CN110183120A - 利用原状电解锰渣和钢渣尾泥生产水泥活性掺合料的方法 - Google Patents

利用原状电解锰渣和钢渣尾泥生产水泥活性掺合料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了利用原状电解锰渣和钢渣尾泥生产水泥活性掺合料的方法。将原状电解锰渣、原状钢渣尾泥、石灰石投入磨机混磨30～60min，将混磨好的物料成型为球状得到物料球；将物料球在100～110℃下烘干至衡重；置于坩埚中煅烧；煅烧结束后随炉冷却至800～900℃，然后采用风冷快速降温，得到烧成料；将烧成料破碎并粉磨，粉磨时间90～150min，收取过45μm方孔筛的粉料。钢渣尾泥的高碱度中和了电解锰渣里残留的酸，有利于后续烧成反应的进行；石灰石无需单独煅烧；烧成制度的控制使得反应充分、向活性物相的转化完全；急速降温的措施最大限度地保留了烧成产物的活性相，是掺合料活性的保证。

Description

利用原状电解锰渣和钢渣尾泥生产水泥活性掺合料的方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及利用原状电解锰渣和钢渣尾泥生产水泥活性掺合料的方法。
背景技术
电解锰渣是电解金属锰后产生的过滤渣，颗粒极细且含水量高，呈泥状，是电解锰行业的重点污染物，年生产量超2000万吨。然而目前国内企业尚未找到有效处理电解锰渣的方法，现今大多处理手段只是简单地筑坝堆放，经过日积月累的渗透与扩散，严重污染地下水源，进而对生态环境造成严重破坏。
钢渣尾泥是炼钢转炉或电炉排放的废渣经破碎、分级、水洗、磁选之后排放的低品位渣，其含水率高、粘度大，难以直接利用，其处置再生是钢铁企业实现集约型发展的关键一环。
CN201110150789.5公开了一种用锰渣—钢渣—石灰石粉做掺合料制备混凝土的方法。锰渣微粉、钢渣微粉和石灰石粉的比表面积分别控制在400～600m2/kg、500～800m2/kg和600～900m2/kg。采用小粒径连续级配粗集料,5～20mm碎石含量大于85％，激发剂预先溶于水,随拌合水掺入。该体系中所用的水淬锰渣是高温冶炼后水淬得到，本身具有潜在活性，利用难度小；钢渣+锰渣的利用率≤60％；需要额外激发剂。
CN201410240137.4公开了一种镍渣锰渣混凝土复合掺合料及其制备方法。将镍渣、锰渣、焼粘土、石灰石、黑石、磷石膏按照一定的配比组成粉磨，45μm筛余15±2％，得到复合掺合料。尽管该生产掺合料的方法所利用镍渣、锰渣、烧粘土本身具有潜在活性，但需要激发材料才能参与后期的水化反应；利用率≤45％。
CN201510598544.7公开了一种用于混凝土掺合料的锰渣活性微粉制备方法。将电解锰压滤渣破碎干燥后加入还原剂、增钙剂，混合均匀后焙烧，后冷却、烘干、破碎、磨细，进而再与活性激发剂一起磨细，得到活性微粉。该种制备方法需要二次加入活性激发剂才能激发经过焙烧的锰渣的活性，没有充分利用焙烧过程，欠缺经济性。
发明内容
本发明目的在于实现原状电解锰渣与原状钢渣尾泥的资源化利用，解决此类废渣难以利用的难题，又缓解了矿粉资源紧缺的现状。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
利用原状电解锰渣和钢渣尾泥生产水泥活性掺合料的方法，包括以下步骤：
1)将原状电解锰渣、原状钢渣尾泥、石灰石投入磨机混磨30～60min，将混磨好的物料成型为球状得到物料球；
2)将物料球在100～110℃下烘干至衡重；
3)置于坩埚中煅烧，煅烧过程由预热段室温～300℃升温速率3～5℃/min、升温段300～1450℃升温速率5～10℃、保温段1250～1450℃保温10～60min组成；
4)煅烧结束后随炉冷却至800～900℃，然后采用风冷快速降温，得到烧成料；
5)将烧成料破碎并粉磨，粉磨时间90～150min，收取过45μm方孔筛的粉料，即得到水泥活性掺合料。
按上述方案，所述原状电解锰渣的干物料、所述原状钢渣尾泥的干物料、石灰石的用量按质量百分比分别为28～65％、5～15％、20～60％。
相对于现有技术，本发明具有以下技术效果：
所用原材料均为原状利用，既简便又经济；
钢渣尾泥的高碱度中和了电解锰渣里残留的酸，有利于后续烧成反应的进行；
石灰石无需单独煅烧，在混料时按照化学反应需要的配比换算后直接加入，节约了能源；
烧成制度的控制使得反应充分、向活性物相的转化完全；
急速降温的措施最大限度地保留了烧成产物的活性相，是掺合料活性的保证。
具体实施方式
实施例1：一种利用原状电解锰渣和原状钢渣尾泥生产水泥活性掺合料，其特征是所述水泥活性掺合料的原料组分及其重量百分比(以物料干重计)为：
原状电解锰渣 57％
原状钢渣尾泥 9％
石灰石 34％
具体步骤如下：
S1配比计量
按照配方质量比称取原状电解锰渣(按照含水率根据干物料重量换算出原状电解锰渣的重量)、原状钢渣尾泥(按照含水率根据干物料重量换算出原状钢渣尾泥的重量)、石灰石(经破碎，粒径≤20mm)；
S2、混磨及造球
将上述按照配方质量比称取的原材料投入磨机，混磨45min。将混磨好的物料成型为类球状即可，称为物料球A；
S3、烘干
将A均匀码放在托盘上，置于烘箱，在100℃下烘干12h至衡重；
S4、煅烧
将已烘干的A整齐码放进坩埚，按照：第一阶段预热——4℃/min升温至300℃，第二阶段升温煅烧——5℃/min升温至1350℃，第三阶段保温煅烧——在1350℃保温30min；
S5、冷却
烧成结束后，关闭电源，待炉内温度降至880℃时降下托盘，采用风冷快速降温，得到烧成料B；
S6、粉磨
将经冷却的B破碎并粉磨，粉磨时间100min；
S7、筛分
收取过45μm方孔筛的粉料，备用。
按照上述实施例得到的水泥活性掺合料的性能指标，按照GB/T 18046-2008的相关要求进行理化试验，结果如表1所示：
表1
通过表1可以看出，按照上述实施例生产的水泥活性掺合料各项性能指标均能达到GB/T18046-2008中S75级标准。
实施例2：一种利用原状电解锰渣和原状钢渣尾泥生产水泥活性掺合料，其特征是所述水泥活性掺合料的原料组分及其重量百分比(以物料干重计)为：
原状电解锰渣 38％
原状钢渣尾泥 9％
石灰石 53％
具体步骤如下：
S1配比计量
按照配方质量比称取原状电解锰渣(按照含水率根据干物料重量换算出原状电解锰渣的重量)、原状钢渣尾泥(按照含水率根据干物料重量换算出原状钢渣尾泥的重量)、石灰石(经破碎，粒径≤20mm)；
S2、混磨及造球
将上述按照配方质量比称取的原材料投入磨机，混磨40min。将混磨好的物料成型为类球状即可，称为物料球A；
S3、烘干
将A均匀码放在托盘上，置于烘箱，在100℃下烘干12h至衡重；
S4、煅烧
将已烘干的A整齐码放进坩埚，按照：第一阶段预热——4℃/min升温至300℃，第二阶段升温煅烧——5℃/min升温至850℃，第三阶段保温煅烧——在850℃保温30min，第四阶段升温煅烧——10℃/min升温至1300℃，第五阶段保温煅烧——在1300℃保温20min；
S5、冷却
烧成结束后，关闭电源，待炉内温度降至850℃时降下托盘，采用风冷快速降温，得到烧成料B；
S6、粉磨
将经冷却的B破碎并粉磨，粉磨时间120min；
S7、筛分
收取过45μm方孔筛的粉料，备用。
按照上述实施例得到的水泥活性掺合料的性能指标，按照GB/T 18046-2008的相关要求进行理化试验，结果如表2所示：
表2水泥活性掺合料性能指标
通过表2可以看出，按照上述实施例生产的水泥活性掺合料各项性能指标均能达到GB/T18046-2008中S75级标准。
实施例3：一种利用原状电解锰渣和原状钢渣尾泥生产水泥活性掺合料，其特征是所述水泥活性掺合料的原料组分及其重量百分比(以物料干重计)为：
原状电解锰渣 28％
原状钢渣尾泥 12％
石灰石 60％
具体步骤如下：
S1配比计量
按照配方质量比称取原状电解锰渣(按照含水率根据干物料重量换算出原状电解锰渣的重量)、原状钢渣尾泥(按照含水率根据干物料重量换算出原状钢渣尾泥的重量)、石灰石(经破碎，粒径≤20mm)；
S2、混磨及造球
将上述按照配方质量比称取的原材料投入磨机，混磨50min。将混磨好的物料成型为类球状即可，称为物料球A；
S3、烘干
将A均匀码放在托盘上，置于烘箱，在110℃下烘干10h至衡重；
S4、煅烧
将已烘干的A整齐码放进坩埚，按照：第一阶段预热——4℃/min升温至300℃，第二阶段升温煅烧——5℃/min升温至850℃，第三阶段保温煅烧——在850℃保温45min，第四阶段升温煅烧——10℃/min升温至1400℃，第五阶段保温煅烧——在1400℃保温15min；
S5、冷却
烧成结束后，关闭电源，待炉内温度降至850℃时降下托盘，采用风冷快速降温，得到烧成料B；
S6、粉磨
将经冷却的B破碎并粉磨，粉磨时间150min；
S7、筛分
收取过45μm方孔筛的粉料，备用。
按照上述实施例得到的水泥活性掺合料的性能指标，按照GB/T 18046-2008的相关要求进行理化试验，结果如表3所示：
表3
通过表3可以看出，按照上述实施例生产的水泥活性掺合料各项性能指标均能达到GB/T18046-2008中S75级标准。
通过以上实施例得到的水泥活性掺合料与《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》标准中关键指标比较，具体如表4：
表4本发明的检测数据与GB/T 18046-2008标准指标比较。
本发明有效地、直接地利用了电解锰渣和钢渣尾泥，利废率可达60％以上。当采用适当的原材料配比、控制煅烧制度能够优化制品性能。本发明的产品质量符合水泥混凝土中对矿物掺合料的使用要求。

Claims (2)

1.利用原状电解锰渣和钢渣尾泥生产水泥活性掺合料的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将原状电解锰渣、原状钢渣尾泥、石灰石投入磨机混磨30～60min，将混磨好的物料成型为球状得到物料球；
2)将物料球在100～110℃下烘干至衡重；
3)置于坩埚中煅烧，煅烧过程由预热段室温～300℃升温速率3～5℃/min、升温段300～1450℃升温速率5～10℃、保温段1250～1450℃保温10～60min组成；
4)煅烧结束后随炉冷却至800～900℃，然后采用风冷快速降温，得到烧成料；
5)将烧成料破碎并粉磨，粉磨时间90～150min，收取过45μm方孔筛的粉料，即得到水泥活性掺合料。
2.如权利要求1所述利用原状电解锰渣和钢渣尾泥生产水泥活性掺合料的方法，其特征在于所述原状电解锰渣的干物料、所述原状钢渣尾泥的干物料、石灰石的用量按质量百分比分别为28～65％、5～15％、20～60％。
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