CN107522416B - 一种矿渣胶凝剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矿渣胶凝剂及其应用。一种矿渣胶凝剂是由以下的原料组成：矿渣、脱硫石膏、水泥熟料和芒硝。同时公开了该矿渣胶凝剂在制备矿山充填材料中的应用。本发明采用高炉矿渣粉生产出了满足矿山全尾砂充填的胶凝剂，不但解决了矿渣地面堆积对环境造成的污染，同时也由于采用了成本更低的矿渣作为主要成份的胶凝剂，减少了矿山充填过程中水泥的使用，降低了充填成本。

Description

一种矿渣胶凝剂及其应用
技术领域
本发明涉及一种矿渣胶凝剂及其应用。
背景技术
粒化高炉矿渣也称为矿渣，是钢铁厂冶炼生铁过程中产生的主要副产品，在高炉冶炼过程中，生成以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融高炉渣，浮于密度较大的铁水表面，排出时置于水中急速冷却，限制其结晶，变为以玻璃体为主要成分并具有水硬性的粒状水淬高炉矿渣。近年来，随着冶金工业的发展，钢铁产量不断提高，冶金企业的矿渣排放量也在不断地提高。相关资料统计表明，钢铁企业高炉炼铁水淬矿渣年排放量近亿吨，回收利用率约38％，废弃的矿渣不仅占用土地面积大，而且严重污染环境，因此矿渣的重新利用就显得尤为重要。目前，尚没有把矿渣应用于胶凝剂的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿渣胶凝剂及其应用。
本发明所采取的技术方案是：
一种矿渣胶凝剂，由以下质量份的原料组成：80～90份矿渣、5～15份脱硫石膏、0～10份水泥熟料和0～5份芒硝。
矿渣为高炉矿渣。
矿渣的化学组成为：SiO2占35wt％～36wt％，CaO占43wt％～44wt％，MgO占7wt％～8wt％，Al2O3占12wt％～13wt％，S的氧化物占1wt％～2wt％。
矿渣的粒径分布为：粒径小于2.65μm的颗粒占10wt％，粒径小于5.3μm的颗粒占30wt％，粒径小于7.55μm的颗粒占50wt％，粒径小于10.71μm的颗粒占60wt％，粒径小于26.62μm的颗粒占90wt％。
脱硫石膏的粒径分布为：粒径小于3.12μm的颗粒占10wt％，粒径小于5.31μm的颗粒占30wt％，粒径小于6.82μm的颗粒占50wt％，粒径小于7.48μm的颗粒占60wt％，粒径小于37.26μm的颗粒占90wt％。
水泥熟料的粒径分布为：粒径小于2.67μm的颗粒占10wt％，粒径小于5.29μm的颗粒占30wt％，粒径小于7.57μm的颗粒占50wt％，粒径小于11.18μm的颗粒占60wt％，粒径小于31.09μm的颗粒占90wt％。
芒硝的粒径分布为：粒径小于2.75μm的颗粒占10wt％，粒径小于5.54μm的颗粒占30wt％，粒径小于8.61μm的颗粒占50wt％，粒径小于13.46μm的颗粒占60wt％，粒径小于35.94μm的颗粒占90wt％。
一种矿渣胶凝剂在制备矿山充填材料中的应用。
上述的应用，是将矿渣胶凝剂、矿山尾砂和水混合，制得矿山充填材料。
矿渣胶凝剂与矿山尾砂的质量比1：(4～8)，矿渣胶凝剂与矿山尾砂的总质量占矿山充填材料的70～80％。
本发明的有益效果是：
本发明采用高炉矿渣粉生产出了满足矿山全尾砂充填的胶凝剂，不但解决了矿渣地面堆积对环境造成的污染，同时也由于采用了成本更低的矿渣作为主要成份的胶凝剂，减少了矿山充填过程中水泥的使用，降低了充填成本。
具体实施方式
一种矿渣胶凝剂，由以下质量份的原料组成：80～90份矿渣、5～15份脱硫石膏、0～10份水泥熟料和0～5份芒硝。
优选的，矿渣为高炉矿渣。
优选的，矿渣的化学组成为：SiO2占35wt％～36wt％，CaO占43wt％～44wt％，MgO占7wt％～8wt％，Al2O3占12wt％～13wt％，S的氧化物占1wt％～2wt％；进一步优选的，矿渣的化学组成为：SiO2占35.15wt％，CaO占43.46wt％，MgO占7.57wt％，Al2O3占12.15wt％，S的氧化物占1.24wt％，其它氧化物占0.43wt％。
优选的，矿渣的粒径分布为：粒径小于2.65μm的颗粒占10wt％，粒径小于5.3μm的颗粒占30wt％，粒径小于7.55μm的颗粒占50wt％，粒径小于10.71μm的颗粒占60wt％，粒径小于26.62μm的颗粒占90wt％。
优选的，脱硫石膏的粒径分布为：粒径小于3.12μm的颗粒占10wt％，粒径小于5.31μm的颗粒占30wt％，粒径小于6.82μm的颗粒占50wt％，粒径小于7.48μm的颗粒占60wt％，粒径小于37.26μm的颗粒占90wt％。
优选的，水泥熟料的粒径分布为：粒径小于2.67μm的颗粒占10wt％，粒径小于5.29μm的颗粒占30wt％，粒径小于7.57μm的颗粒占50wt％，粒径小于11.18μm的颗粒占60wt％，粒径小于31.09μm的颗粒占90wt％。
优选的，芒硝为工业芒硝，其粒径分布为：粒径小于2.75μm的颗粒占10wt％，粒径小于5.54μm的颗粒占30wt％，粒径小于8.61μm的颗粒占50wt％，粒径小于13.46μm的颗粒占60wt％，粒径小于35.94μm的颗粒占90wt％。
一种矿渣胶凝剂在制备矿山充填材料中的应用。
上述的应用，是将矿渣胶凝剂、矿山尾砂和水混合，制得矿山充填材料。
优选的，矿渣胶凝剂与矿山尾砂的质量比1：(4～8)，矿渣胶凝剂与矿山尾砂的总质量占矿山充填材料的70～80％。
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。
实施例1：
一种矿渣胶凝剂，其各组份及比例如下表1所示：
表1实施例1胶凝剂
原料 质量份
矿渣 84.7
脱硫石膏 10.5
水泥熟料 4.5
芒硝 0.3
实施例2：
一种矿渣胶凝剂，其各组份及比例如下表2所示：
表2实施例2胶凝剂
原料 质量份
矿渣 83.3
脱硫石膏 11.7
水泥熟料 4.3
芒硝 0.7
实施例3：
一种矿渣胶凝剂，其各组份及比例如下表3所示：
表3实施例3胶凝剂
原料 质量份
矿渣 87
脱硫石膏 13
水泥熟料 3.5
芒硝 1
实施例4：
一种矿渣胶凝剂，其各组份及比例如下表4所示：
表4实施例4胶凝剂
原料 质量份
矿渣 82
脱硫石膏 11
水泥熟料 5.5
芒硝 1.5
实施例5：
一种矿渣胶凝剂，其各组份及比例如下表5所示：
表5实施例5胶凝剂
原料 质量份
矿渣 81
脱硫石膏 10
水泥熟料 6
芒硝 3
实施例6：
一种矿渣胶凝剂，其各组份及比例如下表6所示：
表6实施例6胶凝剂
原料 质量份
矿渣 87
脱硫石膏 7
水泥熟料 3
芒硝 3
实施例1～6中：矿渣为高炉矿渣，其化学组成为：SiO2占35.15wt％，CaO占43.46wt％，MgO占7.57wt％，Al2O3占12.15wt％，S的氧化物占1.24wt％，其它氧化物占0.43wt％；矿渣的粒径分布为：粒径小于2.65μm的颗粒占10wt％，粒径小于5.3μm的颗粒占30wt％，粒径小于7.55μm的颗粒占50wt％，粒径小于10.71μm的颗粒占60wt％，粒径小于26.62μm的颗粒占90wt％。脱硫石膏的粒径分布为：粒径小于3.12μm的颗粒占10wt％，粒径小于5.31μm的颗粒占30wt％，粒径小于6.82μm的颗粒占50wt％，粒径小于7.48μm的颗粒占60wt％，粒径小于37.26μm的颗粒占90wt％。水泥熟料的粒径分布为：粒径小于2.67μm的颗粒占10wt％，粒径小于5.29μm的颗粒占30wt％，粒径小于7.57μm的颗粒占50wt％，粒径小于11.18μm的颗粒占60wt％，粒径小于31.09μm的颗粒占90wt％。芒硝为工业芒硝，其粒径分布为：粒径小于2.75μm的颗粒占10wt％，粒径小于5.54μm的颗粒占30wt％，粒径小于8.61μm的颗粒占50wt％，粒径小于13.46μm的颗粒占60wt％，粒径小于35.94μm的颗粒占90wt％。
对比例1：
此对比例所用的胶凝剂为市场上所购买的32.5R早强水泥。
实验方案为：
1、按实施例1-6的配方配制胶凝剂，然后用搅伴机搅拌5分钟，完全搅拌均匀，制成胶凝剂备用。
2、按灰砂比1：6，将实施例1-6的胶凝剂与对比例的水泥和同一批全尾砂按量称取放入搅拌机中慢速搅拌60s；
3、掺入定量的水，将浆体配制成75％的浓度，快速搅拌90s；
4、将锅壁四周浆体刮入锅内后，再搅拌30s；
5、将充分混合均匀的浆体灌注在70.7*70.7*70.7mm标准三联试模中，每组样品浇注两组，分别用以测量7d，28d的强度；
6、将试块放入温度为20℃，相对湿度为90％的标准养护箱中，养护24h后脱模将试块重新放入养护箱中养护至相应龄期，用全自动压力试验机以100N/s的速度测其7d，28d强度，每龄期测试3试块，取其平均值作为该龄期充填体的单轴抗压强度。
实施例1-6、对比例1的强度性能如下表7所示：
表7单轴抗压强度性能对比
7天强度/MPa 28天强度/MPa
实施例1 0.984 3.857
实施例2 0.908 3.731
实施例3 0.903 3.429
实施例4 0.884 3.042
实施例5 0.938 3.472
实施例6 1.072 3.672
对比例1 1.076 2.531
从表7可以看出，本发明的胶凝剂制成的充填材料虽然其7天的单轴抗压强度略低于32.5R型早强水泥，但其28天强度明显高于水泥，至少高出20％，而对有些采取嗣后充填采矿方法的矿山而言，只需要满足其28天强度即可，所以本发明可满足嗣后充填的矿山的需求。

Claims (1)

1.一种矿渣胶凝剂在制备矿山充填材料中的应用，其特征在于：将矿渣胶凝剂、矿山尾砂和水混合，制得矿山充填材料；矿渣胶凝剂与矿山尾砂的质量比1：(4～8)，矿渣胶凝剂与矿山尾砂的总质量占矿山充填材料的70～80％；
所述矿渣胶凝剂由以下质量份的原料组成：84.7份矿渣、10.5份脱硫石膏、4.5份水泥熟料和0.3份芒硝；或者是83.3份矿渣、11.7份脱硫石膏、4.3份水泥熟料和0.7份芒硝；
或者是87份矿渣、13份脱硫石膏、3.5份水泥熟料和1份芒硝；或者是82份矿渣、11份脱硫石膏、5.5份水泥熟料和1.5份芒硝；或者是81份矿渣、10份脱硫石膏、6份水泥熟料和3份芒硝；或者是87份矿渣、7份脱硫石膏、3份水泥熟料和3份芒硝；
所述矿渣为高炉矿渣，其化学组成为：SiO2占35.15wt％，CaO占43.46wt％，MgO占7.57wt％，Al2O3占12.15wt％，S的氧化物占1.24wt％，其它氧化物占0.43wt％；矿渣的粒径分布为：粒径小于2.65μm的颗粒占10wt％，粒径小于5.3μm的颗粒占30wt％，粒径小于7.55μm的颗粒占50wt％，粒径小于10.71μm的颗粒占60wt％，粒径小于26.62μm的颗粒占90wt％；
所述脱硫石膏的粒径分布为：粒径小于3.12μm的颗粒占10wt％，粒径小于5.31μm的颗粒占30wt％，粒径小于6.82μm的颗粒占50wt％，粒径小于7.48μm的颗粒占60wt％，粒径小于37.26μm的颗粒占90wt％；
所述水泥熟料的粒径分布为：粒径小于2.67μm的颗粒占10wt％，粒径小于5.29μm的颗粒占30wt％，粒径小于7.57μm的颗粒占50wt％，粒径小于11.18μm的颗粒占60wt％，粒径小于31.09μm的颗粒占90wt％；
所述芒硝为工业芒硝，其粒径分布为：粒径小于2.75μm的颗粒占10wt％，粒径小于5.54μm的颗粒占30wt％，粒径小于8.61μm的颗粒占50wt％，粒径小于13.46μm的颗粒占60wt％，粒径小于35.94μm的颗粒占90wt％。
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