CN110776267A - 一种采用拜耳法赤泥制备的无机胶凝材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采用拜耳法赤泥制备的无机胶凝材料，包括按质量百分比计的如下组分：拜耳法赤泥40～60%、半干法脱硫灰5～10%、钢渣20～40%、辅料5～10%。另外，本发明还提供了该无机胶凝材料的制备方法。本发明采用拜耳法赤泥、半干法脱硫灰、钢渣作为原料，充分利用多种工业固体废弃物，实现废弃物的资源化利用，同时通过各组分的合理配比，各组分之间的协同作用激发各自的胶凝活性，显著提高了各工业固体废弃物的利用率，且无机胶凝材料的28天的抗压强度能达到42.5MPa的要求，且抗氯离子渗透性(C)≤1000，为有色金属、冶金等行业产生的一般工业固体废弃物无害化处理及资源化利用提供一条较为实用的技术路线。

Description

一种采用拜耳法赤泥制备的无机胶凝材料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种采用拜耳法赤泥制备的无机胶凝材料及其制备方法。

背景技术

拜耳法赤泥是指采用拜耳法炼铝过程中产生的工业固体废物，外观与赤色泥土相似，赤泥中含有大量的SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO等，可作为水泥、砖、路基材料等建筑原料。然而由于赤泥存在碱性高和水化活性低的特点，导致其利用难度高，利用率低。

烧结半干法脱硫灰是半干法烟气脱硫工艺产生的一种副产物，其主要成分为：CaO、CaSO₃、CaCO₃、CaSO₄、Ca(OH)₂等，目前钢铁企业多数采用集中堆积的方式处理脱硫灰，然而这种处理方式存在固有的缺陷，随着生产的不断进行，不断增加的脱硫灰堆积保管成本和环保治理也会不断增加，同时其造成的环境污染风险也不断增加；而且目前半干法脱硫灰处理和利用技术主要围绕生产免烧砖、蒸养砖、水泥缓凝剂、胶凝材料、干混砂浆、建筑砌块等建筑材料，但最终因为脱硫灰不稳定、实际掺配量小而无法实现产业化生产。

因此，如何将这些工业固体废弃物进行无害化处理及利用是需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有拜耳法赤泥、半干法脱硫灰等工业固体废弃物无害化处理成本高，且利用率低的问题。

为此，本发明提供了一种采用拜耳法赤泥制备的无机胶凝材料，包括按质量百分比计的如下组分：拜耳法赤泥40～60%、半干法脱硫灰5～10%、钢渣20～40%、辅料5～10%。

进一步的，所述拜耳法赤泥的主要成分包括按质量百分比计的如下成分：Fe₂O₃ 30～45%、Al₂O₃ 20～30%、SiO₂ 15～25%、TiO₂ 1～10%、CaO 1～5%、SO₃ 1～5%、P₂O₅ 0.1～1%。

进一步的，所述半干法脱硫灰的主要成分包括按质量百分比计的如下成分：CaSO₄·0.5H₂O 50～65%、Ca(OH)₂ 5～10%、CaCO₃ 10～20%。

进一步的，所述钢渣的主要成分包括按质量百分比计的如下成分：CaO 50～70%、SiO₂ 10～30%。

进一步的，所述拜耳法赤泥、半干法脱硫灰、辅料的粒径大于200目。

进一步的，所述钢渣的粒径小于74μm。

进一步的，所述辅料为阻锈剂、激发剂。

另外，本发明还提供了上述无机胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将钢渣经破碎、筛分、磁选、立磨成钢渣微粉，待用；

2)将拜耳法赤泥烘干后，分别将拜耳法赤泥、半干法脱硫灰、辅料通过立磨成粉料；

3)按照设计质量配比，将拜耳法赤泥、半干法脱硫灰、辅料的粉料及钢渣微粉输送至粉料混匀机中，通过搅拌磨制备成无机胶凝材料产品。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提供的这种无机胶凝材料采用拜耳法赤泥、半干法脱硫灰、钢渣作为原料，充分利用多种工业固体废弃物，实现废弃物的资源化利用，同时通过各组分的合理配比，各组分之间的协同作用激发各自的胶凝活性，显著提高了各工业固体废弃物的利用率，且制备的无机胶凝材料的28天的抗压强度能达到42.5MPa，抗腐蚀性满足《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》中抗氯离子渗透性(C)≤1000的要求，为有色金属、冶金等行业产生的一般工业固体废弃物无害化处理及资源化利用提供一条较为实用的技术路线。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供了一种采用拜耳法赤泥制备的无机胶凝材料，包括按质量百分比计的如下组分：拜耳法赤泥30～60%、半干法脱硫灰5～10%、钢渣20～40%、辅料5～10%。

该无机胶凝材料的制备方法，其具体过程如下：首先，将钢渣经破碎、筛分、磁选、立磨成钢渣微粉，钢渣微粉的粒径小于74μm，待用；然后，将拜耳法赤泥破碎烘干、磁选后，将拜耳法赤泥、半干法脱硫灰、辅料按照上述设计质量配比混合均匀后通过立磨混磨成粉料，此时拜耳法赤泥、半干法脱硫灰、辅料经立磨后混料平均粒径大于200目；最后，按照上述设计质量配比，将拜耳法赤泥、半干法脱硫灰、辅料的粉料及钢渣微粉输送至粉料混匀机中，通过搅拌磨制备成无机胶凝材料产品。

在本实施例中，拜耳法赤泥采用拜耳法炼铝过程中产生的工业固体废物，其主要成分包括Fe₂O₃ 30～45%、Al₂O₃ 20～30%、SiO₂ 15～25%、TiO₂ 1～10%、CaO 1～5%、SO₃ 1～5%、P₂O₅ 0.1～1%。半干法脱硫灰半干法烟气脱硫工艺产生的副产物，其主要成分包括CaSO₄·0.5H₂O 50～65%、Ca(OH)₂ 5～10%、CaCO₃ 10～20%。钢渣采用热闷法得到的钢渣粗产品，其主要成分包括CaO 50～70%、SiO₂ 10～30%。辅料采用普通钢筋阻锈剂及激发剂。以上百分比含量为相应组分占各固体废弃物质量的百分比。

下面以具体实施例说明本发明这种采用拜耳法赤泥制备的无机胶凝材料的性能。无机胶凝材料的各组分配比如表1所示。

表1：无机胶凝材料的各组分配比

组分	拜耳法赤泥(%)	半干法脱硫灰(%)	钢渣(%)	辅料(%)
					实施例1	-	-	90	10
实施例2	90	-	-	10
					实施例3	-	90	-	10
实施例4	60	10	20	10
					实施例5	40	10	40	10
实施例6	50	5	40	5
					实施例7	45	10	40	5

测试上述实施例1-7制得的胶凝材料的抗压强度及抗腐蚀性，其检测结果如表2所示。

表2：无机胶凝材料的抗压强度及抗腐蚀性

性能	抗压强度MPa（28天）	抗腐蚀性（抗氯离子渗透性C）
			实施例1	14.7	741.12
实施例2	13.5	837.49
			实施例3	9.7	795.2
实施例4	34.4	727
			实施例5	51.2	619.01
实施例6	48.9	891.3
			实施例7	46.3	954.57

由表2可以看出，28天三种固体废弃物（实施例1-3）各自抗压强度均小于30MPa，而将三种固体废弃物按一定配比混合后，其抗压强度显著增长，且抗压强度满足《通用硅酸盐水泥》GB 175-2007中的28天达到42.5MPa的要求，抗腐蚀性满足《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》中抗氯离子渗透性(C)≤1000的要求，可作为普通水泥，应用于市政工程、海洋工程等行业中，大大提高了工业固体废弃物的资源化利用率。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种采用拜耳法赤泥制备的无机胶凝材料，其特征在于，包括按质量百分比计的如下组分：拜耳法赤泥40～60%、半干法脱硫灰5～10%、钢渣20～40%、辅料5～10%。

2.如权利要求1所述的一种采用拜耳法赤泥制备的无机胶凝材料，其特征在于，所述拜耳法赤泥的主要成分包括按质量百分比计的如下成分：Fe₂O₃ 30～45%、Al₂O₃ 20～30%、SiO₂ 15～25%、TiO₂ 1～10%、CaO 1～5%、SO₃ 1～5%、P₂O₅ 0.1～1%。

3.如权利要求1所述的一种采用拜耳法赤泥制备的无机胶凝材料，其特征在于，所述半干法脱硫灰的主要成分包括按质量百分比计的如下成分：CaSO₄·0.5H₂O 50～65%、Ca(OH)₂5～10%、CaCO₃ 10～20%。

4.如权利要求1所述的一种采用拜耳法赤泥制备的无机胶凝材料，其特征在于，所述钢渣的主要成分包括按质量百分比计的如下成分：CaO 50～70%、SiO₂ 10～30%。

5.如权利要求1所述的一种采用拜耳法赤泥制备的无机胶凝材料，其特征在于，所述拜耳法赤泥、半干法脱硫灰、辅料的粒径大于200目。

6.如权利要求1所述的一种采用拜耳法赤泥制备的无机胶凝材料，其特征在于，所述钢渣的粒径小于74μm。

7.如权利要求1所述的一种采用拜耳法赤泥制备的无机胶凝材料，其特征在于，所述辅料为阻锈剂、激发剂。

8.如权利要求1～7任一项所述的无机胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将钢渣经破碎、筛分、磁选、立磨成钢渣微粉，待用；

2)将拜耳法赤泥烘干后，分别将拜耳法赤泥、半干法脱硫灰、辅料通过立磨成粉料；

3)按照设计质量配比，将拜耳法赤泥、半干法脱硫灰、辅料的粉料及钢渣微粉输送至粉料混匀机中，通过搅拌磨制备成无机胶凝材料产品。