CN111233422B - 一种含煤制油粗渣的混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含煤制油粗渣的混凝土及其制备方法，该混凝土按重量份数计包括以下原料：胶凝材料15‑20份、细骨料30‑40份、粗骨料40‑50份、水3.75‑9份和减水剂0.015‑0.4份；其中，所述胶凝材料按重量份数计包括：煤制油粗渣3‑30份、矿渣20‑60份、钢渣粒10‑40份、石膏5‑20份，水泥2‑15份。本发明提供的混凝土各原料级配合理，具有优良的机械性能；有效利用了煤制油粗渣、矿渣、钢渣、石膏等工业固体废弃物，成本低廉、经济环保。本发明还提供了相应的制备方法，该制备方法实现了全流程无废化、无污染、高效化。

Description

一种含煤制油粗渣的混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及工业固体废弃物资源化利用领域和建筑材料技术领域，具体涉及一种含煤制油粗渣的混凝土及其制备方法。

背景技术

我国煤炭储量丰富，但石油储量较为匮乏，远远满足不了我国工业发展中对石油的需求。煤制油工业是以煤炭为原料生产石油化工产品的一项技术。在煤制油的过程中会产生粗渣和细渣，仅榆林市的产生量，预计2020年将达到1031.9万吨。目前，煤制油粗渣的处理方式多为堆存或者填埋，不仅占用大面积的土地，极易对地表水、地下水和土壤造成污染，堆存还容易产生扬尘等大气污染问题。

以本发明所使用的煤制油粗渣为例进行说明，该煤制油粗渣来自于山西某煤制油工厂，颜色呈黑色。检测结果显示，该煤制油粗渣残余碳极低，烧失量在0-3％左右，热力学(热重差热)的结果显示这种煤制油粗渣几乎没有质量损失。XRD(X射线衍射分析)的分析结果显示，该煤制油粗渣不含有晶体，呈现出良好的非晶态。XRF(X射线荧光光谱分析)的分析结果显示，这种煤制油粗渣，含有非常丰富的氧化钙、二氧化硅、氧化铝以及一定量的氧化铁，其中二氧化硅含量在47％以上、氧化铝含量在24％以上，合计在72％以上，氧化钙的含量在15％以上，氧化铁含量在5％左右，以上各种氧化物总量占到93％左右，有前景作为优质的建筑材料原料，可应用于生产胶凝材料、混凝土、建筑用砖、墙体材料等。

专利文献CN108817030A公开了一种煤气化细渣活化处理的方法，包括将煤气化细渣与碱性介质粉末研细混匀后，在较低的外界温度(该温度低于固相反应需要的温度)下，通入适量含氧气氛，促进煤气化细渣中未燃烧物快速燃烧。而快速产生的热量能使反应物的温度迅速提升到适合固相反应发生的温度，最终实现细渣中的硅铝化合物快速转化为活性相。而该活性相易于通过化学方法分离提取其中的Al，Si，Fe等化学成分。但该方法仅适用于残余碳含量较高的煤气化细渣的处理，并未涉及几乎不含残余碳的煤制油粗渣的处理方法，且处理工艺复杂。

专利文献CN107986643A公开了一种利用煤气化细渣制备吸附材料的方法，包括：a、加水配制煤气化细渣浆料；b、制备富硅复合料浆和富炭复合料浆；c、制备富炭吸附材料。但该方法依然仅适用于残余碳含量较高的煤气化细渣的处理，并未涉及几乎不含残余碳的煤制油粗渣的处理方法，且处理流程复杂，成本较高。

因此，寻找一种处理工艺简单、经济合理、能够充分有效利用煤制油粗渣的方法，同时能够综合利用矿渣、钢渣、石膏等工业固体废弃物，这是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含煤制油粗渣的混凝土及其制备方法，该制备方法具有工艺简单、经济合理、能够充分有效利用煤制油粗渣的优点。

为此，本发明的第一方面提供一种含煤制油粗渣的混凝土，按重量份数计包括以下原料：胶凝材料15-20份、细骨料30-40份、粗骨料40-50份、水3.75-9份和减水剂0.015-0.4份(以减水剂的干基质量计)；

其中，所述胶凝材料按重量份数计包括：煤制油粗渣3-30份、矿渣20-60份、钢渣粒10-40份、石膏5-20份，水泥2-15份。

进一步，所述钢渣粒的粒度小于3mm。

进一步，所述钢渣粒的制备方法包括：将钢渣原料进行除铁后进行破碎，筛分得到粗颗粒I、细颗粒I，粗颗粒I的粒度大于10mm，细颗粒I的粒度小于5mm；粗颗粒I经过除铁后继续进行破碎，形成闭路循环；细颗粒I经过选粉机选粉后，形成钢渣砂和细颗粒II，钢渣砂的粒度为3-10mm，细颗粒II的粒度为小于3mm；细颗粒II即为制备得到的钢渣粒。

进一步，所述石膏为脱硫石膏、磷石膏、氟石膏、柠檬石膏和废陶模石膏中的一种或多种。

进一步，所述水泥为P.O 42.5水泥、P.I 42.5水泥或P.II 42.5水泥。

进一步，所述细骨料按重量份数计包括：钢渣砂10-50份、煤制油粗渣10-50份、机制砂20-40份。

进一步，所述钢渣砂的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥5mm：0％，≥2.5mm：15％-20％，≥1.25mm：37％-45％，≥0.63mm：52％-58％，≥0.315mm：70％-78％，≥0.16mm：85％-95％。

进一步，所述细骨料中煤制油粗渣的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥5mm：0％-4％，≥2.5mm：25％-35％，≥1.25mm：55％-65％，≥0.63mm：70％-78％，≥0.315mm：82％-87％，≥0.16mm：88％-95％。

进一步，所述机制砂的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥5mm：0％-8％，≥2.5mm：28％-35％，≥1.25mm：40％-48％，≥0.63mm：54％-62％，≥0.315mm：68％-76％，≥0.16mm：88％-95％。

进一步，所述粗骨料按重量份数计包括：钢渣10-30份、石子70-90份。

进一步，所述钢渣的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥20mm：1％-10％，≥16mm：8％-15％，≥10mm：15％-30％，≥5mm：30％-88％，≥2.5mm：80％-97％。

进一步，所述石子的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥25mm：0％，≥20mm：1％-7％，≥16mm：20％-27％，≥10mm：89％-96％，≥5mm：92％-98％，≥2.5mm：95％-100％。

本发明的第二方面，提供所述混凝土的制备方法，包括：

按规定的重量份数称取胶凝材料、细骨料、粗骨料、水和减水剂，将上述原料混合即得所述混凝土；

其中，所述胶凝材料的制备步骤包括：

S1：将钢渣原料进行除铁后进行破碎，筛分得到粗颗粒I、细颗粒I，粗颗粒I的粒度大于10mm，细颗粒I的粒度小于5mm；粗颗粒I经过除铁后继续进行破碎，形成闭路循环；细颗粒I经过选粉机选粉后，制备得到钢渣砂和细颗粒II，钢渣砂的粒度为3-10mm，细颗粒II的粒度为小于3mm；细颗粒II即为制备得到的钢渣粒；

S2：按规定的重量份数称取水泥、煤制油粗渣、矿渣、石膏和步骤S1制备得到的钢渣粒，将煤制油粗渣、矿渣、石膏和钢渣粒混合后通过粉磨装置进行粉磨，粉磨得到细颗粒III、粗颗粒II和粗颗粒III，经风选后所述细颗粒III进入收尘器，所述粗颗粒II落回粉磨装置磨盘继续粉磨；所述粗颗粒III经除铁后继续通过粉磨装置进行粉磨，如此形成循环，直至所有原料进入收尘器，即制备得到胶凝材料初品；

S3：将步骤S2制备得到的胶凝材料初品与称取的水泥混合均匀即得所述胶凝材料；

其中，所述细颗粒III的粒度符合以下条件：0＜粒度≤130μm；所述粗颗粒II的粒度符合以下条件：130μm＜粒度≤3mm；所述粗颗粒III的粒度符合以下条件：3mm＜粒度≤5mm。

进一步，在步骤S1中，所述破碎采用辊压破碎机或颚式破碎机；优选辊压破碎机，所述辊压破碎机两辊间的距离为9mm-12mm，辊压机破碎后的钢渣粒度相比于颚式破碎机更小，更均匀。

进一步，所述胶凝材料的制备步骤还包括：

对矿渣进行除铁的预处理，和/或对石膏进行烘干打散的预处理，和/或对煤制油粗渣进行烘干的预处理。

进一步，在所述胶凝材料的制备步骤中，所述收尘器产生湿热尾气，所述尾气经管道通入所述粉磨装置，对颗粒进行风选后进入收尘器，形成循环。

进一步，所述粉磨装置为立磨。

在具体的实施方式中，所述立磨内部负压为(-2500)Pa-(-2800)Pa，磨辊压力为10MPa-12MPa，粉料分离器转速1050rpm-1180rpm，所述湿热尾气进入立磨的温度为225℃-245℃，收尘器入口压力为(-2950)Pa-(-3150)Pa，收尘器入口温度为70℃-85℃，收尘器出口压力为(-3950)Pa-(-4250)Pa，收尘器出口温度为60℃-70℃，湿热尾气循环管道内压力为(-580)Pa-(-630)Pa，料层厚度为8cm-15cm。

采用上述参数，通过精确控制立磨内部压力和温度以及收尘器压力和风量，使得立磨的产量有较大提升，设计台时产量45t/h，实际台时产量50t/h-60t/h，生产线的产量大幅上升，能耗有效降低，综合单位吨电耗≤58kW·h/t，燃气消耗量≤23m³/t。

进一步，所述细骨料的制备步骤包括：

按以下重量份数称取各原料：步骤S1制备得到的钢渣砂10-50份、煤制油粗渣10-50份、机制砂20-40份；将各原料混合均匀即得所述细骨料。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明提供的混凝土各原料配伍合理，并有效利用了煤制油粗渣、矿渣、钢渣、石膏等工业固体废弃物，同时减少了水泥用量，降低了混凝土的制备成本。煤制油粗渣中有含量较高的Si和Al，以硅的四配位同构化效应和复盐效应为基础，与其他原料中的成分相协同，产生对混凝土强度有利的钙矾石、水化硅酸钙凝胶和类沸石相等矿物相，从而使混凝土具有优良的机械性能。

(2)在细骨料中，煤制油粗渣和钢渣砂两种废弃物的使用，极大地降低了机制砂的用量；另外，通过调整细骨料中煤制油粗渣、钢渣砂、机制砂之间的级配，使其更接近紧密堆积，从而减少了胶凝材料的使用、节约了成本，并使得混凝土具有更高的强度。

(3)在本发明的制备方法中，并未直接采用钢渣原料制备胶凝材料，而是对钢渣原料进行循环除铁、破碎、筛分后，将得到的钢渣粒用于胶凝材料的制备。钢渣原料具有硬度高，难粉磨的特点，原因来自于钢渣中含有难磨的金属铁颗粒。对钢渣原料进行破碎使得部分大颗粒金属铁提前暴露出来，继而通过除铁步骤对暴露出来的铁进行有效去除，减少了后续破碎的循环负荷，同时提高了后续粉磨的粉磨效率。

(4)将制备钢渣粒的步骤中产生的钢渣砂用于细骨料，充分利用了钢渣这种难以利用的固体废物，实现了制备的全流程无废化、无污染、高效化。同时，钢渣砂的使用还降低了石子的用量，有效降低了细骨料的成本。

(5)在本发明的制备方法中，利用循环的热风进行风选，不仅可以对胶凝材料初品进行有效选别，同时可以使胶凝材料初品均匀混合，粉料仓不在需要额外增加混料设备，更为经济；热风的使用提高了选粉能力，胶凝材料初品的细度和比表面积稳定，误差小；热风对胶凝材料初品的水分进行了适当烘干，降低了胶凝材料初品因提前水化而出现板结现象的几率。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：

图1为制备胶凝材料初品的流程示意图。

图2为煤制油粗渣的XRD(X射线衍射分析)的分析测试结果。

图3为煤制油粗渣热力学(热重差热)的分析测试结果。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。本发明实施例所使用原料，可通过常规商业购买途径获得。

实施例1

1、制备胶凝材料

(1.1)制备钢渣粒和钢渣砂

对钢渣原料进行初级破碎及预先除铁：转炉钢渣原料经过给料，用悬挂式除铁器进行预先除铁，预先除铁后的钢渣进入辊压机进行初级破碎，之后进入振动筛进行筛分，经过筛分后产生粗颗粒I，细颗粒I。粗颗粒I的粒度为15mm，细颗粒I的粒度为10mm；粗颗粒I经过滚筒式除铁器除铁后返回辊压机继续破碎，形成闭路循环；细颗粒I经过选粉机选粉后，制备得到钢渣砂和细颗粒II，钢渣砂的粒度为5mm，细颗粒II的粒度为2.8mm；细颗粒II即为钢渣粒。

(1.2)矿渣、石膏、煤制油粗渣的预处理

矿渣原料经过给料，用滚筒式除铁器进行预先除铁；将柠檬石膏进行烘干打散；将煤制油粗渣进行烘干。

(1.3)制备胶凝材料初品

将P.O 42.5水泥、步骤(1.1)制备得到的钢渣粒、步骤(1.2)经处理后得到的矿渣、石膏、煤制油粗渣按照以下重量份数进行称取：水泥12份、钢渣粒24份、矿渣34份、石膏10份、煤制油粗渣20份，其中P.O 42.5水泥用于步骤(1.4)，其他原料经过皮带运输机运送至立磨进行混合粉磨，在立磨系统中，粉磨得到细颗粒III(0＜粒度≤130μm)、粗颗粒II(130μm＜粒度≤3mm)和粗颗粒III(3mm＜粒度≤5mm)，经风选后所述细颗粒III进入收尘器，所述粗颗粒II落回粉磨装置磨盘继续粉磨；所述粗颗粒III经除铁后继续通过粉磨装置进行粉磨，如此形成闭路循环，直至所有原料进入收尘器，即制备得到所述胶凝材料初品。

在此过程中，收尘器收尘后产生湿热尾气，经过循环管道返回立磨，如此形成湿热尾气的回收再利用；控制立磨内部负压-2700Pa，磨辊压力10MPa，粉料分离器转速1080rpm，热风进入立磨的温度225℃，收尘器入口压力-3080Pa，收尘器入口温度75℃，收尘器出口压力-4080Pa，收尘器出口温度65℃，湿热尾气循环管道内压力-595Pa，料层厚度10.5cm；回料的粒度3mm-5mm；制备得到胶凝材料初品的比表面积为450m²/kg，粒度范围为0-130μm，0.045mm筛余1.8％，0.080mm筛余0.5％，含铁量为1.0-2.0％。

(1.4)制备胶凝材料

将步骤(1.3)制备得到的胶凝材料初品与称取的P.O 42.5水泥混合均匀即得胶凝材料。

2、制备细骨料

按以下重量份数称取各原料：钢渣砂25份、煤制油粗渣25份、机制砂50份，其中钢渣砂为步骤(1.1)制备得到的钢渣砂。将各原料混合均匀即得细骨料。

其中，钢渣砂的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥5mm：0％，≥2.5mm：17.6％，≥1.25mm：41.6％，≥0.63mm：56.3％，≥0.315mm：76.5％，≥0.16mm：88.0％。煤制油粗渣的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥5mm：3.7％，≥2.5mm：32.1％，≥1.25mm：60.7％，≥0.63mm：77.0％，≥0.315mm：84.9％，≥0.16mm：93.8％。机制砂的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥5mm：5.5％，≥2.5mm：12.6％，≥1.25mm：22.3％，≥0.63mm：32.2％，≥0.315mm：69.1％，≥0.16mm：92.2％；

3、制备粗骨料

按以下重量份数称取各原料：钢渣28份、石子72份。将各原料混合均匀即得粗骨料。

其中，钢渣的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥20mm：2.2％，≥16mm：8.6％，≥10mm：16.2％，≥5mm：77.4％，≥2.5mm：95.4％。粗骨料中的石子的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥25mm：0％，≥20mm：5.1％，≥16mm：25.0％，≥10mm：94.2％，≥5mm：99.4％，≥2.5mm：99.9％。

4、制备混凝土

按照表1称取各原料，其中减水剂以干基质量计，将各原料混合均匀后制得混凝土。

表1混凝土配合比(每立方米混凝土材料用量：kg/m³)

胶凝材料	水	粗骨料	细骨料	减水剂
					380	150	1090	800	1.9

实施例2

1、制备胶凝材料

(1.1)制备钢渣粒和钢渣砂

对钢渣原料进行初级破碎及预先除铁：电炉钢渣原料经过给料，用悬挂式除铁器进行预先除铁，预先除铁后的钢渣进入辊压机进行初级破碎，之后进入振动筛进行筛分，经过筛分后产生粗颗粒I，细颗粒I，粗颗粒I的粒度为10mm，细颗粒I的粒度为5mm；粗颗粒I经过滚筒式除铁器除铁后返回辊压机继续破碎，形成闭路循环；细颗粒I经过选粉机选粉后，形成钢渣砂和细颗粒II，钢渣砂的粒度为3mm，细颗粒II的粒度为2mm；细颗粒II即为钢渣粒。

(1.2)矿渣、石膏、煤制油粗渣的预处理

矿渣原料经过给料，用滚筒式除铁器进行预先除铁；将脱硫石膏进行烘干打散；将煤制油粗渣进行烘干。

(1.3)制备胶凝材料初品

将P.O 42.5水泥、步骤(1.1)制备得到的钢渣粒、步骤(1.2)经处理后得到的矿渣、石膏、煤制油粗渣按照以下重量份数进行称取：水泥10份、钢渣粒23份、矿渣42份、石膏10份、煤制油粗渣15份，其中P.O 42.5水泥用于步骤(1.4)，其他原料经过皮带运输机运送至立磨进行混合粉磨，在立磨系统中，粉磨得到细颗粒III(0＜粒度≤130μm)、粗颗粒II(130μm＜粒度≤3mm)和粗颗粒III(3mm＜粒度≤5mm)，经风选后所述细颗粒III进入收尘器，所述粗颗粒II落回粉磨装置磨盘继续粉磨；所述粗颗粒III经除铁后继续通过粉磨装置进行粉磨，如此形成闭路循环，直至所有原料进入收尘器，即制备得到所述胶凝材料初品。

在此过程中，收尘器收尘后产生湿热尾气，经过循环管道返回立磨，如此形成湿热尾气的回收再利用；控制立磨内部负压-2600Pa，磨辊压力11MPa，粉料分离器转速1010rpm，热风进入立磨的温度225℃，收尘器入口压力-3020Pa，收尘器入口温度70℃，收尘器出口压力-4050Pa，收尘器出口温度65℃，湿热尾气循环管道内压力-590Pa，料层厚度10.5cm；回料的粒度3mm-5mm；制备得到胶凝材料初品的比表面积为550m²/kg，粒度范围为0-130μm，0.045mm筛余1.5％，0.080mm筛余0.3％，含铁量为1.0-2.0％。

(1.4)制备胶凝材料

将步骤(1.3)制备得到的胶凝材料初品与称取的P.O 42.5水泥混合均匀即得胶凝材料。

2、制备细骨料

按以下重量份数称取各原料：钢渣砂30份、煤制油粗渣25份、机制砂45份，其中钢渣砂为步骤(1.1)制备得到的钢渣砂。将各原料混合均匀即得细骨料。

其中，钢渣砂的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥5mm：0％，≥2.5mm：17.6％，≥1.25mm：41.6％，≥0.63mm：56.3％，≥0.315mm：76.5％，≥0.16mm：88.0％；所述的煤制油粗渣的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥5mm：3.7％，≥2.5mm：32.1％，≥1.25mm：60.7％，≥0.63mm：77.0％，≥0.315mm：84.9％，≥0.16mm：93.8％；所述的机制砂的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥5mm：5.5％，≥2.5mm：12.6％，≥1.25mm：22.3％，≥0.63mm：32.2％，≥0.315mm：69.1％，≥0.16mm：92.2％。

3、制备粗骨料

按以下重量份数称取各原料：钢渣10份、石子90份。将各原料混合均匀即得粗骨料。

其中，钢渣的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥20mm：2.2％，≥16mm：8.6％，≥10mm：16.2％，≥5mm：77.4％，≥2.5mm：95.4％。石子的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥25mm：0％，≥20mm：5.1％，≥16mm：25.0％，≥10mm：94.2％，≥5mm：99.4％，≥2.5mm：99.9％。

4、制备混凝土

按照表2称取各原料，其中减水剂以干基质量计，将各原料混合均匀后制得混凝土。

表2混凝土配合比(每立方米混凝土材料用量：kg/m³)

胶凝材料	水	粗骨料	细骨料	减水剂
					400	150	1090	800	1.92

实施例3

1、制备胶凝材料

(1.1)制备钢渣粒和钢渣砂

对钢渣原料进行初级破碎及预先除铁：电炉钢渣原料经过给料，用悬挂式除铁器进行预先除铁，预先除铁后的钢渣进入辊压机进行初级破碎，之后进入振动筛进行筛分，经过筛分后产生粗颗粒I，细颗粒I，粗颗粒I的粒度为10mm，细颗粒I的粒度为5mm；粗颗粒I经过滚筒式除铁器除铁后返回辊压机继续破碎，形成闭路循环；细颗粒I经过选粉机选粉后，形成钢渣砂和细颗粒II，钢渣砂的粒度为3mm，细颗粒II的粒度为2mm；细颗粒II即为钢渣粒。

(1.2)矿渣、石膏、煤制油粗渣的预处理

矿渣原料经过给料，用滚筒式除铁器进行预先除铁；将脱硫石膏进行烘干打散；将煤制油粗渣进行烘干。

(1.3)制备胶凝材料初品

将P.O 42.5水泥、步骤(1.1)制备得到的钢渣粒、步骤(1.2)经处理后得到的矿渣、石膏、煤制油粗渣按照以下重量份数进行称取：水泥10份、钢渣粒24份、矿渣37份、石膏10份、煤制油粗渣19份，其中P.O 42.5水泥用于步骤(1.4)，其他原料经过皮带运输机运送至立磨进行混合粉磨，在立磨系统中，粉磨得到细颗粒III(0＜粒度≤130μm)、粗颗粒II(130μm＜粒度≤3mm)和粗颗粒III(3mm＜粒度≤5mm)，经风选后所述细颗粒III进入收尘器，所述粗颗粒II落回粉磨装置磨盘继续粉磨；所述粗颗粒III经除铁后继续通过粉磨装置进行粉磨，如此形成闭路循环，直至所有原料进入收尘器，即制备得到所述胶凝材料初品。

在此过程中，收尘器收尘后产生湿热尾气，经过循环管道返回立磨，如此形成湿热尾气的回收再利用；控制立磨内部负压-2650Pa，磨辊压力11MPa，粉料分离器转速1010rpm，热风进入立磨的温度225℃，收尘器入口压力-3050Pa，收尘器入口温度70℃，收尘器出口压力-4050Pa，收尘器出口温度65℃，湿热尾气循环管道内压力-590Pa，料层厚度10.5cm；回料的粒度3mm-5mm；制备得到胶凝材料初品的比表面积为600m²/kg，粒度范围为0-130μm，0.045mm筛余1.3％，0.080mm筛余0.1％，含铁量为1.0-2.0％。

(1.4)制备胶凝材料

将步骤(1.3)制备得到的胶凝材料初品与称取的P.O 42.5水泥混合均匀即得胶凝材料。

2、制备细骨料

按以下重量份数称取各原料：钢渣砂35份、煤制油粗渣35份、机制砂30份，其中钢渣砂为步骤(1.1)制备得到的钢渣砂。将各原料混合均匀即得细骨料。

其中，钢渣砂的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥5mm：0％，≥2.5mm：17.6％，≥1.25mm：41.6％，≥0.63mm：56.3％，≥0.315mm：76.5％，≥0.16mm：88.0％。煤制油粗渣的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥5mm：3.7％，≥2.5mm：32.1％，≥1.25mm：60.7％，≥0.63mm：77.0％，≥0.315mm：84.9％，≥0.16mm：93.8％。机制砂的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥5mm：5.5％，≥2.5mm：12.6％，≥1.25mm：22.3％，≥0.63mm：32.2％，≥0.315mm：69.1％，≥0.16mm：92.2％。

3、制备粗骨料

按以下重量份数称取各原料：钢渣30份、石子70份。将各原料混合均匀即得粗骨料。

其中，钢渣的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥20mm：2.2％，≥16mm：8.6％，≥10mm：16.2％，≥5mm：77.4％，≥2.5mm：95.4％。石子的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥25mm：0％，≥20mm：5.1％，≥16mm：25.0％，≥10mm：94.2％，≥5mm：99.4％，≥2.5mm：99.9％。

4、制备混凝土

按照表3称取各原料，其中减水剂以干基质量计，将各原料混合均匀后制得混凝土。

表3混凝土配合比(每立方米混凝土材料用量：kg/m³)

胶凝材料	水	粗骨料	细骨料	减水剂
					380	160	980	900	1.52

对比例1

1、制备胶凝材料

取脱硫石膏、转炉钢渣原料、高炉水淬矿渣原料，按照以下质量百分比进行称取：矿渣65％、钢渣粒25％、石膏10％。将各原料经过皮带运输机运送至立磨进行混合粉磨，粉磨后进入选粉机进行选粉，控制胶凝材料的比表面积为600m²/kg，粒度范围为0-130μm，0.045mm筛余1.8％，0.080mm筛余0.5％。

2、细骨料

细骨料为机制砂的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥5mm：7.5％，≥2.5mm：31.3％，≥1.25mm：44.5％，≥0.63mm：59.5％，≥0.315mm：74.5％，≥0.16mm：92.3％。

3、粗骨料

粗骨料为石子的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥25mm：0％，≥20mm：5.1％，≥16mm：25.0％，≥10mm：94.2％，≥5mm：99.4％，≥2.5mm：99.9％。

4、制备混凝土

按照表3称取各原料，其中减水剂以干基质量计，将各原料混合均匀后制得混凝土。

表3混凝土配合比(每立方米混凝土材料用量：kg/m³)

胶凝材料	水	粗骨料	细骨料	减水剂
					380	160	980	900	1.52

分别按照实施例1-3记载的制备方法制备混凝土，其中步骤4采用混凝土搅拌机进行搅拌均匀，于温度20±5℃，相对湿度不低于60％的条件下注入100mm×100mm×100mm之模具中，置于混凝土振动台上振动成型。成型后的试块置于养护温度20℃±2℃、相对湿度不低于95％的标准养护条件下养护24h后脱模，置于养护温度20℃±2℃、相对湿度不低于95％的恒温恒湿养护箱内养护至3d、7d以及28d龄期，测试混凝土的抗压强度。胶凝材料安定性检试验依据GB/T 1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》执行。安定性试验采用试饼法和雷氏法两种方法检测，安定性均符合国家标准。各项检测的结果参数对比表格如表4所示。

表4检验参数对比表

由上表可知，本发明制备的胶凝材料的安定性符合国家标准，本发明制备的混凝土具有优良的抗压强度。通过对比可知，将煤制油粗渣作为胶凝材料使用，利用煤制油粗渣中Al和Si含量高这一特点，以硅的四配位同构化效应和复盐效应为基础，与其他成分协同，能够产生良好的胶凝作用，能够在一定范围内提高早期强度和后期强度，并可以作为绿色建材使用；煤制油粗渣和钢渣砂分别代替部分骨料，可以产生相同甚至更好的强度效果；通过控制煤制油粗渣和钢渣砂的级配，比单一机制砂和石子的级配更好，有利于增加混凝土的密实度，从而可以大幅度降低钢筋锈蚀、混凝土表面泛碱等影响耐久性的问题；减少机制砂和石子在混凝土中的使用量，不仅有利于节约成本，更有利于减少开山炸石，保护环境。

同时由于本发明采用的煤制油粗渣、钢渣、矿渣、石膏(尤其是脱硫石膏等工业副产物石膏)等均为工业固体废弃物，不仅解决了这几类工业固体废弃物的堆存和利用的问题，同时也为新型绿色建材的发展提供了新思路。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种含煤制油粗渣的混凝土，其特征在于，按重量份数计包括以下原料：胶凝材料15-20份、细骨料30-40份、粗骨料40-50份、水3.75-9份和减水剂0.015-0.4份；

其中，所述胶凝材料按重量份数计包括：煤制油粗渣3-30份、除铁后的矿渣20-60份、除铁后的钢渣粒10-40份、石膏5-20份，水泥2-15份；

所述细骨料按重量份数计包括：钢渣砂10 -50份、煤制油粗渣10-50份、机制砂20-40份；在所述细骨料中，所述钢渣砂的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥5mm：0%，≥2.5mm：15%-20%，≥1.25mm：37%-45%，≥0.63mm：52%-58%，≥0.315mm：70%-78%，≥0.16mm：85%-95%；所述煤制油粗渣的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥5mm：0%-4 %，≥2.5mm：25%-35%，≥1.25mm：55%-65%，≥0.63mm：70%-78%，≥0.315mm：82%-87%，≥0.16mm：88%-95%；所述机制砂的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥5mm：0%-8%，≥2.5mm：28%-35%，≥1.25mm：40%-48%，≥0.63mm：54%-62%，≥0.315mm：68%-76%，≥0.16mm：88%-95%；

所述粗骨料按重量份数计包括：钢渣10-30份、石子70-90份；其中，所述钢渣的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥20mm：1%-10%，≥16mm：8%-15%，≥10mm：15%-30%，≥5mm：30%-88%，≥2.5mm：80%-97%；所述石子的级配比例为，按照累计筛余百分比计，≥25mm：0%，≥20mm：1%-7%，≥16mm：20%-27%，≥10mm：89%-96%，≥5mm：92%-98%，≥2.5mm：95%-100%。

2.如权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述石膏为脱硫石膏、磷石膏、氟石膏、柠檬石膏和废陶模石膏中的一种或多种。

3.权利要求1-2任一项所述混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按规定的重量份数称取胶凝材料、细骨料、粗骨料、水和减水剂，将上述原料混合均匀即得所述混凝土；

其中，所述胶凝材料的制备步骤包括：

S1：将钢渣原料进行除铁后进行破碎，筛分得到粗颗粒I、细颗粒I，粗颗粒I的粒度大于10mm，细颗粒I的粒度小于5mm；粗颗粒I经过除铁后继续进行破碎，形成闭路循环；细颗粒I经过选粉机选粉后，制备得到钢渣砂和细颗粒II，钢渣砂的粒度为3-10mm，细颗粒II的粒度为小于3mm；细颗粒II即为制备得到的钢渣粒；

S2：按规定的重量份数称取水泥、煤制油粗渣、矿渣、石膏和步骤S1制备得到的钢渣粒，将煤制油粗渣、矿渣、石膏和钢渣粒混合后通过粉磨装置进行粉磨，粉磨得到细颗粒III、粗颗粒II和粗颗粒III，经风选后所述细颗粒III进入收尘器，所述粗颗粒II落回粉磨装置磨盘继续粉磨；所述粗颗粒III经除铁后继续通过粉磨装置进行粉磨，如此形成循环，直至所有原料进入收尘器，即制备得到胶凝材料初品；其中，所述收尘器产生湿热尾气，所述尾气经管道通入所述粉磨装置，对颗粒进行风选后进入收尘器，形成循环；

S3：将步骤S2制备得到的胶凝材料初品与称取的水泥混合均匀即得所述胶凝材料；

其中，所述细颗粒III的粒度符合以下条件：0＜粒度≤130μm；所述粗颗粒II的粒度符合以下条件：130μm＜粒度≤3mm；所述粗颗粒III的粒度符合以下条件：3mm＜粒度≤5mm。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述胶凝材料的制备步骤还包括：

对矿渣进行除铁的预处理，和/或对石膏进行烘干打散的预处理，和/或对煤制油粗渣进行烘干的预处理。

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述细骨料的制备步骤包括：

按以下重量份数称取各原料：步骤S1制备得到的钢渣砂10-50份、煤制油粗渣10-50份、机制砂20-40份；将各原料混合均匀即得所述细骨料。

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