CN112661453A

CN112661453A - 高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法

Info

Publication number: CN112661453A
Application number: CN202110077964.6A
Authority: CN
Inventors: 汪杰; 梁月华; 徐佳俊
Original assignee: Panzhihua University
Current assignee: Panzhihua University
Priority date: 2021-01-20
Filing date: 2021-01-20
Publication date: 2021-04-16

Abstract

本发明属于建筑混凝土制备技术领域，具体涉及一种高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法。针对高钛渣破碎后的微粉沉淀后产生的污泥难以回收利用，严重污染环境等问题，本发明提供了一种高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法，包括以下步骤：a、称取各原料，将高钛渣砂和水泥，加入搅拌机搅拌25～35s，得到混合料；b、在混合料中加入70％的水，搅拌15～25s，再加入高钛渣污泥，搅拌15～25s；c、取高钛渣碎石，加入步骤b的混合料，边搅拌边加入余下的30％的水和外加剂的混合物，搅拌75～95s，得到新的全高钛渣混凝土。本发明回收利用了废弃材料高钛渣污泥，减少了堆积，缓解了环境压力，制备的混凝土可应用于建筑工程技术领域。

Description

高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法

技术领域

本发明属于建筑混凝土制备技术领域，具体涉及一种高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法。

背景技术

高钛渣混凝土是由胶凝材料将高钛渣粗细骨料胶结成整体的工程复合材料的统称。一般情况下，高钛渣混凝土指的是粗骨料为高钛渣碎石、细集料为高钛渣砂，掺合料为粉煤灰的混凝土。如果将掺和料也采用高钛渣微粉，则称为全高钛渣混凝土，其组成原料包括：高钛渣粗碎石、高钛渣粗砂、高钛渣微粉、外加剂、水泥和水，通过水泥将不同粒径的高钛渣骨料胶结，形成的混凝土强度可达到C60以上，可以广泛用于水电、交通、房屋建筑等工程领域。

常规混凝土主要材料中除了水是流体状态，其他都是颗粒体，只是粒径不同，现有混凝土制备工艺和方法也是针对常规混凝土的。

高钛渣是攀枝花钢铁集团冶炼钒钛时产生的经自然冷却或热泼冷却而形成的高炉熔渣，近年的研究发现其可被破碎为不同的粒级，作为粗细骨料或掺合料应用在混凝土中。在高钛渣破碎制备混凝土的原料时会产生大量扬尘。目前的处理方法为：采用持续喷水雾的方法降低扬尘。在此过程中部分高钛渣微粉将随着水迁移，流出的水富含高钛渣微粉，不能直接排放，一般排入沉淀池，经一次沉淀上清液可再次作为水雾循环利用，沉淀物即为高钛渣微粉和水的混合物，由于微粉颗粒细小悬浮在水溶液中形成污泥状，称为高钛渣污泥。若将高钛渣污泥干燥，将消耗大量的能源，且干燥后的污泥成板结状，使用需再次磨细成微粉，再次耗能。若不干燥处理又无处可堆、无处可排，严重的威胁环境，环保督察压力大。攀钢每年产生近400万吨高钛渣，破碎后制备成建材基本能产销平衡，但在破碎过程中产生的高钛渣污泥无处可排制约着高钛渣建材生产，如何处理高钛渣污泥成为目前行业内亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：高钛渣破碎后的微粉沉淀后产生的污泥难以回收利用，严重污染环境、治理成本高等问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：提供一种高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法。该方法包括以下步骤：

a、按重量百分比称取各原料，水泥11.5～15.5％，水7～9％，高钛渣砂28～31％，高钛渣碎石41～43％，高钛渣污泥8％～11％；

将高钛渣砂和水泥，加入搅拌机搅拌25～35s，得到混合料；

b、在步骤a得到的混合料中加入70％的水，搅拌15～25s，再加入高钛渣污泥，搅拌15～25s；

c、取高钛渣碎石，加入步骤b得到的混合料，边搅拌边加入余下的30％的水和外加剂的混合物，搅拌75～95s，得到新的全高钛渣混凝土。

其中，上述高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法中，步骤a所述的高钛渣砂的堆积密度为1650～1750kg/m³，渣粉含量为6～6.5％，颗粒级配满足Ⅱ区，细度模数为2.55～2.65。

其中，上述高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法中，步骤a所述的高钛渣碎石的堆积密度为1260～1360kg/m³，颗粒级配(mm)：连续粒级5～25。

其中，上述高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法中，步骤a所述的高钛渣污泥组成为：按重量百分比计，水8～10％、高钛渣微粉90～92％。

进一步的，上述高钛渣微粉的组成包括：按重量百分比计，CaO 25～27％，MgO 6.5～8％，Al₂O₃ 12～14％，SiO₂ 21.5～23.5％，P 0.005～0.01％，S 0.3～0.4％，TiO₂ 19.6～20.8％，V₂O₅ 0.28～0.36％，其他5.1～7.1％。

其中，上述高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法中，步骤a所述的搅拌速度为30～50r/min。

其中，上述高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法中，步骤b所述的外加剂为占水泥重量2～2.5％的聚羧酸高性能减水剂JY-PC。

其中，上述高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法中，步骤b所述的高钛渣污泥在加入前搅拌成为流动态。

其中，上述高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法中，步骤c得到的全高钛渣混凝土强度为33.37～58.78MPa。

本发明的有益效果为：

本发明提供了一种利用高钛渣污泥制备全高钛渣混凝土的方法，通过对高钛渣污泥进行适当的配比，配合使用生产混凝土的其他原料，能够回收利用高钛渣污泥，得到强度在33.37～58.78MPa的全高钛渣混凝土。本发明主要在于回收利用了废弃材料高钛渣污泥，减少了堆积，缓解了环境压力，另一方面，用以制备的混凝土，强度适宜，可以用在建设工程领域，可以减少水泥和粉煤灰的用量，降低混凝土制备的成本，具有很好的经济效益。

具体实施方式

目前，行业内利用高钛渣污泥中的微粉一般都采用的是干燥的固态微粉，需要将污泥中的微粉与水分离开，因此需要将污泥烘干，并将烘干后板结在一起的微粉重新磨细，操作极为困难，能耗大，且应用成本高。而污泥是否能够直接应用来制备全高钛渣混凝土，如何进行应用是行业内还未解决的问题，主要技术难题为如何保证加入的高钛渣污泥能均匀的分布在混凝土拌合物中。

现在的高钛渣混凝土的制备一般为先加入高钛渣砂、碎石、水泥和粉煤灰，干燥搅拌均匀，再加入水和外加剂，边加边搅拌，制得高钛渣混凝土。

本发明直接采用高钛渣污泥制备全高钛渣混凝土，由于高钛渣污泥含水率高处于流塑状态，应用较为困难，若仍然按照原高钛渣混凝土的加料顺序和制备方法制备全高钛渣混凝土，高钛渣污泥在混凝土中搅拌均匀极为困难。为此，发明人改变思路，调整了加料顺序和比例，经过大量试验筛选，得到了一种高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法，包括以下步骤：

将高钛渣砂和水泥，加入搅拌机搅拌25～35s，得到混合料；

由于本发明采用的是沉淀后的高钛渣污泥，沉淀后易团聚，若含水率进一步损失易板结成块，团聚或板结成块的高钛渣污泥作为原料在制备混凝土搅拌过程中难以分散，均匀分布在新制备的混凝土中，污泥以块状在混凝土中存在，将会是混凝土中的薄弱部分，对混凝土的均匀性和强度影响较大。因此，本发明在试验中发现，必须将高钛渣污泥搅拌成流动态加入，才能避免团聚，影响最终混凝土成品的均匀性和强度。

其中，上述高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法中，步骤c得到的全高钛渣混凝土强度为33.37～58.78MPa。高钛渣污泥中的高钛渣微粉在混凝土拌合物中起掺和料作用，高钛渣污泥掺量的增加可改善混凝土拌合物的工作性能(流动性、可塑性、稳定性和易密性)，同时替换发挥改善混凝土拌合物工作性能的部分水泥，达到节约水泥的作用。

下面将通过实施例对本发明的具体实施方式做进一步的解释说明，但不表示将本发明的保护范围限制在实施例所述范围内。

实施例中所用的高钛渣砂的堆积密度为1650kg/m³，渣粉含量为6.2％，颗粒级配满足Ⅱ区，细度模数为2.55～2.65；高钛渣微粉的组成包括：按重量百分比计，CaO 27％，MgO 8％，Al₂O₃ 14％，SiO₂ 23％，P 0.008％，S 0.3％，TiO₂ 20.6％，V₂O₅ 0.33％，其他6.762％。

实施例1利用高钛渣污泥制备全高钛渣混凝土

具体的操作步骤如下：

a、按重量百分比称取各原料，水泥11.5％，水7％，高钛渣砂28％，高钛渣碎石41％，高钛渣污泥8％；

将高钛渣砂和水泥，加入搅拌机搅拌25～35s，得到混合料；

b、在步骤a得到的混合料中加入4.9％的水，搅拌15～25s，再加入高钛渣污泥，搅拌15～25s；

c、取高钛渣碎石，加入步骤b得到的混合料，边搅拌边加入余下的2.1％的水和外加剂的混合物，搅拌75～95s，得到新的全高钛渣混凝土。

本实施例得到的全高钛渣混凝土塌落度为186mm，28天抗压强度为33.37Mpa，可作为C30混凝土在建设工程领域使用，在满足高钛渣混凝土拌合物工作性能良好的前提下，一般C30混凝土水泥用量将达到13％左右，采用本实施例的参数可节约水泥用量1.5％。

实施例2利用高钛渣污泥制备全高钛渣混凝土

具体的操作步骤如下：

a、按重量百分比称取各原料，水泥13％，水8％，高钛渣砂31％，高钛渣碎石43％，高钛渣污泥10％；

将高钛渣砂和水泥，加入搅拌机搅拌25～35s，得到混合料；

b、在步骤a得到的混合料中加入5.6％的水，搅拌15～25s，再加入高钛渣污泥，搅拌15～25s；

c、取高钛渣碎石，加入步骤b得到的混合料，边搅拌边加入余下的2.4％的水和外加剂的混合物，搅拌75～95s，得到新的全高钛渣混凝土。

本实施例得到的全高钛渣混凝土塌落度为189mm，28天抗压强度为44.65Mpa，可作为C40混凝土在建设工程领域使用，在满足高钛渣混凝土拌合物工作性能良好的前提下，一般C40混凝土水泥用量将达到15％左右，采用本实施例的参数可节约水泥用量2％。

实施例3利用高钛渣污泥制备全高钛渣混凝土

具体的操作步骤如下：

a、按重量百分比称取各原料，水泥15.5％，水9％，高钛渣砂29.5％，高钛渣碎石42％，高钛渣污泥11％；

将高钛渣砂和水泥，加入搅拌机搅拌25～35s，得到混合料；

b、在步骤a得到的混合料中加入6.3％的水，搅拌15～25s，再加入高钛渣污泥，搅拌15～25s；

c、取高钛渣碎石，加入步骤b得到的混合料，边搅拌边加入余下的2.7％的水和外加剂的混合物，搅拌75～95s，得到新的全高钛渣混凝土。

本实施例得到的全高钛渣混凝土塌落度为198mm，28天抗压强度为58.78Mpa，可作为C55混凝土在建设工程领域使用，在满足高钛渣混凝土拌合物工作性能良好的前提下，一般C55混凝土水泥用量将达到17.8％左右，采用本实施例的参数可节约水泥用量2.3％。

Claims

1.高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将高钛渣砂和水泥，加入搅拌机搅拌25～35s，得到混合料；

2.根据权利要求1所述的高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法，其特征在于：步骤a所述的高钛渣砂的堆积密度为1650～1750kg/m³，渣粉含量为6～6.5％，颗粒级配满足Ⅱ区，细度模数为2.55～2.65。

3.根据权利要求1所述的高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法，其特征在于：步骤a所述的高钛渣碎石的堆积密度为1260～1360kg/m³，颗粒级配：连续粒级5～25。

4.根据权利要求1所述的高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法，其特征在于：步骤a所述的高钛渣污泥组成为：按重量百分比计，水8～10％、高钛渣微粉90～92％。

5.根据权利要求4所述的高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法，其特征在于：所述的高钛渣微粉的组成包括：按重量百分比计，CaO 25～27％，MgO 6.5～8％，Al₂O₃ 12～14％，SiO₂ 21.5～23.5％，P 0.005～0.01％，S 0.3～0.4％，TiO₂ 19.6～20.8％，V₂O₅0.28～0.36％，其他5.1～7.1％。

6.根据权利要求1所述的高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法，其特征在于：步骤a所述的搅拌速度为30～50r/min。

7.根据权利要求1所述的高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法，其特征在于：步骤b所述的外加剂为占水泥重量2～2.5％的聚羧酸高性能减水剂JY-PC。

8.根据权利要求1所述的高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法，其特征在于：步骤b所述的高钛渣污泥在加入前搅拌成为流动态。

9.根据权利要求1所述的高钛渣污泥再利用制备全高钛渣混凝土的方法，其特征在于：步骤c得到的全高钛渣混凝土强度为33.37～58.78MPa。