CN106746809A - 一种复合矿粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合矿粉及其制备方法，包括按照质量份数计的如下组份：石灰石20～60份，磷渣粉5～25份，钢渣粉5～25份，炉渣5～25份，熟料5～25份和石膏5～25份。本申请所提供的复合矿粉，包括多中矿物废料精制而成，具有活性好、粒度均匀、在混凝土中分散性好等优点。本申请所提供的复合矿粉的制备方法，将钢渣、磷渣和炉渣分别细磨成微粉，然后将石灰石和石膏粉摸细粉，混合建筑垃圾再生微粉制备而得，具有方便、简单、易于生产等优点。

Description

一种复合矿粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体而言，涉及一种复合矿粉及其制备方法。
背景技术
我国是世界钢铁生产大国，2012年粗钢产量达到7.16亿吨，冶炼过程产生出高炉矿渣2亿多吨、各类钢渣近1亿吨，目前矿渣已基本得到综合利用，矿渣微粉生产技术及产品应用已十分成熟，综合利用率超过80％；而钢渣由于硬度高、粉磨难度大，目前钢渣综合利用多是进行除铁处理，还没有得到更深层次的全面利用，综合利用率仅20％，历年累计堆存的钢渣不仅占用了大量的土地资源，严重污染了生态环境，也造成了大量可利用资源的浪费，属于工业废渣亟待治理。
目前，单独使用钢渣粉部分替代水泥进行混凝土的制备，然而效果并不理想。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种复合矿粉，以解决现有技术中单纯用钢渣改性水泥混凝土效果差的问题，所述的复合矿粉，具有活性好、粒度均匀、在混凝土中分散性好等优点。
本发明的第二目的在于提供一种所述的复合矿粉的制备方法，该方法将钢渣、磷渣和炉渣分别细磨成微粉，然后将石灰石和石膏粉摸细粉，混合建筑垃圾再生微粉制备而得，具有方便、简单、易于生产等优点。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种复合矿粉，包括按照质量份数计的如下组份：
石灰石20～60份，磷渣粉5～25份，钢渣粉5～25份，炉渣5～25份，熟料5～25份和石膏5～25份。
磷渣是电炉法制备黄磷时的工业副产品，用电炉法制取黄磷时，在黄磷的制备过程中，利用焦炭和硅石作为还原剂和成渣剂，使磷矿石中的钙和二氧化硅化合，形成熔融炉渣，将之排出后，经高压水淬急冷，即为粒化电炉磷渣，简称磷渣。
磷渣的矿物组成与磷渣的产出状态密切相关。块状磷渣的主要矿物组成为环硅灰石、枪晶石、硅酸钙，副矿物有磷灰石、金红石等。粒状电炉磷渣以玻璃态为主，玻璃体含量达85％～90％，潜在矿物相为硅灰石和枪晶石，此外还有部分结晶相，如石英、假硅灰石、方解石及氟化钙等。块状磷渣结构稳定，活性极低，而粒状磷渣的玻璃体结构使其具有较高的潜在活性。磷渣的活性是磷渣在建筑材料中得以应用的主要基础。
磷渣的主要成分是硅酸盐和铝酸盐玻璃体，玻璃体含量在85％～90％，另外还含有少量细小晶体，结晶相中有假硅灰石、石英、方解石、氟化钙、硅酸二钙和硅酸三钙存在。因此，磷渣具有较高的矿物活性。磷渣不具备水硬活性，掺入混凝土后，必须被水泥熟料的水化产物氢氧化钙碱性激发才能产生水化反应，生成胶凝性水化产物。因此，磷渣的水化比水泥熟料慢，另一方面磷渣对水泥混凝土具有缓凝作用。
磷渣的掺入，取代了部分水泥，并抑制了水泥的早期水化，因此对混凝土的早期强度影响较大，但有研究指出水泥的早期水化慢，可以改善晶体的发育条件，使水化产物质量提高，使水泥石结构致密，孔隙率下降，孔径细小，有利于混凝土的后期强度。另外，磷渣有较高的活性，其二次水化反应比较完全,能够增加混凝土胶结产物数量，细化孔径，降低孔隙率，提高水泥石强度,并可以改善混凝土界面过渡区结构。因此，磷渣混凝土具有较高的后期强度，较高的抗拉强度和极限拉伸值，并具有较高的抗渗能力。
由于掺入磷渣后对混凝土的碱度影响不大，因而其抗碳化能力和抗冻性有所提高。另外，磷渣掺量达70％时，钢筋均处于钝化状态，因此掺入磷渣不会降低混凝土的护筋性。磷渣是一种可用于高性能混凝土的优良的掺和料，其强度和变形性能以及抗渗耐久性能均优于同等掺量下的磷渣混凝土。
钢渣矿物组成主要是硅酸三钙、硅酸二钙、铁铝酸盐和少量的方镁石以及游离氧化钙，钢渣的化学成分主要有CaO，SiO3，Fe2O3，MgO，此外还有少量A12O3，MnO2，P2O5等。可见钢渣矿物化学组成与硅酸盐水泥熟料相似。钢渣经化学激发和机械激发后均具有较强的水硬胶凝性，具备用作水泥混合材和混凝土掺合料的基础条件。但钢渣的形成温度比硅酸盐水泥熟料高200～300℃，并且在钢渣缓慢冷却过程中C3S大部分发生分解，因此钢渣中处于介稳态的C3S所占密度较少，C3S的含量远低于水泥熟料。此外，由于钢渣的冷却速度很慢，C3S晶格发生重排，活性较高的β-C2S向活性较低的r-GS转化，这也是钢渣活性低于水泥熟料的另一个原因，钢渣因此也被称为过烧硅酸盐水泥熟料。
炉渣，可以提高建筑产品的强度、重量及表面平滑度，节省了大量的矿产材料，并起到温防潮隔音效果，其效果优于陶粒，并且成本低廉。
本申请所提供的复合矿粉，综合上述性能，具有活性好、粒度均匀、在混凝土中分散性好等优点，可以有效提高混凝土性能。
优选的，所述的复合矿粉，包括按照质量份数计的如下组份：
石灰石25～55份，磷渣粉10～20份，钢渣粉10～20份，炉渣10～20份，熟料10～20份和石膏10～20份。
可以对上述复合矿粉的组份进行优选。
优选的，所述的复合矿粉，包括按照质量份数计的如下组份：
石灰石30～50份，磷渣粉10～15份，钢渣粉10～15份，炉渣10～15份，熟料10～15份和石膏10～15份。
可以对上述复合矿粉的组份进行进一步优选。
优选的，所述的复合矿粉，包括按照质量份数计的如下组份：
石灰石35～45份，磷渣粉10～12份，钢渣粉10～12份，炉渣10～12份，熟料10～12份和石膏10～12份。
可以对上述复合矿粉的组份进行再进一步的优选。
优选的，以质量份数计，还包括：
建筑垃圾再生微粉5～15份。
废混凝土和砖混建筑垃圾组成的原材料在联合粉磨制砂设备中进行粉磨和选粉制备再生微粉。根据联合粉磨制砂设备的生产工艺原理，再生微粉的主要组成材料包括粘土砖粉、水泥石粉和石灰石粉，并含有少量的石英粉。建筑垃圾再生微粉的化学成分以SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和MgO为主。与砖瓦粘土相比，再生微粉的SiO2、Al2O3和Fe2O3含量较而CaO和MgO含量较高。这也说明，再生微粉中除了粘土砖材料外，还有水泥石细粉和石灰石粉，水泥石和石灰石材料为再生微粉提供了更多的CaO和MgO。在一定条件下，较高的CaO、MgO、SO3、K2O和Na2O含量有助于发挥与水泥水化产物的二次水化反应能力和在烧粘土中形成玻璃体等活性成分，提高再生微粉的反应活性。废混凝土建筑垃圾和砖混建筑垃圾主要加工成再生粗骨料和再生细骨料，用于生产混凝土、砂浆、混凝土砌块、混凝土砖以及道路工程中的无机混合料。
优选的，所述磷渣粉的比表面积≥420m2/kg。
优选的，所述钢渣粉的比表面积≥450m2/kg。
磷渣粉和钢渣粉的比较面积在上述范围内时，其活性较强。
如上所述的复合矿粉的制备方法，包括以下步骤：
将钢渣、磷渣和炉渣分别细磨成微粉，备用，将石灰石和石膏粉碎并过筛，得到细粉，将所述细粉、所述微粉和所述建筑垃圾再生微粉混合后，得到该复合矿粉。
优选的，所述细磨采用辊压机加球磨机混合磨粉。
优选的，所述过筛为过4～40目筛。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本申请所提供的复合矿粉，包括多中矿物废料精制而成，具有活性好、粒度均匀、在混凝土中分散性好等优点。
(2)本申请所提供的复合矿粉的制备方法，将钢渣、磷渣和炉渣分别细磨成微粉，然后将石灰石和石膏粉摸细粉，混合建筑垃圾再生微粉制备而得，具有方便、简单、易于生产等优点。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
本申请所提供的复合矿粉具体包括以下组份：
石灰石20kg，磷渣粉5kg，钢渣粉5kg，炉渣5kg，熟料5kg和石膏5kg；
该复合矿粉的制备方法，具体包括以下步骤：
将钢渣、磷渣和炉渣分别细磨成微粉，备用，将石灰石和石膏粉碎并过筛，得到细粉，将细粉和微粉混合均匀后，得到该复合矿粉。
实施例2
本申请所提供的复合矿粉具体包括以下组份：
石灰石60kg，磷渣粉25kg，钢渣粉25kg，炉渣25kg，熟料25kg，石膏25kg和建筑垃圾再生微粉15份；
该复合矿粉的制备方法，具体包括以下步骤：
将钢渣、磷渣和炉渣分别采用辊压机加球磨机混合磨粉细磨成微粉，备用，将石灰石和石膏粉碎并过4目筛，得到细粉，将所述细粉、所述微粉和所述建筑垃圾再生微粉混合后，得到该复合矿粉。
实施例3
本申请所提供的复合矿粉具体包括以下组份：
石灰石25kg，磷渣粉10kg，钢渣粉10kg，炉渣10kg，熟料10kg，石膏10kg和建筑垃圾再生微粉5kg；
该复合矿粉的制备方法，具体包括以下步骤：
将钢渣、磷渣和炉渣分别采用辊压机加球磨机混合磨粉细磨成微粉，备用，将石灰石和石膏粉碎并过40目筛，得到细粉，将所述细粉、所述微粉和所述建筑垃圾再生微粉混合后，得到该复合矿粉。
实施例4
石灰石55kg，磷渣粉20kg，钢渣粉20kg，炉渣20kg，熟料20kg，石膏20kg和建筑垃圾再生微粉15kg，其中，磷渣粉的比表面积≥420m2/kg，钢渣粉的比表面积≥450m2/kg；
该复合矿粉的制备方法，具体包括以下步骤：
将钢渣、磷渣和炉渣分别采用辊压机加球磨机混合磨粉细磨成微粉，备用，将石灰石和石膏粉碎并过10目筛，得到细粉，将所述细粉、所述微粉和所述建筑垃圾再生微粉混合后，得到该复合矿粉。
实施例5
石灰石50kg，磷渣粉15kg，钢渣粉15kg，炉渣15kg，熟料15kg，石膏15kg和建筑垃圾再生微粉10kg；
该复合矿粉的制备方法，具体包括以下步骤：
将钢渣、磷渣和炉渣分别采用辊压机加球磨机混合磨粉细磨成微粉，备用，将石灰石和石膏粉碎并过10目筛，得到细粉，将所述细粉、所述微粉和所述建筑垃圾再生微粉混合后，得到该复合矿粉。
实施例6
石灰石35kg，磷渣粉11kg，钢渣粉11kg，炉渣11kg，熟料11kg，石膏11kg和建筑垃圾再生微粉8kg；
该复合矿粉的制备方法，具体包括以下步骤：
将钢渣、磷渣和炉渣分别采用辊压机加球磨机混合磨粉细磨成微粉，备用，将石灰石和石膏粉碎并过20目筛，得到细粉，将所述细粉、所述微粉和所述建筑垃圾再生微粉混合后，得到该复合矿粉。
实施例7
石灰石30kg，磷渣粉12kg，钢渣粉10kg，炉渣12kg，熟料11kg，石膏12kg和建筑垃圾再生微粉13kg；
该复合矿粉的制备方法，具体包括以下步骤：
将钢渣、磷渣和炉渣分别采用辊压机加球磨机混合磨粉细磨成微粉，备用，将石灰石和石膏粉碎并过30目筛，得到细粉，将所述细粉、所述微粉和所述建筑垃圾再生微粉混合后，得到该复合矿粉。
实施例8
石灰石40kg，磷渣粉10kg，钢渣粉10kg，炉渣10kg，熟料10kg，石膏10kg和建筑垃圾再生微粉11kg；
该复合矿粉的制备方法，具体包括以下步骤：
将钢渣、磷渣和炉渣分别采用辊压机加球磨机混合磨粉细磨成微粉，备用，将石灰石和石膏粉碎并过30目筛，得到细粉，将所述细粉、所述微粉和所述建筑垃圾再生微粉混合后，得到该复合矿粉。
实验例混凝土改性实验
应用本申请实施例1-8所提供的复合矿粉，取代混凝土中40％的水泥，并与只加入钢渣粉的对比例进行对比，实验结果如表1所示。
表1混凝土改性实验结果
实验结果表明，本申请所提供的复合矿粉较单纯的钢渣粉有明显提高混凝土强度的作用。
综上所述，本申请所提供的复合矿粉，包括多中矿物废料精制而成，具有活性好、粒度均匀、在混凝土中分散性好等优点。本申请所提供的复合矿粉的制备方法，将钢渣、磷渣和炉渣分别细磨成微粉，然后将石灰石和石膏粉摸细粉，混合建筑垃圾再生微粉制备而得，具有方便、简单、易于生产等优点。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。

Claims (10)

1.一种复合矿粉，其特征在于，包括按照质量份数计的如下组份：
石灰石20～60份，磷渣粉5～25份，钢渣粉5～25份，炉渣5～25份，熟料5～25份和石膏5～25份。
2.根据权利要求1所述的复合矿粉，其特征在于，包括按照质量份数计的如下组份：
石灰石25～55份，磷渣粉10～20份，钢渣粉10～20份，炉渣10～20份，熟料10～20份和石膏10～20份。
3.根据权利要求1所述的复合矿粉，其特征在于，包括按照质量份数计的如下组份：
石灰石30～50份，磷渣粉10～15份，钢渣粉10～15份，炉渣10～15份，熟料10～15份和石膏10～15份。
4.根据权利要求1所述的复合矿粉，其特征在于，包括按照质量份数计的如下组份：
石灰石35～45份，磷渣粉10～12份，钢渣粉10～12份，炉渣10～12份，熟料10～12份和石膏10～12份。
5.根据权利要求1-4任一项所述的复合矿粉，其特征在于，以质量份数计，还包括：
建筑垃圾再生微粉5～15份。
6.根据权利要求1-4任一项所述的复合矿粉，其特征在于，所述磷渣粉的比表面积≥420m2/kg。
7.根据权利要求1-4任一项所述的复合矿粉，其特征在于，所述钢渣粉的比表面积≥450m2/kg。
8.根据权利要求1-7任一项所述的复合矿粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将钢渣、磷渣和炉渣分别细磨成微粉，备用，将石灰石和石膏粉碎并过筛，得到细粉，将所述细粉、所述微粉和所述建筑垃圾再生微粉混合后，得到该复合矿粉。
9.根据权利要求8所述的复合矿粉的制备方法，其特征在于，所述细磨采用辊压机加球磨机混合磨粉。
10.根据权利要求8所述的复合矿粉的制备方法，其特征在于，所述过筛为过4～40目筛。
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