CN107382116A - 一种高活性改性钢渣粉及其安定性处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高活性改性钢渣粉及其安定性处理方法。这种高活性改性钢渣粉比表面积≥350m2/kg，75μm筛余≤20％，28天的活性指数为80％，安定性合格，用改性钢渣粉替代等量的水泥，钢渣水泥试件28天的抗压强度相较于添加等量未改性钢渣粉水泥试件28天的抗压强度最大提高约30％。该高活性改性钢渣粉的安定性处理方法为：钢渣100份(为重量份，下同)、硅铝酸盐材料(高岭土、煤矸石、粉煤灰等)20～45份；将二者进行混合均匀后，利用蒸压釜对物料进行蒸压改性处理，制备改性钢渣粉体，蒸压条件为：蒸压压力0.2～0.5MPa、温度130～160℃、蒸压时间30～90min，该处理方法不但可有效解决钢渣安定性问题，而且可以明显提高钢渣前期水化活性。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种转炉钢渣安定性处理方法。
背景技术
钢渣是钢铁产业的废弃产物，钢渣的形成不可避免。在我国，钢渣利用率偏低，致使大量钢渣遭到废弃堆积，钢渣的大量堆积不仅占用土地，还会影响土壤的酸碱性，已严重威胁到我国可持续发展战略。对钢渣的大规模利用迫在眉睫，为响应国家关于环境保护、合理利用工业固体废弃物的号召，对钢渣进行全面的研究很有必要。在我国，钢渣一般作为筑路材料，也有一部分作为混凝土活性掺和料，但这都会面临大掺量困难、钢渣自身安定性不良等问题。
钢渣自身安定性不良主要是由于钢渣中一定量的氧化钙(CaO)、游离氧化镁(f-MgO)水化后产生体积膨胀所造成，如若这类物质的水化反应控制不当，易造成其自身结构破坏，具有极大安全隐患。公开号：CN106045347A的中国发明专利申请(公开日2016年10月26日)，公开一种熔融消解转炉钢渣中游离氧化钙的方法，该方法均通过将含有SiO2的硅石、废弃铸造用砂或废玻璃等物质与钢渣混合进行高温煅烧，该方法需要1450℃的高温，能耗大且安全系数低；公开号：CN102795794A的中国发明专利申请(公开日2012年11月28日)公开了一种转炉气淬钢渣安定性的改性处理方法及石灰石岩改性剂，该方法通过在钢渣中加入适量石灰石岩改性剂，并将混合物进行熔融从而解决了钢渣安定性问题，但该方法需要1000℃以上高温，对设备要求高且能耗较大；公开号：CN103571983A的中国发明专利申请(公开日2014年2月12日)公开了一种转炉钢渣压蒸处理改性工艺及其应用，该方法通过对液态钢渣进行压蒸处理很好地解决了钢渣安定性问题，且有效的利用了钢渣的余热，但该方法所处理渣为液态钢渣粒化渣，其处理步骤繁琐且处理场地的选址具有很大局限性，此外较高的蒸压压力对设备的要求也较高。上述二种处理方法均为钢渣未出厂、处于熔融液态条件下进行处理，而目前大部分钢渣仍未作处理直接堆放，占用了大量农田，产业严重的环境污染。
公开号CN103524058A的中国发明专利申请(公开日2014年01月22日)公开了一种钢渣安定性处理方法，该方法采用在钢渣粉中加入磷酸二氢钙、磷酸二氢镁等物质于20-50℃温度条件下处理3～8小时，从而达到消除钢渣中安定性问题，此种方法虽对设备条件要求不高，但耗时较长；公开号：CN102732652A的中国发明专利申请(公开日2012年10月17日)公开了一种钢渣浆料的超细研磨方法，该方法采用湿法快磨工艺，使得钢渣中的氧化钙(CaO)、游离氧化镁(f-MgO)被充分磨细，从而解决了钢渣安定性问题，但该方法需对钢渣进行超细处理，工艺条件苛刻且能耗较大。
为在保持钢渣高胶凝活性的基础上解决钢渣安定性问题，本发明在将钢渣与硅铝酸盐材料充分磨细混合后利用蒸压法对钢渣进行预处理，使钢渣中的膨胀相在低温低压的反应条件下得到有效消解，该方法有效的缩短了反应时间，降低了反应所需温度，在解决钢渣安定性的同时还可对钢渣的反应活性进行大幅度提高。
发明内容
发明目的：针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种高活性改性钢渣粉及其安定性处理方法，利用蒸压釜对钢渣粉及硅铝酸盐材料的混料进行预处理，制备高活性改性钢渣粉体。
具体的，所述高活性改性钢渣粉，是将原钢渣及硅铝酸盐材料进行预先机械粉磨后通过蒸压制得，比表面积≥350m2/kg，75μm筛余≤20％，游离CaO≤3％，游离MgO＜1％。
本发明还提供了上述的高活性改性钢渣粉的安定性处理方法，首先，按重量百分比，每100份的原钢渣，取20～45份硅铝酸盐材料，将二者进行粉磨细化并混合均匀，得到磨细钢渣粉；然后，于蒸压釜中进行蒸压改性，所述的蒸压改性为：压力为0.2～0.5MPa、温度为130～160℃、蒸压时间为30～90min；
上述步骤中，原钢渣及硅铝酸盐材料可同时加入到磨机内，共同粉磨至所需颗粒粒径进行蒸压改性，也可按比例分别加入磨机中粉磨至所需颗粒粒径，而后将二者混合均匀进行蒸压改性。
所述的磨细钢渣粉为由干法粉磨制得，所述的磨细钢渣粉的粒径范围为10～150μm，比表面积≥350m2/kg，75μm筛余≤20％。
所述的硅铝酸盐材料是指高岭土、粉煤灰、粉矸石等含硅铝酸盐的矿物材料，或为其中二种或三种的混合物。硅铝酸盐材料的颗粒粒径范围为5～35μm，且平均粒径≤25μm，SiO2含量≥50％，Al2O3含量≥15％。
所述的蒸压改性为：压力为：0.2～0.3MPa、温度为130～160℃、蒸压时间为：60～90min。
在上述步骤中，当原钢渣与硅铝酸盐材料一同粉磨时，将原钢渣进行破碎筛分，取粒径≤10mm的原钢渣及相应硅铝酸盐材料按比例置于球磨机中，滴加0.01％～0.04％钢渣质量百分比的三乙醇胺，设置粉磨参数，粉磨时间为50min，制得磨细钢渣粉的粒径范围为10～150μm，比表面积≥350m2/kg，75μm筛余≤20％。
在上述步骤中，当原钢渣与硅铝酸盐材料分别粉磨时，将原钢渣进行破碎筛分，取粒径≤10mm的原钢渣置于球磨机中，滴加0.01％～0.05％钢渣质量百分比的三乙醇胺，设置粉磨参数，粉磨时间为60min，制得的磨细钢渣粉的粒径范围为10～150μm，比表面积≥350m2/kg，75μm筛余≤20％，取相应硅铝酸盐材料置于球磨机中，设置粉磨参数，粉磨时间为20min。
更具体的，进一步的详细描述，本发明原料配方包括：钢渣、硅铝酸盐材料、三乙醇胺和水。本发明的具体的步骤如下：
(1)将磨细钢渣粉置于蒸压釜中，按重量份数比，每100份磨细钢渣粉，加入20～45份磨细硅铝酸盐材料混合均匀，加入300～500份水，或者取原钢渣与硅铝酸盐材料的磨细混料置于蒸压釜中，每100份磨细混料，加入300～500份水，设置蒸压参数，蒸压至设定时间即可，具体参数设置为：
a.工作压力为:0.2～0.5MPa；
b.工作温度为:130～160℃；
c.工作时间为:30～90min；
(2)所述的磨细钢渣粉由干法粉磨制得，具体为：当钢渣与硅铝酸盐材料一同粉磨时，将原钢渣进行破碎筛分，取粒径≤10mm的原钢渣及相应硅铝酸盐材料按比例置于球磨机中，滴加0.01％～0.04％钢渣质量百分比的三乙醇胺，设置粉磨参数，粉磨时间为50min，制得磨细钢渣粉的径范围为10～150μm，比表面积≥350m2/kg，75μm筛余≤20％；当原钢渣与硅铝酸盐材料分别粉磨时，将原钢渣进行破碎筛分，取粒径≤10mm的原钢渣置于球磨机中，滴加0.01％～0.05％钢渣质量百分比的三乙醇胺，设置粉磨参数，粉磨时间为60min，制得磨细钢渣粉的粒径范围为10～150μm，比表面积≥350m2/kg，75μm筛余≤20％，取相应硅铝酸盐材料置于球磨机中，设置粉磨参数，粉磨时间为20min；
(3)所述的硅铝酸盐材料，其特征在于，硅铝酸盐材料的颗粒粒径范围为5～35μm，且平均粒径≤25μm，SiO2含量≥50％，Al2O3含量≥15％。
有益效果：本发明通过将钢渣及硅铝酸盐材料的混料进行蒸压处理，利用在一定的温度与压力下发生的一系列化学反应，在保留钢渣原有物理化学性能的基础上，消除钢渣中的游离氧化钙和游离氧化镁，明显的改善了钢渣的安定性并且提高了钢渣的水化活性，增大钢渣在建材制品中的掺量，降低生产成本。
附图说明
图1为对比例及实例1～4制得的改性钢渣粉体XRD结果分析图。
具体实施方式：
下面通过实施例的方式，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述的实施例。
实例1
将钢渣破碎至粒径≤10mm，与高岭土一同置于球磨机中，其中每100份原钢渣中加入22.5份高岭土，于磨机中滴加0.02％钢渣质量百分比的三乙醇胺进行粉磨，粉磨时间为50min，而后进行分选筛分得到表面积≥350m2/kg的磨细混料；将制得的磨细混料，置于蒸压釜中，每100份磨细混料加入300份水，蒸压条件分别为：压力为0.5MPa，温度为156℃，恒温时间为90min，后取出干燥。
根据《水泥蒸压安定性试验方法》GB/T 750-92及《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB/T 1346-2011方法，称取改性钢渣粉及P·O 42.5水泥，二者的质量比为3:2，加水成型，标准养护24±2h后拆模，于水中静置养护3h，后检测钢渣安定性。
称取改性钢渣粉及P·O 42.5水泥，二者的质量比为3:7，加水成型，标准养护24±2h后拆模，置于20℃，相对湿度为99％的环境下，养护至期龄，测试其力学性能。
实例2
将钢渣破碎至粒径≤10mm，与高岭土一同置于球磨机中，其中每100份钢渣中加入45份高岭土，于磨机中滴加0.02％钢渣质量百分比的三乙醇胺进行粉磨，粉磨时间为50min，而后进行分选筛分得到表面积≥350m2/kg的磨细混料；将制得的磨细混料，置于蒸压釜中，每100份磨细混料加入300份水，蒸压条件分别为：压力为0.5MPa，温度为156℃，恒温时间为90min，后取出干燥。
根据《水泥蒸压安定性试验方法》GB/T 750-92及《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB/T 1346-2011方法，称取改性钢渣粉及P·O 42.5水泥，二者的质量比为3:2，加水成型，标准养护24±2h后拆模，于水中静置养护3h，后检测钢渣安定性。
称取改性钢渣粉及P·O 42.5水泥，二者的质量比为3:7，加水成型，标准养护24±2h后拆模，置于20℃，相对湿度为99％的环境下，养护至期龄，测试其力学性能。
实例3
将钢渣破碎至粒径≤10mm，置于球磨机中，于磨机中滴加0.03％原钢渣质量百分比的三乙醇胺进行粉磨，粉磨时间为60min，而后进行分选筛分得到表面积≥350m2/kg的磨细钢渣粉；将煤矸石置于球磨机中，粉磨时间为20min，而后进行分选筛分得到颗粒粒径范围为5～35μm的磨细煤矸石。将磨细钢渣粉100份、磨细煤矸石45份混合均匀，置于蒸压釜中，加入470份水，蒸压条件分别为：压力为0.2MPa，温度为130℃，恒温时间为90min，后取出干燥。
根据《水泥蒸压安定性试验方法》GB/T 750-92及《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB/T 1346-2011方法，称取改性钢渣粉及P·O 42.5水泥，二者的质量比为3:2，加水成型，标准养护24±2h后拆模，于水中静置养护3h，后检测钢渣安定性。
称取改性钢渣粉及P·O 42.5水泥，二者的质量比为3:7，加水成型，标准养护24±2h后拆模，置于20℃，相对湿度为99％的环境下，养护至期龄，测试其力学性能。
实例4
将钢渣破碎至粒径≤10mm，置于球磨机中，于磨机中滴加0.03％原钢渣质量百分比的三乙醇胺进行粉磨，粉磨时间为60min，而后进行分选筛分得到表面积≥350m2/kg的磨细钢渣粉；将粉煤灰置于球磨机中，粉磨时间为20min，而后进行分选筛分得到颗粒粒径范围为5～35μm的磨细粉煤灰。将钢渣粉100份(均为重量份，下同)、磨细粉煤灰22.5份混合均匀，置于蒸压釜中，加入400份水，蒸压条件分别为：压力为0.2MPa，温度为130℃，恒温时间为90min，后取出干燥。
根据《水泥蒸压安定性试验方法》GB/T 750-92及《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB/T 1346-2011方法，称取改性钢渣粉及P·O 42.5水泥，二者的质量比为3:2，加水成型，标准养护24±2h后拆模，于水中静置养护3h，后检测改性钢渣安定性。
称取改性钢渣粉及P·O 42.5水泥，二者的质量比为3:7，加水成型，标准养护24±2h后拆模，置于20℃，相对湿度为99％的环境下，养护至期龄，测试其力学性能。
对比例
对比例所用钢渣为未蒸压改性钢渣粉。
根据《水泥蒸压安定性试验方法》GB/T 750-92及《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB/T 1346-2011方法，称取钢渣粉及P·O 42.5水泥，二者的质量比为3:2，加水成型，标准养护24±2h后拆模，于水中静置养护3h，后检测钢渣安定性。
称取改性钢渣粉及P·O 42.5水泥，二者的质量比为二者的质量比为3:7，加水成型，标准养护24±2h后拆模，置于20℃，相对湿度为99％的环境下，养护至期龄，测试其力学性能。
对比例与实施例1～4的对比结果见表1：
表1
Claims (8)
1.一种高活性改性钢渣粉，其特征在于，所述高活性改性钢渣粉，是将原钢渣及硅铝酸盐材料进行预先机械粉磨后通过蒸压制得，比表面积≥350m2/kg，75μm筛余≤20％，游离CaO≤3％，游离MgO＜1％。
2.权利要求1所述的高活性改性钢渣粉的安定性处理方法，其特征在于，首先，按重量百分比，每100份的原钢渣，取20～45份硅铝酸盐材料，将二者进行粉磨细化并混合均匀，得到磨细钢渣粉；然后，于蒸压釜中进行蒸压改性，所述的蒸压改性为：压力为0.2～0.5MPa、温度为130～160℃、蒸压时间为30～90min；
上述步骤中，原钢渣及硅铝酸盐材料可同时加入到磨机内，共同粉磨至所需颗粒粒径进行蒸压改性，也可按比例分别加入磨机中粉磨至所需颗粒粒径，而后将二者混合均匀进行蒸压改性。
3.如权利要求2所述的安定性处理方法，其特征在于所述的磨细钢渣粉为由干法粉磨制得，所述的磨细钢渣粉的粒径范围为10～150μm，比表面积≥350m2/kg，75μm筛余≤20％。
4.如权利要求2所述的安定性处理方法，，其特征在于，所述的硅铝酸盐材料是指高岭土、粉煤灰、粉矸石等含硅铝酸盐的矿物材料，或为其中二种或三种的混合物。
5.如权利要求2所述的安定性处理方法，其特征在于，硅铝酸盐材料的颗粒粒径范围为5～35μm，且平均粒径≤25μm，SiO2含量≥50％，Al2O3含量≥15％。
6.如权利要求2所述的安定性处理方法，其特征在于，所述的蒸压改性为：压力为：0.2～0.3MPa、温度为130～160℃、蒸压时间为：60～90min。
7.如权利要求2所述的安定性处理方法，其特征在于，当原钢渣与硅铝酸盐材料一同粉磨时，将原钢渣进行破碎筛分，取粒径≤10mm的原钢渣及相应硅铝酸盐材料按比例置于球磨机中，滴加0.01％～0.04％钢渣质量百分比的三乙醇胺，设置粉磨参数，粉磨时间为50min，制得磨细钢渣粉的粒径范围为10～150μm，比表面积≥350m2/kg，75μm筛余≤20％。
8.如权利要求2所述的安定性处理方法，其特征在于，当原钢渣与硅铝酸盐材料分别粉磨时，将原钢渣进行破碎筛分，取粒径≤10mm的原钢渣置于球磨机中，滴加0.01％～0.05％钢渣质量百分比的三乙醇胺，设置粉磨参数，粉磨时间为60min，制得的磨细钢渣粉的粒径范围为10～150μm，比表面积≥350m2/kg，75μm筛余≤20％，取相应硅铝酸盐材料置于球磨机中，设置粉磨参数，粉磨时间为20min。
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