CN113149494A - 一种钢渣资源化利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种钢渣资源化利用方法，包括以下步骤：(1)将钢渣筛分，选取0.075‑1.18mm粒径的钢渣颗粒；(2)对筛分后的钢渣颗粒用酸进行处理，得到钢渣砂。本发明筛选0.075‑1.18mm粒径的钢渣，用醋酸喷洒均混，即可有效降低钢渣里的游离氧化镁氧化钙显著改善安定性；不需要通过特殊的碾磨或者陈化处理，就能使其安定性达到合格的效果。

Description

一种钢渣资源化利用方法
技术领域
本发明涉及一种钢渣资源化利用方法，也涉及一种混凝土细集料颗粒级配调节方法。
背景技术
随着社会各类基础设施建设蓬勃发展，消耗了大量混凝土材料，其中混凝土中的细集料消耗量也越来越大。目前国家对天然河砂资源监管力度的逐年加强，建筑用河砂资源日渐短缺、供不应求、价格激增。机制砂是河砂的优良替代品，将成为当前以及今后一段时期混凝土用细集料的主要发展方向。
然而，机制砂在混凝土中实际应用时，往往出现工作性不良等问题，其主要原因之一在于：颗粒级配不合理，特别是0.075-1.18mm粒径的颗粒严重偏低，而该部分粒级颗粒的缺失会显著影响混凝土的工作性，严重进而影响了机制砂的推广和使用。目前的改进方式主要是改进制砂工艺进而改善机制砂的级配，但未能彻底解决。单独再获取0.075-1.18mm粒径的颗粒作为细集料成本又非常高。
另一方面，我国钢渣排放量大，堆存量巨大，据统计累计堆存已达3亿吨以上，而资源化利用率不到20％，亟需得到规模化利用。作水泥混凝土集料，是大规模消纳并资源化利用钢渣的重要途径之一。然而，由于f-CaO、f-MgO等不安定成分在钢渣内部的不均匀分布，导致以集料形式应用于混凝土中的钢渣极易出现包突、膨胀开裂等安定性不良问题，严重影响水泥混凝土结构安全性。如何有效改善钢渣集料在水泥混凝土中的安定性问题，对于规模化消纳并利用钢渣具有突出的技术、经济与社会效益。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明结合钢渣和机制砂存在的问题和特点，将钢渣处理后应用于机制砂中作为水泥混凝土的细集料，实现钢渣的资源化利用并解决了机制砂的颗粒级配问题，具有显著的经济、社会和生态效益。
本发明提供一种钢渣资源化利用方法，包括以下步骤：
(1)将钢渣筛分，选取0.075-1.18mm粒径的钢渣颗粒；
(2)对筛分后的钢渣颗粒用酸进行处理，得到钢渣砂。
优选地，步骤(1)中，将钢渣破碎后再进行筛分。
优选地，步骤(1)中，将钢渣除铁后再进行筛分。
优选地，步骤(2)中，对筛分后的钢渣颗粒用酸进行喷洒处理。
优选地，步骤(2)中，用0.05～1mol/L醋酸溶液进行处理。
优选地，所述醋酸溶液的加入量为钢渣颗粒质量的0.1％～1.0％。
优选地，将步骤(2)得到的钢渣砂用于机制砂中。
优选地，所述钢渣砂与机制砂的质量比为5:95-60:40。
优选地，所述钢渣砂与机制砂的质量比为10:90-20:80。
优选地，将步骤(2)得到的钢渣砂掺入机制砂中作为水泥混凝土的细集料。
钢渣砂由于存在安定性问题，会引起不均匀膨胀，难以应用在水泥混凝土中。本发明选择粒径较少的钢渣砂，且经过酸处理后解决了安定性问题，且恰好可以应用在机制砂中解决机制砂颗粒级配不合理问题。钢渣掺入量是根据机制砂原有的颗粒级配然后计算出钢渣掺入后所构成的新的体系的级配处于中段的最佳配伍比例。
本发明的技术原理是：(1)掺入0.075mm-1.18mm之间的钢渣颗粒，恰好能弥补机制砂此段粒径颗粒缺乏的问题，从而显著改善机制砂混凝土的工作性；(2)该粒径钢渣砂相对较细，分散于水泥混凝土中以后，即便出现安定性问题，其膨胀也相对均匀，不易出现应力集中，从而导致混凝土结构破坏等问题；(3)由于该钢渣粒径较细，经过酸处理后，便于钢渣表面与醋酸接触，有效消解钢渣里的游离氧化镁、氧化钙，从而高效改善钢渣安定性。(4)该钢渣粒径较细，只需要喷洒就可以达到上述效果，而不需要采用浸泡等手段，大大地节约了成本。
与现有技术相比，本发明具有以下技术优势：
(1)本发明筛选0.075-1.18mm粒径的钢渣，此粒径应其细度较细可直接用醋酸喷洒均混，即可有效降低钢渣里的游离氧化镁氧化钙显著改善安定性；不需要通过特殊的碾磨或者陈化处理，就能使其安定性达到合格的效果；
(2)本发明筛选0.075-1.18mm粒径的钢渣，该粒径颗粒分散于水泥混凝土中后，即便出现安定性问题，其膨胀也相对均匀，不易出现应力集中，从而导致混凝土结构破坏等问题；
(3)本发明筛选0.075-1.18mm粒径的钢渣作为机制砂级配调节材料制备混凝土，解决了因机制砂此段颗粒比例偏低需求造成混凝土和易性差，不能满足施工的问题。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明的技术方案进行进一步详细说明。
实施例1
本实施例提供一种钢渣砂的资源化利用方法，钢渣砂制备方法如下：
(1)将钢渣(山西建龙钢铁有限公司)粉碎、除铁后进行筛分，选取0.075-1.18mm粒径的钢渣颗粒；
(2)对筛分后的钢渣颗粒用0.2mol/L的醋酸进行喷洒处理，喷洒的醋酸占钢渣颗粒质量的0.5％，待干燥后得到钢渣砂。
掺钢渣砂和未掺钢渣砂的机制砂做性能对比：测定机制砂的粒径级配，然后经过统计计算，初步确定向机制砂中掺入的钢渣砂，掺入量为机制砂：钢渣砂＝18：82。
把未掺入钢渣砂的机制砂(编号A)与掺入钢渣砂的机制砂(编号B)的两份机制砂做颗粒级配及混凝土性能对比。
配置C30混凝土配比如下：
Figure BDA0003029516910000031
添加钢渣前后颗粒级配对比：
Figure BDA0003029516910000032
混凝土性能对比：
Figure BDA0003029516910000033
从实施例1数据我们可以得出，筛选的钢渣调节材料根据机制砂的实际颗粒级配按综合统计计算后定量加入机制砂的颗粒级配得到优化细度模式变好，配置的混凝土工作性更优，强度增加。说明0.075-1.15mm钢渣作为机制砂的颗粒级配调材料级配调节效果显著。
实施例2
按实施例1的步骤(1)和步骤(2)制备得到1份钢渣砂；另一份按实施例1的步骤(1)制备得到钢渣砂(未经醋酸处理)。
按实施例1同样的配比掺入机制砂中，然后做混凝土及安定性试验。其中未经醋酸处理的一组为编号C，经醋酸处理后的一组为编号D。检测两份样品中的f-CaO，得到结果如下：
Figure BDA0003029516910000041
从实施例2数据我们得出，经过醋酸处理后，钢渣的游离钙显著降低，混凝土适应性和强度增加；做混凝土压蒸安定性对比，加入处理前钢渣调节剂材料的试块有发白现象。综合考虑，钢渣(0.075-1.18mm)经醋酸处理后性能得到较大改善。
实施例3：
本实施例的钢渣砂制备方法基本与实施例1相同，区别仅在于本实施例还需要筛分选取粒径0-4.75mm的钢渣作为细集料进行对照，即得到两种钢渣砂：粒径0-4.75mm的钢渣砂和粒径0.075-1.18mm钢渣砂。
按实施例1同样的配比掺入机制砂中，然后做混凝土工作性能的试验。其中掺入0～4.75mm的钢渣砂的一组为编号E，掺了粒径0.075～1.18mm钢渣砂的一组为编号F。同时制备混凝土，对比研究其工作性能和安定性，得到的结果如下：
编号 初始拓展度/塌落度(mm) 1h后(mm) 压蒸安定性
E号 420/170 --/130 开裂、包突
F号 530/210 480/200 合格
从实施例3试验结果可以得出，对比塌落度数据，可见F号的流动性更好，颗粒级配更合理。0.075-1.18mm粒径的钢渣粒径较细适合醋酸处理，处理后效果更明显，安定性得到极大改善。0-4.75mm粒径钢渣直接作为细集料，混凝土出现安定性不良；因为此钢渣粒径过大，导致醋酸不能对其进行有效处理，且大粒径颗粒的钢渣膨胀应力集中导致压蒸后混凝土试块表面包突、开裂造成混凝土安定性不良。
综合以上实施例可知：
1.较原级配机制砂在添加钢渣(0.075-1.18mm)做的级配调节材料后机制砂的级配得以优化，骨料体系更加密实，各粒径颗粒含量分布更为均匀，级配连续性变好。
2、掺入级配调节材料后的机制砂拌制的混凝土工作性有了较为明显的改善，混凝土和易性变好，不离析。混凝土的抗压强度有一定提高。说明钢渣作为机制砂级配调节材料对混凝土的工作性有改善作用，对混凝土的强度有促进作用。
3、醋酸处理钢渣f-CaO明显降低，安定性得到改善。相比0-4.75mm粒径的钢渣做混凝土的细集料，加入经醋酸处理的粒径0.075-1.18mm的机制砂配置的混凝土工作性更优，安定性更好。
本发明筛选0.075-1.15mm粒径钢渣经喷洒醋酸处理后作为机制砂的调节剂，并根据适量掺入到机制砂中，能达到改善机制砂级配提高混凝土性能的效果，为机制砂的应用和钢渣的处理开辟了新的道路。

Claims (10)

1.一种钢渣资源化利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将钢渣筛分，选取0.075-1.18mm粒径的钢渣颗粒；
(2)对筛分后的钢渣颗粒用酸进行处理，得到钢渣砂。
2.根据权利要求1所述的钢渣资源化利用方法，其特征在于，步骤(1)中，将钢渣破碎后再进行筛分。
3.根据权利要求1或2所述的钢渣资源化利用方法，其特征在于，步骤(1)中，将钢渣除铁后再进行筛分。
4.根据权利要求1或2所述的钢渣资源化利用方法，其特征在于，步骤(2)中，对筛分后的钢渣颗粒用酸进行喷洒处理。
5.根据权利要求4所述的钢渣资源化利用方法，其特征在于，步骤(2)中，用0.05～1mol/L醋酸溶液进行处理。
6.根据权利要求5所述的钢渣资源化利用方法，其特征在于，所述醋酸溶液的加入量为钢渣颗粒质量的0.1％～1.0％。
7.根据权利要求1或2所述的钢渣资源化利用方法，其特征在于，将步骤(2)得到的钢渣砂用于机制砂中。
8.根据权利要求7所述的钢渣资源化利用方法，其特征在于，所述钢渣砂与机制砂的质量比为5:95-60:40。
9.根据权利要求8所述的钢渣资源化利用方法，其特征在于，所述钢渣砂与机制砂的质量比为10:90-20:80。
10.根据权利要求1或2所述的钢渣资源化利用方法，其特征在于，将步骤(2)得到的钢渣砂掺入机制砂中作为水泥混凝土的细集料。
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本书编辑委员会: "钢铁工业节能减排新技术5000问", 中国科学技术出版社, pages: 366 - 367 *

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