CN111925148B - 一种用于水泥、混凝土生产的复合掺合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于水泥、混凝土生产的复合掺合料及其制备方法，该复合掺合料由固体原料和引发剂组成，所述固体原料与引发剂的重量体积比为：100:0.05‑0.15；所述固体原料由精炼渣20‑30份、废弃混凝土10‑30份、钢渣10‑20份、高炉矿渣15‑55份、脱硫石膏3‑7份组成。其制备方法为：原料预处理、配料及成品和储存发货。该掺合料中，充分利用了炼钢过程中的废弃物、建筑工地的废弃物，变废为宝，实现了掺合料的环保生产，利用引发剂对固体原料进行处理，提高掺合料的比表面积和活性指数，在水泥和混凝土等水化过程中，起到促进水化，提高强度，降低需水量和水化热的作用，并提高混凝土的耐久性。
Description
技术领域
本发明涉及水泥混凝土生产技术领域，具体涉及一种用于水泥、混凝土生产的复合掺合料及其制备方法。
背景技术
掺合料用于水泥和混凝土中，用以调整混凝土的强度和流动度，降低熟料和水泥的使用，目前，水泥和混凝土生产所用的掺合料原料成分主要有矿渣粉、粉煤灰、钢渣粉、磷渣粉、高炉矿渣和沸石粉等，这些掺合料的成分有各自的特点，在水泥和混凝土生产过程中可单独配合使用。
现有的掺合料主要有以下特点：一是虽然掺合料原料众多，但是由于这些原料之间的匹配性差，不能充分发挥个原料之间的作用，使成品掺合料的性能差；二是由于工业产业发展迅速，同一种原料的成分含量差异较大，因此，形成的掺合料的质量参差不齐，且使掺合料的应用受到局限，如掺合料只能用在水泥中或者只能用在混凝土中，限制了掺合料的通用性。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种用于水泥、混凝土生产的复合掺合料及其制备方法，该掺合料中，充分利用了炼钢过程中的废弃物、建筑工地的废弃物，变废为宝，实现了掺合料的环保生产，利用各原材料在水泥、混凝土水化过程中的作用，结合引发剂对固体原料进行处理，提高掺合料的比表面积和活性指数，在水泥和混凝土等水化过程中，起到促进水化，提高强度，降低需水量和水化热的作用，并提高混凝土的耐久性。
本发明的技术方案如下：
一种用于水泥、混凝土生产的复合掺合料，由固体原料和引发剂组成，所述固体原料与引发剂的质量比为：100:0.1-0.15；
所述固体原料由重量份数的原料组成：
精炼渣25-35份、废弃混凝土20份、钢渣5-15份、高炉矿渣35-45份、脱硫石膏5-7份。
优选的，所述固体原料与引发剂的质量比：100:0.1。
优选的，所述固体原料由重量份数的原料组成：
精炼渣25份、废弃混凝土20份、钢渣15份、高炉矿渣35份、脱硫石膏5份。
优选的，所述精炼渣的处理过程为：将LF精炼炉新产出的精炼渣进行热泼裂解，然后打水堆放13-17天，堆放过程中控制含水率在3-5％之间，获得精炼渣；该处理过程中，可消解新产精炼渣中的游离氧化钙，促进钙离子的释放。
精炼渣是钢水精炼过程中产生的副产物，其中含有约10％的游离氧化钙，精炼渣未经打水消解和陈化处理的话，其中的游离钙会导致水泥体积安定性不合格的问题，其次经消解后的游离氧化钙会变化为可水溶性的氢氧化钙，提高水泥水化初期钙离子的浓度，提升水泥水化初期的水化速度，提升水泥早期强度。
优选的，所述废弃混凝土采用颚式破碎机加磁选线，进行预破碎处理，粒度控制在≤30mm，同时将其中的钢筋等金属铁物质选出避免对生产设备损坏，降低设备故障率。
优选的，所述钢渣的处理过程为：采用有压热焖法处理，然后采用磁选破碎法处理，控制金属铁含量≤2％，粒度≤10mm。
优选的，所述高炉矿渣采用INBA法冲制，玻璃体含量≥90％。
优选的，所述脱硫石膏采用电厂脱硫生产出的副产物，控制水分≤15％，亚硫酸钙含量≤0.25％。
优选的，所述引发剂由下列重量百分比的原料组成：硼酸4％、三乙醇胺7％、糖蜜10％、氯化钠20％、水59％，通过计量泵加入。
上述复合掺合料的制备方法，如下：
(1)引发剂制备：
按照比例，将硼酸、三乙醇胺、糖蜜、氯化钠和水放入搅拌罐中混匀，然后导入不锈钢反应釜中进行混合搅拌均匀，获得引发剂，备用；
(2)配料
将固体原料精炼渣、废弃混凝土、钢渣、高炉矿渣、脱硫石膏，分别经皮带输送至各自的中间仓，经皮带秤计量后，各物料汇总至卧辊磨入磨皮带，将步骤(1)的引发剂经计量泵计量后，通过软管滴入入磨皮带，与上述物料混合入磨；
(3)成品
使用卧辊磨将步骤(2)进入其中的物料循环研磨后，经选粉机，控制物料比表面积≥450m2/kg，经布袋收尘器收集，获得成品；将成品输送至混凝土依堡库或钢板仓内备用，成品发货，使用散装头发货，罐车运输至客户。
引发剂在进行制备时，所用原料均采用计量泵精确剂量，以保证引发剂质量的均匀性；引发剂与固体原料的混合分两次进行，第一次是在固体原料进入卧辊磨之前，采用计量泵控制流速滴入入磨皮带进行初步混合，采用这种初步混合的方式主要是由于引发剂的用量相较于固体原料的量来说少很多，若直接加入卧辊磨中会导致引发剂与固体原料的混合不均匀，导致产生的质量产生差异；第二次混合是在卧辊磨对物料粉碎时，伴随粉碎进行的混合，此过程中，引发剂与固体原料进行反应，提高掺合料的活性指数及活性指数的持续时间；
固体原料中的钢渣和废弃混凝土中，金属物质含量较高，导致其易磨性较差、粉磨难度大，另外，由于原料经中间仓称重后需同时在卧辊磨内粉磨提高混合均匀性及与引发剂作用的均匀性，因此，综合考虑原料之间的耐磨性，选择粉磨性能强的卧辊磨进行磨粉，使各固体原料均能得到有效磨粉，获得的掺合料质量均一、粒径均匀。
本发明提供的制备方法，针对本发明中的固体原料及引发剂进行设计，在设计时，充分考虑了固体原料的特点及固体原料重量与引发剂用量的差距，有效克服了本发明中固体原料与引发剂混合均匀性的技术问题，从而，该方法的使用具有一定的针对性，通过上述制备方法将发明提供的固体原料及引发剂制备成掺合料，并将掺合料应用于水泥和混凝土中，在水泥和混凝土等水化过程中，起到促进水化、提高强度、降低需水量和水化热的作用，可有效提高混凝土的耐久性。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明使用价格低廉的精炼渣、废弃混凝土、钢渣、高炉矿渣和脱硫石膏组成的固体原料、配合一定量的引发剂，生产出一种既可用于水泥生产又可用于混凝土生产的掺合料，该掺合料具有成本低的优点，与同类型的矿渣粉(7天活性指数≥70％，28天活性指数≥95％的矿渣粉)价格降低50元/吨。
2、本发明提供的复合掺合料，具有活性高的优点，将该复合掺合料用于水泥或混凝土生产中，可有效降低水泥中熟料的用量；将其应用于混凝土中时，可有效降低水泥的用量；同时，该复合掺合料可改善水泥和混凝土的需水量、泌水性问题。
3、本发明提供的复合掺合料的制备方法具有针对性强、过程控制准确的优点。
4、本发明获得的复合掺合料，比表面积≥450m2/kg，7天活性指数≥75％，28天活性指数≥95％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为复合掺合料制备工艺流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明的实施例，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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于水泥、混凝土生产的复合掺合料，由固体原料和引发剂组成，在固体原料中，精炼渣25kg、废弃混凝土20kg、钢渣15kg、高炉矿渣35kg、脱硫石膏5kg；引发剂(密度为1.15kg/L，按照0.1％加入)：计算过程为100Kg×0.1％÷1.15kg/L＝8.7L。
上述复合掺合料的制备方法，如下：
(1)原料处理及引发剂制备：
s 1，精炼渣预处理：将LF精炼炉新出精炼渣送入热泼厂房，在热泼厂房经热泼裂解处理后，倒运至消解堆场，对其使用雾炮进行打水消解，水分控制在3％-5％之间进行15天的存放，15天后，测定游离氧化钙含量≤2％；
s2，废弃混凝土预处理：将经破碎和筛选钢筋后的混凝土块倒运至堆场，进入颚式破碎机加磁选线，进行破碎处理，控制混凝土粒度≤30mm，经过皮带除铁器和管道式除铁器，进一步选出其中的钢筋等废铁，处理好的废弃混凝土块经过皮带倒运至堆场使用；
s3，钢渣预处理：从钢渣热焖厂房经有压热焖处理后，再经磁选机和棒磨机处理后，控制金属铁含量≤2％，粒度控制在≤10mm，倒运至钢渣堆场备用；
s4，高炉矿渣预处理：将高炉冶炼排出的液态渣，使用INBA法冲制，获得冲渣水；使用高速的水泥在粒化塔内，进行冷却造粒，冲渣水经冷却塔冷却后，循环使用，保证高炉矿渣中的玻璃体含量≥90％；将冲制好的高炉矿渣通过皮带输送至高炉矿渣堆场，晾晒72小时后，将水分由25％控制在10％以内，备用，高炉水渣经皮带上料，皮带上方安装皮带式除铁器，对水渣中的金属铁进行选出；
s5，脱硫石膏预处理：采用的原料为电厂燃煤发电脱硫产物，经脱硫塔内的氧化风机充分氧化，将亚硫酸酸钙氧化为硫酸钙，控制亚硫酸钙的含量≤0.25％，脱硫产生的浆液经真空滤布机排除一定的水分，控制其水分≤15％，经车辆运输至脱硫石膏堆场备用；
s6，引发剂制备：按照比例，将硼酸、三乙醇胺、糖蜜、氯化钠和水放入搅拌罐中混匀，然后导入不锈钢反应釜中进行合成反应，获得引发剂，备用；
(2)配料
将固体原料精炼渣、废弃混凝土、钢渣、高炉矿渣、脱硫石膏，分别经皮带输送至各自的中间仓，经皮带秤计量后，各物料汇总至卧辊磨入磨皮带，将步骤(1)的引发剂经计量泵计量后，通过软管滴入入磨皮带，与上述物料混合入磨；
(3)成品
使用卧辊磨将步骤(2)进入其中的物料循环研磨后，经选粉机，控制物料比表面积≥450m2/kg，经布袋收尘器收集，获得成品；将成品输送至混凝土依堡库或钢板仓内备用，成品发货，使用散装头发货，罐车运输至客户。
实施例2
一种用于水泥、混凝土生产的复合掺合料，由固体原料和引发剂组成，在固体原料中，精炼渣25kg、废弃混凝土20kg、钢渣15kg、高炉矿渣35kg、脱硫石膏5kg；引发剂：13L。
上述复合掺合料的制备方法同实施例1。
实施例3
一种用于水泥、混凝土生产的复合掺合料，由固体原料和引发剂组成，在固体原料中，精炼渣25kg、废弃混凝土20kg、钢渣5kg、高炉矿渣45kg、脱硫石膏5kg；引发剂：8.7L。
上述复合掺合料的制备方法同实施例1。
实施例4
一种用于水泥、混凝土生产的复合掺合料，由固体原料和引发剂组成，在固体原料中，精炼渣35kg、废弃混凝土20kg、钢渣5kg、高炉矿渣35kg、脱硫石膏5kg；引发剂：8.7L。
上述复合掺合料的制备方法同实施例1。
实施例5
一种用于水泥、混凝土生产的复合掺合料，由固体原料和引发剂组成，在固体原料中，精炼渣25kg、废弃混凝土30kg、钢渣5kg、高炉矿渣35kg、脱硫石膏5kg；引发剂：8.7L。
上述复合掺合料的制备方法同实施例1。
实施例6
一种用于水泥、混凝土生产的复合掺合料，由固体原料和引发剂组成，在固体原料中，精炼渣25kg、废弃混凝土20kg、钢渣13kg、高炉矿渣35kg、脱硫石膏7kg；引发剂：8.7L。
上述复合掺合料的制备方法同实施例1。
实施例7
一种用于水泥、混凝土生产的复合掺合料，由固体原料和引发剂组成，在固体原料中，精炼渣25kg、废弃混凝土20kg、钢渣15kg、高炉矿渣35kg、脱硫石膏5kg；引发剂：8.7L。
上述复合掺合料的制备方法同实施例1。
选择实施1为对比的基准实例，实施例2-7与实施例1进行对比。
对比例1
与实施例1的区别在于，引发剂的添加量为13L。
对比例2
与实施例1的区别在于，高炉矿渣上调10kg，钢渣下调10kg。
对比例3
与实施例1的区别在于，精炼渣上调10kg，钢渣下调10kg。
对比例4
与实施例1的区别在于，废弃混凝土上调10kg，钢渣下调10kg。
对比例5
与实施例1的区别在于，脱硫石膏上调2kg，钢渣下调2kg。
对比例6
与实施例1的制备方法的区别在于，在步骤(1)的s3中，控制金属铁含量在2.5％-3％之间，在s4中，控制玻璃体含量在80-85％之间。
将实施例1-7及对比例1-6提供的掺合料分别用于水泥和混凝土中，对需水量和泌水性进行检测，结果显示：实施例1-7提供的复合掺合料用于水泥生产中时，可有效降低水泥中熟料的用量；将其应用于混凝土中时，可有效降低水泥的用量；
表1对比案例差别表
表2对比案例使用效果对比
需水量检测依据《GB/T水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》，泌水性检测方法为使用水泥净浆测验水泥泌水性能，250g水泥，加入500g水，统一水灰比为0.5，调整水泥配比时，需测标准稠度。净浆搅拌机正常制度搅拌，取250g水泥净浆倒入小烧杯内，放入标养，前30min观测一次，吸取上清液称重，记录重量变化，以后每20min观测一次，观测总时间为180min，记录期间内水泥的泌水速率变化，泌水率计算公式为，水泥泌水率＝泌水量/水泥净浆加水量*100％。
本发明提供的掺合料的特点：该复合材料将精炼渣、高炉矿渣、脱硫石膏、废弃混凝土、钢渣和特定引发剂，按照一定配合比进行粉磨，制成比表面积≥450m2/kg的复合掺合料，其7天活性指数≥75％，28天活性指数≥95％。其中的应用方向为：作为水泥混合材，推荐掺量为20％-25％；作为混凝土掺合料，推荐掺量≤150kg/m3，其具体的使用掺量，根据具体材料进行设计，以实验结果为准。
尽管通过参考优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/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所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种用于水泥、混凝土生产的复合掺合料，其特征在于，由固体原料和引发剂组成，所述固体原料与引发剂的质量比为：100:0.05-0.15；
所述固体原料由重量份数的原料组成：
精炼渣25-35份、废弃混凝土20份、钢渣5-15份、高炉矿渣35-45份、脱硫石膏5-7份；
所述精炼渣的处理过程为：将LF精炼炉新产出的精炼渣进行热泼裂解，然后打水堆放13-17天，堆放过程中控制含水率在3-5%之间，获得精炼渣；
所述高炉矿渣采用INBA法冲制，玻璃体含量≥90%；
所述钢渣的处理过程为：采用有压热焖法处理，然后采用磁选破碎法处理，控制金属铁含量≤2%，粒度≤10mm；
所述引发剂由下列重量百分比的原料组成：硼酸4%、三乙醇胺7%、糖蜜10%、氯化钠20%、水59%，通过计量泵加入。
2.如权利要求1所述的复合掺合料，其特征在于，所述固体原料与引发剂的质量比为：100:0.1。
3.如权利要求1所述的复合掺合料，其特征在于，所述固体原料由重量份数的原料组成：
精炼渣25份、废弃混凝土20份、钢渣15份、高炉矿渣35份、脱硫石膏5份。
4.如权利要求1-3任一项所述的复合掺合料，其特征在于，所述废弃混凝土采用颚式破碎机加磁选线，进行预破碎处理，粒度控制在≤30mm，同时将其中的钢筋等金属铁物质选出。
5.如权利要求1-3任一项所述的复合掺合料，其特征在于，所述脱硫石膏采用电厂脱硫生产出的副产物，控制水分≤15%，亚硫酸钙含量≤0.25%。
6.制备如权利要求1-5任一项所述的复合掺合料的方法，其特征在于，步骤如下：
（1）引发剂制备：
按照比例，将硼酸、三乙醇胺、糖蜜、氯化钠和水放入搅拌罐中混匀，然后导入不锈钢反应釜中进行合成反应，获得引发剂，备用；
（2）配料
将固体原料精炼渣、废弃混凝土、钢渣、高炉矿渣、脱硫石膏，分别经皮带输送至各自的中间仓，经皮带秤计量后，各物料汇总至卧辊磨入磨皮带，将步骤（1）的引发剂经计量泵计量后，通过软管滴入入磨皮带，与上述物料混合入磨；
（3）成品
使用卧辊磨将步骤（2）进入其中的物料循环研磨后，经选粉机，控制物料比表面积≥450m2/kg，经布袋收尘器收集，获得成品；将成品输送至混凝土依堡库或钢板仓内备用，成品发货，使用散装头发货，罐车运输至客户。
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