CN104844038A - 矿渣粉改性剂及其制备 - Google Patents

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陆文雄
施庆安
俞国新
周俊谊
樊钧
曹栋樑
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Abstract

本发明涉及一种矿渣粉改性剂及其制备方法。该矿渣粉改性剂三种原料的组成和配比：粒径≤3μm的亚微米级焚烧炉所得灰渣超细粉体（3-15）%；粒径≤30μm的超细钢渣微粉（75~80）%；β型半水脱硫石膏（10-20）%。将本发明（20-25）%的矿渣粉改性剂和（75-80）%的S95级矿渣粉复配，从而获得S105级矿渣粉。其产品活性指数：7天在（90-105）%之间；28天在（106-120）%之间，超过国家标准规定值，填补国内S105级矿渣粉的市场空白。

Description

矿渣粉改性剂及其制备
技术领域
本发明涉及一种矿渣粉改性剂及其制备方法。
背景技术
2013年12月国家环保部在发布的第81号公告中提出: “脱墨污泥可通过焚烧进行处置（焚烧过程满足国家危险物焚烧污染控制标准），所得灰渣用于建筑材料的原料”。因国内迄今没有成熟的脱墨污泥焚烧炉所得灰渣的工程应用技术和实例，2014年7月上海市环保局为了降低上海城市的环境负荷风险，在第【268】号“上海市环境保护局关于规范本市危险废物自行处理处置行为的通知”中，要求“将危险废物（含脱墨污泥）焚烧处置过程中产生的飞灰和炉渣作为危险废物交由危险废物经营许可证单位进行无害化处置。上海市环保局文件将废纸造纸厂焚烧炉所得灰渣戴上了危险废物的帽子，使无危废处置资质企业无法按环保部定性的建筑材料的原料进行资源化开发和高附加值利用。
英国已将焚烧炉所得灰渣列为废纸造纸厂的副产品,作为生产混合水泥的一种原料，用它和粒化高炉矿渣粉所研发的实验性水泥已投入生产并已获得专利。2012年5月国内有授权发明的专利“改性S95级矿渣粉”产品，用30微米钢渣粉、半水脱硫石膏和S95级矿渣粉配制而成。 该产品的活性指数没突破S105级矿渣粉在胶砂性能上的国家标准规定值。7天活性指数尙在（85-90）%之间；28天活性指数尙在（100-115）%之间。
迄今未见将焚烧炉所得灰渣通过超细磨制成≤3μm粒径的亚微米级超细粉体和30微米钢渣粉、半水脱硫石膏复合制成矿渣粉改性剂，用来提高S95级矿渣粉胶砂性能，使其活性指数上升并达到国家标准S105级矿渣粉规定值的相关技术报道。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种矿渣粉改性剂。
本发明的目的之二在于提供该矿渣粉改性剂的制备方法。通过复配技术将≤3μm粒径的亚微米级焚烧炉所得灰渣超细粉体和30微米钢渣微粉、半水脱硫石膏复合制成矿渣粉改性剂，用于提高S95级矿渣粉的胶砂性能和提高其产品等级，从而获得S105级矿渣粉。
一种矿渣粉改性剂，其特征在于该矿渣粉改性剂的组成和重量百分含量为：
焚烧炉所得灰渣              3～15%；
钢渣微粉               75～80%；
脱硫石膏                     10～20%；
以上各组分的重量百分含量之和为100%。
              上述的焚烧炉所得灰渣为废纸造纸厂的造纸污泥或脱墨渣，经减量化处理后排出的焚烧炉所得灰渣，通过超细磨工艺将其加工为粒径≤3μm的亚微米级粉体。
       上述的钢渣微粉为转炉或电炉钢渣，经干燥、磁选除铁和超细粉磨工艺，将其加工成粒径≤30μm，比表面积≥600㎡/㎏的钢渣微粉。
       上述的钢渣微粉还加入符合JC/T667标准的水泥粉磨工艺外加剂，其加入量为小于钢渣微粉质量的0.5%。
       上述的β型半水脱硫石膏为烟气脱硫后所产生的废渣，通过高温煅烧使其成为β型半水脱硫石膏，其中β—CaSO41/2H2O的含量≥80%。
       一种制备上述的矿渣粉改性剂的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：将上述三种原料完成配料后，混合均匀即成为矿渣粉改性剂；或者将焚烧炉所得灰渣和β型半水脱硫石膏直接投入超细钢渣微粉的终粉磨工艺流程，制得矿渣粉改性剂。
       矿渣粉改性剂的应用：制备S105级矿渣粉其组成、重量配合比及制备为：上述制得的矿渣粉改性剂（20-25）%和S95级矿渣粉（75-80）%，按比例经电子称量完成配料后，混合均匀即成为S105级矿渣粉。
所述的S95级矿渣粉是符合GB/T18046-2008国家标准的市售S95级矿渣粉。
制备的S105级矿渣粉其胶砂性能的活性指数超过GB/T18046国家标准S105级矿渣粉的规定值；活性指数：7天在（90-105）%之间；28天在（106-120）%之间，产品的其它物理和化学指标：SO3≤4%；密度≥2.80g/㎝3；游离氧化钙≤3.0%；雷氏法安定性合格，均符合国家标准规定值。
本发明具有的特点：
1、矿渣粉改性剂按比例和S95级矿渣粉复配，可提高产品的胶砂性能，其产品达到符合国家标准规定值的S105等级，填补国内目前没有S105级矿渣粉产品的市场空白。
2、制备的S105级矿渣粉用于配制混凝土，在水泥水化过程中亚微米级焚烧炉所得灰渣超细粉体和超细钢渣微粉都能提高混凝土的密实性，一方面有利于封固焚烧炉所得灰渣中残存的微量重金属元素，一方面又能提高混凝土的强度，实现了变“危”为宝，能彻底消除焚烧炉所得灰渣中微量重金属元素对环境污染的担忧。用混凝土封固可溶性含量重金属已是国际工程界一项成熟和公知的工程技术。
3、用矿渣粉改性剂制备的S105级矿渣粉所含焚烧炉所得灰渣超细粉体的pH值＞12属于强碱物质，又和半水脱硫石膏复配使用，用于配制混凝土有利于促进水泥的水化反应，能提高矿渣粉的胶砂性能。因矿渣粉活性指数得到提升，在配置混凝土时可减少水泥用量，提高强度，有利于提升工业固废制成的骨料在混凝土中的掺入比例并可达到30%以上（按质量计），是一种受政府环保政策鼓励的绿色建材。
4、本发明集成利用焚烧炉所得灰渣超细粉体和超细钢渣微粉及半水脱硫石膏的方法，不仅为焚烧炉所得灰渣摘去“危废”帽子，还“变危为宝”：因S105级矿渣粉可填补国内市场空白，在性价比上竞争优势明显，能为利用企业创造产品的技术附加值。
附图说明
图1是矿渣粉改性剂及其制备方法流程图
具体实施方式
现将本发明的具体实施例叙述于后。
实施例一
以制备样品100kg作为100%计：
1、称取≤3μm粒径的焚烧炉所得灰渣超细粉体0.6kg，密度为2.90 g/m3、比表面积为610㎡/㎏的超细钢渣微粉16kg，SO3含量为51%、半水石膏含量为86%的半水脱硫石膏3.4kg，分别进入机械或气力搅拌器，混合均匀即成为矿渣粉改性剂。
2、称取上述制得的矿渣粉改性剂20 kg，密度为2.85 g/m3、比表面积为425㎡/㎏的S95级矿渣粉80 kg，混合均匀即成为S105级矿渣粉。
制得的S105级矿渣粉试样。按GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》国家标准，检验S105级矿渣粉试样和S95级矿渣粉的活性指数。对比水泥选用符合GB175《通用硅酸盐水泥》规定的强度标准为42.5级普通硅酸盐水泥。
S105级矿渣粉试样的活性指数和S95级矿渣粉的活性指数测试结果对比值见表1：
实施例二
以制备样品100kg作为100%计：
1、称取≤3μm粒径的焚烧炉所得灰渣超细粉体3kg，密度为3.0 g/m3、比表面积为630㎡/㎏的超细钢渣微粉15kg，SO3含量为48.5%、半水石膏含量为87%的半水脱硫石膏2.0kg，分别进入机械或气力搅拌器，混合均匀即成为矿渣粉改性剂。
2、称取上述制得的矿渣粉改性剂20 kg，密度为2.80g/m3、比表面积为421㎡/㎏的S95级矿渣粉80 kg，混合均匀即成为S105级矿渣粉。
制得的S105级矿渣粉试样。按GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》国家标准，检验S105级矿渣粉试样和S95级矿渣粉的活性指数。对比水泥选用符合GB175《通用硅酸盐水泥》规定的强度标准为42.5级普通硅酸盐水泥。
S105级矿渣粉试样的活性指数和S95级矿渣粉的活性指数测试结果对比值见表2：
实施例三
以制备样品100kg作为100%计：
1、称取≤3μm粒径的焚烧炉所得灰渣超细粉体4kg，密度为2.88 g/m3、比表面积为650㎡/㎏的超细钢渣微粉17kg，SO3含量为47.6%、半水石膏含量为85.5%的半水脱硫石膏4.0kg，分别进入机械或气力搅拌器，混合均匀即成为矿渣粉改性剂。
2、称取上述制得的矿渣粉改性剂25kg，密度为2.87g/m3、比表面积为415㎡/㎏的S95级矿渣粉75 kg，混合均匀即成为S105级矿渣粉。
制得的S105级矿渣粉试样。按GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》国家标准，检验S105级矿渣粉试样和S95级矿渣粉的活性指数。对比水泥选用符合GB175《通用硅酸盐水泥》规定的强度标准为42.5级普通硅酸盐水泥。
S105级矿渣粉试样的活性指数和S95级矿渣粉的活性指数测试结果对比值见表3：
掺入矿渣粉改性剂制得的S105级矿渣粉试样比表面积≥450㎡/㎏，密度≥2.80 g/m3，雷氏法安定性≤1.0mm，游离氧化钙含量≤3.0%，SO3≤4%，氧化镁含量≤5.0%，金属铁含量≤1.0%。活性指数参照GB/T 18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》中规定的方法检验，用50%（重量）掺入矿渣粉改性剂制得的S105级矿渣粉试样与50%(重量)42.5级对比水泥的混合物7天（28天）的抗压强度和42.5级对比水泥7天（28天）的抗压强度之比值表示：
以上三个实施例S95级矿渣粉在掺入矿渣粉改性剂后，制得的S105级矿渣粉其7天活性指数在（91-95）%之间；28天活性指数在（106-120）%之间。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明而根据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种矿渣粉改性剂，其特征在于该矿渣粉改性剂的组成和重量百分含量为：
焚烧炉所得灰渣              3～15%；
钢渣微粉               75～80%；
脱硫石膏                     10～20%；
以上各组分的重量百分含量之和为100%。
2.根据权利要求1所述的矿渣粉改性剂，其特征在于所述的焚烧炉所得灰渣为废纸造纸厂的造纸污泥或脱墨渣，经减量化处理后排出的焚烧炉所得灰渣，通过超细磨工艺将其加工为粒径≤3μm的亚微米级粉体。
3.根据权利要求1所述的矿渣粉改性剂，其特征在于所述的钢渣微粉为转炉或电炉钢渣，经干燥、磁选除铁和超细粉磨工艺，将其加工成粒径≤30μm，比表面积≥600㎡/㎏的钢渣微粉。
4.根据权利要求3所述的矿渣粉改性剂，其特征在于所述的钢渣微粉还加入符合JC/T667标准的水泥粉磨工艺外加剂，其加入量为钢渣微粉质量的0.5%。
5.根据权利要求1所述的矿渣粉改性剂，其特征在于所述的脱硫石膏为烟气脱硫后所产生的废渣，通过高温煅烧使其成为β型半水脱硫石膏，其中β—CaSO41/2H2O的含量≥80%。
6.一种制备根据权利要求1—5中任一项所述的矿渣粉改性剂的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：将上述三种原料完成配料后，混合均匀即成为矿渣粉改性剂；或者将焚烧炉所得灰渣和β型半水脱硫石膏直接投入超细钢渣微粉的终粉磨工艺流程，制得矿渣粉改性剂。
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