水剂和占胶凝材料29％的水，不加任何通用硅酸盐水泥或水泥熟料，拌合均匀后即得C50高性能预拌泵送混凝土。所选用的砂和石子符合JGJ/T 281-2012《高强混凝土应用技术规程》的规定。拌合用水和减水剂的质量以及混凝土拌制过程符合CECS207：2006《高性能混凝土应用技术规程》的规定。所配制的混凝土各种性能如表5所示。
表5实施例5所配制的C50无熟料高性能混凝土基本性能

Claims (2)

1.一种钢渣矿渣复合粉高级混凝土掺合料的制备方法，其特征在于利用具有高效除铁功能的破碎机与具有高效循环除铁功能的立磨或具有高效循环除铁功能的滚压磨并与具有高效循环除铁功能的管磨三级串联，使各种粉磨设备产生协同作用，实现粒化高炉矿渣和钢渣粉磨过程中的实时循环除铁和低能耗低成本超细粉磨；通过粒化高炉矿渣微粉、钢渣微粉和脱硫石膏三者的协同激发效应使该掺合料在混凝土胶凝材料中的比例达到60％-100％，制备出C40-C100的普通强度高性能混凝土、高强高性能混凝土和超高强高性能混凝土；
具体步骤如下：
(1)把目前钢厂经过多道预处理多道选铁工序后剩余的钢尾渣，经鄂式或反击式或锤式或锥式或辊压式高效细碎机，或其它高效细碎机，破碎至最大粒径小于1-5mm；将细碎的钢尾渣细颗粒经2-5道流态化宽带除铁器除去其中暴露出来的金属铁细颗粒以及金属铁与非金属物相的连生体细颗粒；将细碎和多道除铁后的钢尾渣细颗粒送入具有高效循环除铁功能的立磨或具有高效循环除铁功能的滚压磨并磨细至比表面积400m2/kg-550m2/kg；最终得到的钢渣微粉要使金属铁含量降低到0.01％-0.5％，游离氧化钙含量降低到0.01％-3％；
(2)将高炉水淬矿渣经1-3道宽带除铁器除去其中暴露出来的金属铁后，送入具有高效循环除铁功能的立磨或滚压磨并磨细至比表面积400m2/kg-550m2/kg，并在粉磨过程中实时除去以金属铁为主的铁粒子，以避免损毁设备和增加粉磨能耗；
(3)将脱硫石膏烘干粉磨至比表面积400m2/kg-500m2/kg；
(4)将上述准备好的各种微粉按钢渣微粉20％-50％，矿渣微粉35％-65％，脱硫石膏微粉5％-15％的比例计量配合送入具有高效循环除铁功能的水泥管磨机进行混磨；其中水泥管磨机中各仓都将磨球换成磨段；混合粉体被磨细至比表面积630-750m2/kg，就得到钢渣矿渣复合粉高级混凝土掺合料产品。
2.如权利要求1所述一种钢渣矿渣复合粉高级混凝土掺合料的制备方法，其特征在于，所述钢渣为转炉钢渣，在破碎选铁和磨细之前需经过热泼法或热闷法或带压热闷法或滚筒法或蒸压法或风冷法或水淬法的预处理过程；所述钢渣粉中硅酸三钙含量5％-30％，硅酸二钙含量5％-30％，RO相含量10％-38％，三氧化二铁含量2％-8％，氢氧化钙含量0.5％-5％，氢氧化铁含量0.5％-5％，游离氧化钙含量0.01％-3％，碳酸钙含量0.01％-10％，碳酸镁含量为0.01％-8％，碳酸铁含量为0.01％-3％，其它杂质0.01％-3％；对于原始钢渣中游离氧化钙高于3％的情况，在粉磨过程中要加入1％-6％的水，以保证磨细后的钢渣粉中游离氧化钙的含量低于3％；其他指标满足GB/T 20491-2006的要求；所述水淬高炉矿渣磨细粉的主要化学成份范围为：CaO38％－49％，SiO226％－42％，Al2O36％－17％，MgO1％－13％，MnO0.1％－2％，FeO0.07％－2.5％，S0.2％－1.5％；其他指标满足GB/T18046-2008的要求；所述脱硫石膏为燃煤电厂烟气脱硫的脱硫石膏，其主要成分为CaSO4·2H2O，含量为99.8％-85％。
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