CN114105510B - 一种利用冶金固废生产水泥添加剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用冶金固废生产水泥添加剂的方法，包括以下步骤：将钢渣破碎至8mm以下，制得粗钢渣；将粗钢渣研磨至1mm以下，制得细钢渣；将脱硫石膏在温度为50～60℃的条件下烘烤至含水量低于5％；将烘烤后的脱硫石膏进行研磨，制得脱硫石膏粉；将细钢渣和脱硫石膏粉按质量比(5～8)：1进行混合，然后再加入石灰石粉混合，制得混合粉，石灰石粉加入量是细钢渣和脱硫石膏粉总质量的3～5％；将混合粉与粗钢渣按质量比(4～6)：1混合，制得成品，密封保存。本发明通过钢渣、脱硫石膏和石灰石粉三种原料及原料用量的相互结合、相互协同作用，同时控制原料的加入顺序，使制备得到的水泥添加剂对水泥强度有明显改善。
Description
技术领域
本发明涉及冶金固废处理技术领域，具体涉及一种利用冶金固废生产水泥添加剂的方法。
背景技术
冶金固废主要指在冶金生产过程中产生的固体废弃物，主要有钢渣、脱硫石膏、除尘灰、污泥等，目前常用的方法是返回烧结过程中，该方法虽然能消纳部分固废，但是对烧结矿的影响较大，尤其是冶金固废中含有的重金属离子能腐蚀设备，造成生产停滞。
目前钢渣的处理主要是用于生产混凝土材料，但是由于钢渣中含有大量杂质，添加量仅在2％左右，不能大比例掺加，而且生产的混凝土容易产生裂缝，品质下降。脱硫石膏含有大量硫元素，大量堆存污染环境，同时容易扩散，治理困难。因此，如何将这些冶金固废消除危害并提升其利用率，是目前急需解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种利用冶金固废生产水泥添加剂的方法。本发明通过钢渣、脱硫石膏和石灰石粉三种原料及原料用量的相互结合、相互协同作用，同时控制原料的加入顺序，使制备得到的水泥添加剂对水泥强度有明显改善。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种利用冶金固废生产水泥添加剂的方法，包括以下步骤：
(1)将钢渣破碎至8mm以下，制得粗钢渣；
(2)将步骤(1)制备得到的粗钢渣研磨至1mm以下，制得细钢渣，并密封堆存；
(3)将脱硫石膏烘烤至含水量低于5％；
(4)将步骤(3)烘烤后的脱硫石膏进行研磨，制得脱硫石膏粉，并密封堆存；
(5)将步骤(2)的细钢渣和步骤(4)的脱硫石膏粉按质量比(5～8)：1进行混合，然后再加入石灰石粉混合，制得混合粉，石灰石粉加入量是细钢渣和脱硫石膏粉总质量的3～5％；
(6)将步骤(5)制得的混合粉与步骤(1)的粗钢渣按质量比(4～6)：1混合，制得成品，密封保存。
首先将细钢渣和脱硫石膏粉按特定比例进行混合，然后再加入特定用量的石灰石粉，最后再加入特定用量的粗钢渣。细钢渣和脱硫石膏粉先进行混合反应，通过脱硫石膏将钢渣中的有害离子消除，然后加入石灰石粉，补充钙离子的同时消除钢渣和脱硫石膏中的有害离子和成分，此时选用本发明粒度的细钢渣一方面可以增强反应效果，有效降低有害离子及物质，另一方面还可以和脱硫石膏粉充分粘结，提高水泥强度。最后选用本发明粒度和用量的粗钢渣。细钢渣表面存在大量空隙和孔洞，在水泥体系中可以吸附周围的液相物和细小固相物，凝固后可使的整个水泥体系凝结的更为紧密，而粗钢渣硬度比普通的砂石大，且成本较低，代替砂石后能显著降低成本并增强耐磨性。
优选的，步骤(3)中，烘烤温度为50～60℃，烘烤时间为8～12h。
优选的，步骤(4)中，脱硫石膏研磨至全部通过180目筛网。
优选的，步骤(5)中，细钢渣和脱硫石膏粉同时置于混合机内混合，混合时间为5～10min。
优选的，步骤(5)中，石灰石粉的粒度小于0.074mm。
优选的，步骤(5)中，加入石灰石粉后，搅拌混合5～10min。
优选的，步骤(6)，混合粉和粗钢渣的混合时间为5～10min。
本发明第二方面，提供利用上述方法制备得到的水泥添加剂。
本发明第三方面，提供上述水泥添加剂在改善水泥强度中的用途。
优选的，所述水泥添加剂按水泥质量的10～20％加入至水泥中搅拌混合。
优选的，所述水泥为通用水泥，如C30、C40等。
本发明的有益效果：
1、本发明通过钢渣、脱硫石膏和石灰石粉三种原料及原料用量的相互结合、相互协同作用，同时控制原料的加入顺序，使制备得到的水泥添加剂对水泥强度有明显改善。
2、本发明通过研究，得出钢渣、脱硫石膏和石灰石粉的最佳用量和最佳加入顺序，使冶金固废通过相互作用有效降低彼此的危害，并能作为水泥添加剂加入至水泥中，且加入量大，大大提升冶金固废的利用率，使钢渣和脱硫石膏得到有效处理且处理量大，同时保护了环境，助推绿色发展。
3、钢渣中的有害离子通过与脱硫石膏中的物质参加反应得到消除，同时两者有一定的粘结性能，使得水泥强度增加，而且钢渣硬度较大且加入量大，增加了水泥的耐磨性。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
实施例1：
一种利用冶金固废生产水泥添加剂的方法，包括以下工艺步骤：
(1)将钢渣经过破碎设备后破碎至8mm以下，制得粗钢渣；
(2)将步骤(1)制备得到的粗钢渣通过干式球磨设备研磨至1mm以下，制得细钢渣，密封堆存；
(3)将脱硫石膏置于60℃烘干设备中烘烤8h至含水量低于5％；
(4)将步骤(3)烘烤后脱硫石膏置于雷蒙磨中磨至全部通过180目筛网，密封堆存；
(5)将步骤(2)的细钢渣与步骤(4)的脱硫石膏粉按质量比5：1同时置于混合机内混合，混合时间为5min；在混合机内添加石灰石粉，搅拌10min，石灰石粉的粒度小于0.074mm，石灰石粉加入量是细钢渣和脱硫石膏粉总质量的5％；
(6)将步骤(5)制得的混合粉与步骤(1)的粗钢渣按质量比4：1混合，混合时间为5min，制得成品，密封保存。
实施例2：
一种利用冶金固废生产水泥添加剂的方法，包括以下工艺步骤：
(1)将钢渣经过破碎设备后破碎至8mm以下，制得粗钢渣；
(2)将步骤(1)制备得到的粗钢渣通过干式球磨设备研磨至1mm以下，制得细钢渣，密封堆存；
(3)将脱硫石膏置于50℃烘干设备中烘烤12h至含水量低于5％；
(4)将步骤(3)烘烤后脱硫石膏置于雷蒙磨中磨至全部通过180目筛网，密封堆存；
(5)将步骤(2)的细钢渣与步骤(4)的脱硫石膏粉按质量比8：1同时置于混合机内混合，混合时间为10min；在混合机内添加石灰石粉，搅拌5min，石灰石粉的粒度小于0.074mm，石灰石粉加入量是细钢渣和脱硫石膏粉总质量的3％；
(6)将步骤(5)制得的混合粉与步骤(1)的粗钢渣按质量比6：1混合，混合时间为10min，制得成品，密封保存。
实施例3：
一种利用冶金固废生产水泥添加剂的方法，包括以下工艺步骤：
(1)将钢渣经过破碎设备后破碎至8mm以下，制得粗钢渣；
(2)将步骤(1)制备得到的粗钢渣通过干式球磨设备研磨至1mm以下，制得细钢渣，密封堆存；
(3)将脱硫石膏置于55℃烘干设备中烘烤10h至含水量低于5％；
(4)将步骤(3)烘烤后脱硫石膏置于雷蒙磨中磨至全部通过180目筛网，密封堆存；
(5)将步骤(2)的细钢渣与步骤(4)的脱硫石膏粉按质量比6：1同时置于混合机内混合，混合时间为8min；在混合机内添加石灰石粉，搅拌8min，石灰石粉的粒度小于0.074mm，石灰石粉加入量是细钢渣和脱硫石膏粉总质量的4％；
(6)将步骤(5)制得的混合粉与步骤(1)的粗钢渣按质量比5：1混合，混合时间为8min，制得成品，密封保存。
对比例1：
一种利用冶金固废生产水泥添加剂的方法，包括以下工艺步骤：
(1)将钢渣经过破碎设备后破碎至8mm以下，制得粗钢渣；
(2)将步骤(1)制备得到的粗钢渣通过干式球磨设备研磨至1mm以下，制得细钢渣，密封堆存；
(3)将脱硫石膏置于55℃烘干设备中烘烤10h至含水量低于5％；
(4)将步骤(3)烘烤后脱硫石膏置于雷蒙磨中磨至全部通过180目筛网，密封堆存；
(5)将步骤(2)的细钢渣与步骤(4)的脱硫石膏粉按质量比9：1同时置于混合机内混合，混合时间为8min；在混合机内添加石灰石粉，搅拌8min，石灰石粉的粒度小于0.074mm，石灰石粉加入量是细钢渣和脱硫石膏粉总质量的4％；
(6)将步骤(5)制得的混合粉与步骤(1)的粗钢渣按质量比5：1混合，混合时间为8min，制得成品，密封保存。
对比例1与实施例3相比，步骤(5)中改变细钢渣与脱硫石膏粉的用量比，增加细钢渣用量。
对比例2：
一种利用冶金固废生产水泥添加剂的方法，包括以下工艺步骤：
(1)将钢渣经过破碎设备后破碎至8mm以下，制得粗钢渣；
(2)将步骤(1)制备得到的粗钢渣通过干式球磨设备研磨至1mm以下，制得细钢渣，密封堆存；
(3)将步骤(2)的细钢渣置于混合机内，在混合机内添加石灰石粉，搅拌8min，石灰石粉的粒度小于0.074mm，石灰石粉加入量是细钢渣质量的4％；
(4)将步骤(3)制得的混合粉与步骤(1)的粗钢渣按质量比5：1混合，混合时间为8min，制得成品，密封保存。
对比例2与实施例3相比，原料去掉脱硫石膏。
对比例3
一种利用冶金固废生产水泥添加剂的方法，包括以下工艺步骤：
(1)将钢渣经过破碎设备后破碎至8mm以下，制得粗钢渣；
(2)将步骤(1)制备得到的粗钢渣通过干式球磨设备研磨至1mm以下，制得细钢渣，密封堆存；
(3)将脱硫石膏置于55℃烘干设备中烘烤10h至含水量低于5％；
(4)将步骤(3)烘烤后脱硫石膏置于雷蒙磨中磨至全部通过180目筛网，密封堆存；
(5)将步骤(2)的细钢渣与步骤(4)的脱硫石膏粉按质量比6：1同时置于混合机内混合，混合时间为8min；在混合机内添加石灰石粉，搅拌8min，石灰石粉的粒度小于0.074mm，石灰石粉加入量是细钢渣和脱硫石膏粉总质量的6％；
(6)将步骤(5)制得的混合粉与步骤(1)的粗钢渣按质量比5：1混合，混合时间为8min，制得成品，密封保存。
对比例3与实施例3相比，步骤(5)中增大石灰石粉的用量。
对比例4
一种利用冶金固废生产水泥添加剂的方法，包括以下工艺步骤：
(1)将钢渣经过破碎设备后破碎至8mm以下，制得粗钢渣；
(2)将步骤(1)制备得到的粗钢渣通过干式球磨设备研磨至1mm以下，制得细钢渣，密封堆存；
(3)将脱硫石膏置于55℃烘干设备中烘烤10h至含水量低于5％；
(4)将步骤(3)烘烤后脱硫石膏置于雷蒙磨中磨至全部通过180目筛网，密封堆存；
(5)将步骤(2)的细钢渣与步骤(4)的脱硫石膏粉按质量比6：1同时置于混合机内混合，混合时间为8min；在混合机内添加石灰石粉，搅拌8min，石灰石粉的粒度小于0.074mm，石灰石粉加入量是细钢渣和脱硫石膏粉总质量的4％；
(6)将步骤(5)制得的混合粉与步骤(1)的粗钢渣按质量比5：0.5混合，混合时间为8min，制得成品，密封保存。
对比例4与实施例3相比，步骤(6)中减少粗钢渣的用量。
对比例5：
一种利用冶金固废生产水泥添加剂的方法，包括以下工艺步骤：
(1)将钢渣经过破碎设备后破碎至8mm以下，制得粗钢渣；
(2)将步骤(1)制备得到的粗钢渣通过干式球磨设备研磨至1mm以下，制得细钢渣，密封堆存；
(3)将脱硫石膏置于55℃烘干设备中烘烤10h至含水量低于5％；
(4)将步骤(3)烘烤后脱硫石膏置于雷蒙磨中磨至全部通过180目筛网，密封堆存；
(5)将步骤(2)的细钢渣与步骤(4)的脱硫石膏粉按质量比6：1同时置于混合机内，同时加入石灰石粉，石灰石粉的粒度小于0.074mm，石灰石粉加入量是细钢渣和脱硫石膏粉总质量的4％，同时加入粗钢渣，细钢渣、脱硫石膏粉和石灰石粉的总质量与粗钢渣的质量比为5：1，搅拌混合30min，制得成品，密封保存。
对比例5与实施例3相比，细钢渣、脱硫石膏粉、石灰石粉、粗钢渣同时加入搅拌。
性能检测实验
将本发明各实施、各对比例所得的产品分别按水泥质量的15％加入至水泥中，依据JC/T738-2004《水泥强度快速检验方法》对水泥7天抗压强度和28天抗压强度进行检测，通过回弹仪对水泥回弹强度进行检测，检测结果如下表所示：
由上表可知，通过实施例1、实施例2、实施例3生产的水泥添加剂，对水泥的强度具有明显的改善，其中实施例3的改善效果最优。
通过对比例1、对比例2、对比例3、对比例4、对比例5的生产的水泥添加剂，对水泥的强度改善程度明显低于实施例1-3，且具有明显的差异。因此如果减少任一一种原料，或者将原料的用量进行改变，或者改变原料的加入顺序，都会影响所生产的水泥添加剂对水泥强度的改善。综上所述，本发明通过钢渣、脱硫石膏和石灰石粉三种原料及原料用量的相互结合、相互协同作用，同时控制原料的加入顺序，使制备得到的水泥添加剂对水泥强度有明显改善。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种利用冶金固废生产水泥添加剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将钢渣破碎至8mm以下，制得粗钢渣；
(2)将步骤(1)制备得到的粗钢渣研磨至1mm以下，制得细钢渣；
(3)将脱硫石膏烘烤至含水量低于5％，烘烤温度为50～60℃，烘烤时间为8～12h；
(4)将步骤(3)烘烤后的脱硫石膏进行研磨，制得脱硫石膏粉，脱硫石膏研磨至全部通过180目筛网；
(5)将步骤(2)的细钢渣和步骤(4)的脱硫石膏粉按质量比(5～8)：1进行混合，然后再加入石灰石粉混合，制得混合粉，石灰石粉加入量是细钢渣和脱硫石膏粉总质量的3～5％，石灰石粉的粒度小于0.074mm；
(6)将步骤(5)制得的混合粉与步骤(1)的粗钢渣按质量比(4～6)：1混合，制得成品，密封保存。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(5)中，细钢渣和脱硫石膏粉同时置于混合机内混合，混合时间为5～10min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(5)中，加入石灰石粉后，搅拌混合5～10min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(6)，混合粉和粗钢渣的混合时间为5～10min。
5.利用权利要求1-4任一项所述的方法制备得到的水泥添加剂。
6.权利要求5所述的水泥添加剂在改善水泥强度中的用途。
7.根据权利要求6所述的用途，其特征在于：所述水泥添加剂按水泥质量的10～20％加入至水泥中搅拌混合。
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