CN115572084B - 一种多钢渣协同全固废胶凝材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多钢渣协同全固废胶凝材料及其制备方法，属于胶凝材料领域。该全固废胶凝材料包括矿渣微粉、混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉、精炼渣微粉与石膏。本发明利用普通轮胎立磨与超细轮胎立磨协同粉磨形成混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉与精炼渣微粉后，再与矿渣微粉、石膏制备一种多钢渣协同全固废胶凝材料，减少了水泥的用量，实现胶凝材料领域降炭减碳目的。本发明解决了钢渣难磨、安定性差与水化活性差的技术难题；利用锥形立磨与普通轮胎立磨只能将钢渣加工至细度450目、比表面积500m2/kg的技术局限；利用球磨能耗高且加工的混合钢渣超微粉形成球型形貌，与S95级矿渣微粉、石膏形成不连续粒径级配导致力学性能不足的技术“瓶颈”。

Description

一种多钢渣协同全固废胶凝材料及其制备方法
技术领域
本发明属于胶凝材料领域，具体涉及一种多钢渣协同全固废胶凝材料及其制备方法。
背景技术
水泥是工程建设过程中大量应用的胶凝材料，其生产过程中需要消耗大量能源与资源，对生态环境的危害严重。如能利用具有硅酸盐特性的钢渣制备胶凝材料替代水泥，不仅大规模消纳堆存的钢渣，而且节约水泥生产过程中的能源与资源消耗，具有显著的经济效益与环境效益。
钢渣是炼钢剩余炉渣经冷却所得，根据生产的途径不同，分为转炉渣、精炼渣、电炉渣，排出量约占粗钢产量的15％～20％。在我国，钢渣的利用率较低，多数钢铁企业仅经过破碎磁选回收铁后将剩余钢尾渣堆存，造成了严重的土地占用与环境污染问题。钢渣主要包括硅酸二钙、硅酸三钙、RO相、铁铝酸钙、游离氧化钙、游离氧化镁和单质铁等，其中硅酸二钙与硅酸三钙具有水化活性。但是由于钢渣难磨、安定性差与水化活性差的技术难题；锥形立磨与普通轮胎立磨不能加工钢渣成为450目以上的钢渣超微粉的技术局限；以及球磨能耗高且加工的钢渣超微粉呈现球型形貌造成形成不连续粒径级配导致力学性能不足的技术“瓶颈”。上述问题都极大的限制了钢渣在胶凝材料中的应用。
因此本发明人研发利用普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)与超细轮胎立磨(又称“超细辊碾磨”)协同粉磨形成混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉与精炼渣微粉后，再与矿渣微粉、石膏制备一种多钢渣协同全固废胶凝材料，从而减少水泥用量，即无水泥的胶凝材料，实现胶凝材料领域降碳减碳目的，符合当前节能环保、循环经济的产业发展要求。
发明内容
为了解决钢渣难磨、安定性差与水化活性差的技术难题；利用锥形立磨与普通轮胎立磨只能将钢渣加工至细度450目、比表面积500m2/kg的技术局限；利用球磨能耗高且加工的混合钢渣超微粉形成球型形貌，与S95级矿渣微粉、石膏形成不连续粒径级配导致力学性能不足的技术“瓶颈”。本发明提供了利用普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)与超细轮胎立磨(又称“超细辊碾磨”)协同粉磨形成混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉与精炼渣微粉后，再与矿渣微粉、石膏制备一种多钢渣协同全固废胶凝材料，以期解决以上问题。
为了解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案予以实现的。
本发明提供了一种多钢渣协同全固废胶凝材料，该全固废胶凝材料按重量百分比原料如下：
所述矿渣微粉为高炉水淬渣经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至比表面积500m2/kg所得的S95级矿渣微粉。
所述混合钢渣微粉为电炉渣与转炉热闷渣、转炉热泼渣、转炉滚筒渣或转炉风淬渣的混合物，其质量比为1:1～1:3，再经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至细度350目-400目所得的混合钢渣微粉。电炉渣的化学组成及质量百分含量分别为CaO(36.27％)、Fe2O3(39.44％)、SiO2(10.89％)、MgO(3.11％)、MnO(3.20％)、P2O5(1.03％)、Al2O3(4.28％)、TiO2(0.46％)、Cr2O3(0.73％)、Na2O(0.16％)、S(0.12％)与其他(0.31％)。
所述混合钢渣超微粉为转炉有压热闷渣与转炉热闷渣、转炉热泼渣、转炉滚筒渣或转炉风淬渣的混合物，其质量比为3:1～1:1，再经过超细轮胎立磨(又称“超细辊碾磨”)粉磨至细度700目-800目所得的混合钢渣超微粉。转炉有压热闷渣的化学组成及质量百分含量分别为CaO(48.43％)、Fe2O3(22.77％)、SiO2(14.11％)、MgO(6.10％)、Al2O3(2.29％)、MnO(1.88％)、P2O5(1.57％)与其他(2.85％)；转炉热闷渣、转炉热泼渣、转炉滚筒渣或转炉风淬渣的主要化学成分满足0.2≤M(SiO2)/M(CaO)≤0.3，其中M(SiO2)为SiO2的质量百分含量、M(CaO)为CaO的质量百分含量。
所述精炼渣微粉为精炼渣经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至细度400目所得的精炼渣微粉。精炼渣的化学组成及质量百分含量分别为SiO2(4.98％～5.80％)、CaO(47.13％～51.39％)、MgO(7.25％～8.46％)、Al2O3(27.21％～29.86％)、FeO(0.40％～3.48％)、MnO(0.19％～1.06％)、TiO2(0.25％～0.39％)、P2O5(0.04％～0.19％)与其他(4.76％～7.52％)；转炉热闷渣、转炉热泼渣、转炉滚筒渣或转炉风淬渣的主要化学成分满足0.2≤M(SiO2)/M(CaO)≤0.3，其中M(SiO2)为SiO2的含量、M(CaO)为CaO的含量。
所述混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉与精炼渣微粉的细度与化学组分含量，根据F-M＝[F(混合钢渣微粉)╳M(混合钢渣微粉)+F(精炼渣微粉)╳M(精炼渣微粉)]/[F(混合钢渣超微粉)╳M(混合钢渣超微粉)]进行计算，其中F(混合钢渣微粉)为混合钢渣微粉的细度、M(混合钢渣微粉)为混合钢渣微粉的质量百分含量、F(精炼渣微粉)为精炼渣微粉的细度、M(精炼渣微粉)为精炼渣微粉的质量百分含量、F(混合钢渣超微粉)为混合钢渣超微粉的细度、M(混合钢渣超微粉)为混合钢渣超微粉的质量百分含量。钢渣微粉、混合钢渣超微粉与精炼渣微粉的细度满足0.35≤F-M≤0.55。
所述石膏为电厂脱硫石膏。
本发明同时提供了上述多钢渣协同全固废胶凝材料的制备方法，具体包括如下步骤：将矿渣微粉、混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉、精炼渣微粉与石膏按重量百分比称取后送入成品仓，在气流的作用下进行均化形成多钢渣协同全固废胶凝材料。
超细轮胎立磨(又称“超细辊碾磨”)是利用电动机驱动减速机带动磨盘转动，需粉磨的转炉有压热闷渣与转炉热闷渣、转炉热泼渣、转炉滚筒渣或转炉风淬渣由锁风喂料设备送入旋转的磨盘中心，在离心力作用下，转炉有压热闷渣与转炉热闷渣、转炉热泼渣、转炉滚筒渣或转炉风淬渣向磨盘周边移动，进入粉磨辊道。在磨辊压力的作用下，转炉有压热闷渣与转炉热闷渣、转炉热泼渣、转炉滚筒渣或转炉风淬渣受到挤压、研磨和剪切作用而被粉碎。同时，风从围绕磨盘的风环高速均匀向上喷出，粉磨后的转炉有压热闷渣与转炉热闷渣、转炉热泼渣、转炉滚筒渣或转炉风淬渣被风环处的高速气流吹起，把粒度较粗的转炉有压热闷渣与转炉热闷渣、转炉热泼渣、转炉滚筒渣或转炉风淬渣吹回磨盘重新粉磨，细粉则由风带入分级机器进行分级，合格的细粉随同气流出磨，由二次风选的分级系统(专利号：ZL201030143470.6)收集下来即为产品，不合格的粗粉在分级机器叶片作用下重新落至磨盘，与新喂入的转炉有压热闷渣与转炉热闷渣、转炉热泼渣、转炉滚筒渣或转炉风淬渣一起重新粉磨(专利号：ZL200820113450.1)，如此循环，完成3μm-45μm混合钢渣超微粉。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明超细轮胎立磨(又称“超细辊碾磨”)粉磨形成的混合钢渣超微粉，其细度为700-800目、形貌为砾石状(如棱状、次棱状、次圆状)。细度700-800目与形貌砾石状(如棱状、次棱状、次圆状)的混合钢渣超微粉均匀分布于胶凝材料中经水化，具有颗粒填充作用与纤维镶嵌作用，以提高力学性能。该技术突破了普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨钢渣只能达到450目的技术壁垒；解决了由于球磨能耗高且加工造成过小粒径混合钢渣超微粉与较大粒径矿渣微粉、石膏形成不连续粒径级配导致力学性能不足的技术难题。
(2)本发明细度700-800目的混合钢渣超微粉具有极大的比表面积，可以快速发生水化反应，消除混合钢渣超微粉中f-CaO；同时在消除f-CaO过程中产生的碱性可以激发矿渣微粉的潜在活性，提高力学性能。该技术解决了钢渣含f-CaO导致安定性差、以及水化活性差的技术难题。
(3)本发明精炼渣为CaO-SiO2-Al2O3体系，其Al2O3含量高具有硅铝酸盐水泥的特点，可以提高早期的力学性能；电炉渣为废钢冶炼的废弃物，其几乎不存在f-CaO，因此安定性良好。
(4)本发明利用普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)与超细轮胎立磨(又称“超细辊碾磨”)协同粉磨形成混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉与精炼渣微粉后，再与矿渣微粉、石膏制备一种多钢渣协同全固废胶凝材料，减少了水泥的用量，实现胶凝材料领域降碳减碳目的。
(5)本发明解决了钢渣难磨、安定性差与水化活性差的技术难题；利用锥形立磨与普通轮胎立磨只能将钢渣加工至细度450目、比表面积500m2/kg的技术局限；利用球磨能耗高且加工的混合钢渣超微粉形成球型形貌，与S95级矿渣微粉、石膏形成不连续粒径级配导致力学性能不足的技术“瓶颈”。
(6)本发明全工艺采用普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)与超细轮胎立磨(又称“超细辊碾磨”)，未使用能耗高的球磨，实现粉磨系统节能改造，符合国家产业结构调整指导目录相关要求。
(7)本发明利用普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)与超细轮胎立磨(又称“超细辊碾磨”)协同粉磨形成混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉与精炼渣微粉后，再与矿渣微粉、石膏制备一种多钢渣协同全固废胶凝材料，从而减少水泥用量，即无水泥的胶凝材料，实现胶凝材料领域降碳减碳目的，符合当前节能环保、循环经济的产业发展要求。
具体实施方式
以下结合具体实施例详述本发明，但本发明不局限于下述实施例。
实施例1
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
所述矿渣微粉为高炉水淬渣经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至比表面积500m2/kg所得的S95级矿渣微粉。
所述混合钢渣微粉为电炉渣与转炉热闷渣的混合物，其质量比为1:1，再经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至细度375目所得的混合钢渣微粉。电炉渣的化学组成及质量百分含量分别为CaO(36.27％)、Fe2O3(39.44％)、SiO2(10.89％)、MgO(3.11％)、MnO(3.20％)、P2O5(1.03％)、Al2O3(4.28％)、TiO2(0.46％)、Cr2O3(0.73％)、Na2O(0.16％)、S(0.12％)与其他(0.31％)；转炉热闷渣的主要化学成分满足M(SiO2)/M(CaO)＝0.23。
所述混合钢渣超微粉为转炉有压热闷渣与转炉风淬渣的混合物，其质量比为2:1，再经过超细轮胎立磨(又称“超细辊碾磨”)粉磨至细度700目所得的混合钢渣超微粉。转炉有压热闷渣的化学组成及质量百分含量分别为CaO(48.43％)、Fe2O3(22.77％)、SiO2(14.11％)、MgO(6.10％)、Al2O3(2.29％)、MnO(1.88％)、P2O5(1.57％)与其他(2.85％)；转炉风淬渣的主要化学成分满足M(SiO2)/M(CaO)＝0.23。
所述精炼渣微粉为精炼渣经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至细度400目所得的精炼渣微粉，精炼渣的化学组成及质量百分含量分别为SiO2(5.80％)、CaO(51.39％)、MgO(7.25％)、Al2O3(28.82％)、FeO(0.40％)、MnO(0.19％)、TiO2(0.27％)、P2O5(0.04％)与其他(5.84％)。
所述混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉与精炼渣微粉的细度与化学组分含量，根据F-M＝[F(混合钢渣微粉)╳M(混合钢渣微粉)+F(精炼渣微粉)╳M(精炼渣微粉)]/[F(混合钢渣超微粉)╳M(混合钢渣超微粉)]进行计算，其满足F-M＝0.52。
所述石膏为电厂脱硫石膏。
将矿渣微粉、混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉、精炼渣微粉与石膏按重量百分比称取后送入成品仓，在气流的作用下进行均化形成多钢渣协同全固废胶凝材料。
实施例2
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
所述矿渣微粉为高炉水淬渣经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至比表面积500m2/kg所得的S95级矿渣微粉。
所述混合钢渣微粉为电炉渣与转炉热泼渣的混合物，其质量比为1:3，再经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至细度350目所得的混合钢渣微粉。电炉渣的化学组成及质量百分含量分别为CaO(36.27％)、Fe2O3(39.44％)、SiO2(10.89％)、MgO(3.11％)、MnO(3.20％)、P2O5(1.03％)、Al2O3(4.28％)、TiO2(0.46％)、Cr2O3(0.73％)、Na2O(0.16％)、S(0.12％)与其他(0.31％))；转炉热泼渣的主要化学成分满足M(SiO2)/M(CaO)＝0.24。
所述混合钢渣超微粉为转炉有压热闷渣与转炉滚筒渣的混合物，其质量比为1:1，再经过超细轮胎立磨(又称“超细辊碾磨”)粉磨至细度800目所得的混合钢渣超微粉。转炉有压热闷渣的化学组成及质量百分含量分别为CaO(48.43％)、Fe2O3(22.77％)、SiO2(14.11％)、MgO(6.10％)、Al2O3(2.29％)、MnO(1.88％)、P2O5(1.57％)与其他(2.85％)；转炉滚筒渣的主要化学成分满足M(SiO2)/M(CaO)＝0.28。
所述精炼渣微粉为精炼渣经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至细度400目所得的精炼渣微粉，精炼渣的化学组成及质量百分含量分别为SiO2(5.80％)、CaO(51.39％)、MgO(7.25％)、Al2O3(28.82％)、FeO(0.40％)、MnO(0.19％)、TiO2(0.27％)、P2O5(0.04％)与其他(5.84％)。
所述混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉与精炼渣微粉的细度与化学组分含量，根据F-M＝[F(混合钢渣微粉)╳M(混合钢渣微粉)+F(精炼渣微粉)╳M(精炼渣微粉)]/[F(混合钢渣超微粉)╳M(混合钢渣超微粉)]进行计算，其满足F-M＝0.43。
所述石膏为电厂脱硫石膏。
将矿渣微粉、混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉、精炼渣微粉与石膏按重量百分比称取后送入成品仓，在气流的作用下进行均化形成多钢渣协同全固废胶凝材料。
实施例3
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
所述矿渣微粉为高炉水淬渣经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至比表面积500m2/kg所得的S95级矿渣微粉。
所述混合钢渣微粉为电炉渣与转炉滚筒渣的混合物，其质量比为1:2，再经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至细度400目所得的混合钢渣微粉。电炉渣的化学组成及质量百分含量分别为CaO(36.27％)、Fe2O3(39.44％)、SiO2(10.89％)、MgO(3.11％)、MnO(3.20％)、P2O5(1.03％)、Al2O3(4.28％)、TiO2(0.46％)、Cr2O3(0.73％)、Na2O(0.16％)、S(0.12％)与其他(0.31％)；转炉滚筒渣的主要化学成分满足M(SiO2)/M(CaO)＝0.28。
所述混合钢渣超微粉为转炉有压热闷渣与转炉热闷渣的混合物，其质量比为3:1，再经过超细轮胎立磨(又称“超细辊碾磨”)粉磨至细度750目所得的混合钢渣超微粉。转炉有压热闷渣的化学组成及质量百分含量分别为CaO(48.43％)、Fe2O3(22.77％)、SiO2(14.11％)、MgO(6.10％)、Al2O3(2.29％)、MnO(1.88％)、P2O5(1.57％)与其他(2.85％)；转炉热闷渣的主要化学成分满足M(SiO2)/M(CaO)＝0.23。
所述精炼渣微粉为精炼渣经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至细度400目所得的精炼渣微粉，精炼渣的化学组成及质量百分含量分别为SiO2(5.66％)、CaO(47.19％)、MgO(7.61％)、Al2O3(27.21％)、FeO(3.06％)、MnO(1.06％)、TiO2(0.39％)、P2O5(0.30％)与其他(7.52％)。
所述混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉与精炼渣微粉的细度与化学组分含量，根据F-M＝[F(混合钢渣微粉)╳M(混合钢渣微粉)+F(精炼渣微粉)╳M(精炼渣微粉)]/[F(混合钢渣超微粉)╳M(混合钢渣超微粉)]进行计算，其满足F-M＝0.38。
所述石膏为电厂脱硫石膏。
将矿渣微粉、混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉、精炼渣微粉与石膏按重量百分比称取后送入成品仓，在气流的作用下进行均化形成多钢渣协同全固废胶凝材料。
实施例4
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
所述矿渣微粉为高炉水淬渣经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至比表面积500m2/kg所得的S95级矿渣微粉。
所述混合钢渣微粉为电炉渣与转炉风淬渣的混合物，其质量比为1:1，再经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至细度400目所得的混合钢渣微粉。电炉渣的化学组成及质量百分含量分别为CaO(36.27％)、Fe2O3(39.44％)、SiO2(10.89％)、MgO(3.11％)、MnO(3.20％)、P2O5(1.03％)、Al2O3(4.28％)、TiO2(0.46％)、Cr2O3(0.73％)、Na2O(0.16％)、S(0.12％)与其他(0.31％)；转炉风淬渣的主要化学成分满足M(SiO2)/M(CaO)＝0.23。
所述混合钢渣超微粉为转炉有压热闷渣与转炉热泼渣的混合物，其质量比为3:1，再经过超细轮胎立磨(又称“超细辊碾磨”)粉磨至细度800目所得的混合钢渣超微粉。转炉有压热闷渣的化学组成及质量百分含量分别为CaO(48.43％)、Fe2O3(22.77％)、SiO2(14.11％)、MgO(6.10％)、Al2O3(2.29％)、MnO(1.88％)、P2O5(1.57％)与其他(2.85％)；转炉热泼渣的主要化学成分满足M(SiO2)/M(CaO)＝0.24。
所述精炼渣微粉为精炼渣经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至细度400目所得的精炼渣微粉，精炼渣的化学组成及质量百分含量分别为SiO2(5.66％)、CaO(47.19％)、MgO(7.61％)、Al2O3(27.21％)、FeO(3.06％)、MnO(1.06％)、TiO2(0.39％)、P2O5(0.30％)与其他(7.52％)。
所述混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉与精炼渣微粉的细度与化学组分含量，根据F-M＝[F(混合钢渣微粉)╳M(混合钢渣微粉)+F(精炼渣微粉)╳M(精炼渣微粉)]/[F(混合钢渣超微粉)╳M(混合钢渣超微粉)]进行计算，其满足F-M＝0.46。
所述石膏为电厂脱硫石膏。
将矿渣微粉、混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉、精炼渣微粉与石膏按重量百分比称取后送入成品仓，在气流的作用下进行均化形成多钢渣协同全固废胶凝材料。
实施例5
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
所述矿渣微粉为高炉水淬渣经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至比表面积500m2/kg所得的S95级矿渣微粉。
所述混合钢渣微粉为电炉渣与转炉热闷渣的混合物，其质量比为1:3，再经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至细度350目所得的混合钢渣微粉。电炉渣的化学组成及质量百分含量分别为CaO(36.27％)、Fe2O3(39.44％)、SiO2(10.89％)、MgO(3.11％)、MnO(3.20％)、P2O5(1.03％)、Al2O3(4.28％)、TiO2(0.46％)、Cr2O3(0.73％)、Na2O(0.16％)、S(0.12％)与其他(0.31％)；转炉热闷渣的主要化学成分满足M(SiO2)/M(CaO)＝0.23。
所述混合钢渣超微粉为转炉有压热闷渣与转炉滚筒渣的混合物，其质量比为1:1，再经过超细轮胎立磨(又称“超细辊碾磨”)粉磨至细度700目所得的混合钢渣超微粉。转炉有压热闷渣的化学组成及质量百分含量分别为CaO(48.43％)、Fe2O3(22.77％)、SiO2(14.11％)、MgO(6.10％)、Al2O3(2.29％)、MnO(1.88％)、P2O5(1.57％)与其他(2.85％)；转炉滚筒渣的主要化学成分满足M(SiO2)/M(CaO)＝0.28。
所述精炼渣微粉为精炼渣经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至细度400目所得的精炼渣微粉，精炼渣的化学组成及质量百分含量分别为SiO2(5.66％)、CaO(47.19％)、MgO(7.61％)、Al2O3(27.21％)、FeO(3.06％)、MnO(1.06％)、TiO2(0.39％)、P2O5(0.30％)与其他(7.52％)。
所述混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉与精炼渣微粉的细度与化学组分含量，根据F-M＝[F(混合钢渣微粉)╳M(混合钢渣微粉)+F(精炼渣微粉)╳M(精炼渣微粉)]/[F(混合钢渣超微粉)╳M(混合钢渣超微粉)]进行计算，其满足F-M＝0.50。
所述石膏为电厂脱硫石膏。
将矿渣微粉、混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉、精炼渣微粉与石膏按重量百分比称取后送入成品仓，在气流的作用下进行均化形成多钢渣协同全固废胶凝材料。
实施例6
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
所述矿渣微粉为高炉水淬渣经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至比表面积500m2/kg所得的S95级矿渣微粉。
所述混合钢渣微粉为电炉渣与转炉滚筒渣的混合物，其质量比为1:2，再经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至细度375目所得的混合钢渣微粉。电炉渣的化学组成及质量百分含量分别为CaO(36.27％)、Fe2O3(39.44％)、SiO2(10.89％)、MgO(3.11％)、MnO(3.20％)、P2O5(1.03％)、Al2O3(4.28％)、TiO2(0.46％)、Cr2O3(0.73％)、Na2O(0.16％)、S(0.12％)与其他(0.31％)；转炉滚筒渣的主要化学成分满足M(SiO2)/M(CaO)＝0.28。
所述混合钢渣超微粉为转炉有压热闷渣与转炉热泼渣的混合物，其质量比为2:1，再经过超细轮胎立磨(又称“超细辊碾磨”)粉磨至细度750目所得的混合钢渣超微粉。转炉有压热闷渣的化学组成及质量百分含量分别为CaO(48.43％)、Fe2O3(22.77％)、SiO2(14.11％)、MgO(6.10％)、Al2O3(2.29％)、MnO(1.88％)、P2O5(1.57％)与其他(2.85％)；转炉热泼渣的主要化学成分满足M(SiO2)/M(CaO)＝0.24。
所述精炼渣微粉为精炼渣经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至细度400目所得的精炼渣微粉，精炼渣的化学组成及质量百分含量分别为SiO2(5.66％)、CaO(47.19％)、MgO(7.61％)、Al2O3(27.21％)、FeO(3.06％)、MnO(1.06％)、TiO2(0.39％)、P2O5(0.30％)与其他(7.52％)。
所述混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉与精炼渣微粉的细度与化学组分含量，根据F-M＝[F(混合钢渣微粉)╳M(混合钢渣微粉)+F(精炼渣微粉)╳M(精炼渣微粉)]/[F(混合钢渣超微粉)╳M(混合钢渣超微粉)]进行计算，其满足F-M＝0.41。
所述石膏为电厂脱硫石膏。
将矿渣微粉、混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉、精炼渣微粉与石膏按重量百分比称取后送入成品仓，在气流的作用下进行均化形成多钢渣协同全固废胶凝材料。
对比例1
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
所述矿渣微粉为高炉水淬渣经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至比表面积500m2/kg所得的S95级矿渣微粉。
所述混合钢渣微粉为电炉渣与转炉滚筒渣的混合物，其质量比为1:2，再经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至细度375目所得的混合钢渣微粉。电炉渣的化学组成及质量百分含量分别为CaO(36.27％)、Fe2O3(39.44％)、SiO2(10.89％)、MgO(3.11％)、MnO(3.20％)、P2O5(1.03％)、Al2O3(4.28％)、TiO2(0.46％)、Cr2O3(0.73％)、Na2O(0.16％)、S(0.12％)与其他(0.31％)；转炉滚筒渣的主要化学成分满足M(SiO2)/M(CaO)＝0.28。
所述混合钢渣超微粉为转炉有压热闷渣与转炉热泼渣的混合物，其质量比为2:1，再经过球磨粉磨至细度750目所得的混合钢渣超微粉。转炉有压热闷渣的化学组成及质量百分含量分别为CaO(48.43％)、Fe2O3(22.77％)、SiO2(14.11％)、MgO(6.10％)、Al2O3(2.29％)、MnO(1.88％)、P2O5(1.57％)与其他(2.85％)；转炉热泼渣的主要化学成分满足M(SiO2)/M(CaO)＝0.24。
所述精炼渣微粉为精炼渣经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至细度400目所得的精炼渣微粉，精炼渣的化学组成及质量百分含量分别为SiO2(5.66％)、CaO(47.19％)、MgO(7.61％)、Al2O3(27.21％)、FeO(3.06％)、MnO(1.06％)、TiO2(0.39％)、P2O5(0.30％)与其他(7.52％)。
所述混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉与精炼渣微粉的细度与化学组分含量，根据F-M＝[F(混合钢渣微粉)╳M(混合钢渣微粉)+F(精炼渣微粉)╳M(精炼渣微粉)]/[F(混合钢渣超微粉)╳M(混合钢渣超微粉)]进行计算，其满足F-M＝0.41。
所述石膏为电厂脱硫石膏。
将矿渣微粉、混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉、精炼渣微粉与石膏按重量百分比称取后送入成品仓，在气流的作用下进行均化形成多钢渣协同全固废胶凝材料。
对比例2
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
所述矿渣微粉为高炉水淬渣经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至比表面积500m2/kg所得的S95级矿渣微粉。
所述混合钢渣微粉为电炉渣与转炉滚筒渣的混合物，其质量比为1:2，再经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至细度375目所得的混合钢渣微粉。电炉渣的化学组成及质量百分含量分别为CaO(36.27％)、Fe2O3(39.44％)、SiO2(10.89％)、MgO(3.11％)、MnO(3.20％)、P2O5(1.03％)、Al2O3(4.28％)、TiO2(0.46％)、Cr2O3(0.73％)、Na2O(0.16％)、S(0.12％)与其他(0.31％)；转炉滚筒渣的主要化学成分满足M(SiO2)/M(CaO)＝0.28。
所述混合钢渣超微粉为转炉有压热闷渣与转炉热泼渣的混合物，其质量比为2:1，再经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至细度450目所得的混合钢渣超微粉。转炉有压热闷渣的化学组成及质量百分含量分别为CaO(48.43％)、Fe2O3(22.77％)、SiO2(14.11％)、MgO(6.10％)、Al2O3(2.29％)、MnO(1.88％)、P2O5(1.57％)与其他(2.85％)；转炉热泼渣的主要化学成分满足M(SiO2)/M(CaO)＝0.24。
所述精炼渣微粉为精炼渣经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至细度400目所得的精炼渣微粉，精炼渣的化学组成及质量百分含量分别为SiO2(5.66％)、CaO(47.19％)、MgO(7.61％)、Al2O3(27.21％)、FeO(3.06％)、MnO(1.06％)、TiO2(0.39％)、P2O5(0.30％)与其他(7.52％)。
所述混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉与精炼渣微粉的细度与化学组分含量，根据F-M＝[F(混合钢渣微粉)╳M(混合钢渣微粉)+F(精炼渣微粉)╳M(精炼渣微粉)]/[F(混合钢渣超微粉)╳M(混合钢渣超微粉)]进行计算，其满足F-M＝0.68。
所述石膏为电厂脱硫石膏。
将矿渣微粉、混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉、精炼渣微粉与石膏按重量百分比称取后送入成品仓，在气流的作用下进行均化形成多钢渣协同全固废胶凝材料。
对比例3
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
所述矿渣微粉为高炉水淬渣经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至比表面积500m2/kg所得的S95级矿渣微粉。
所述混合钢渣微粉为电炉渣与转炉滚筒渣的混合物，其质量比为1:2，再经过普通轮胎立磨(又称“普通辊碾磨”)粉磨至细度375目所得的混合钢渣微粉。电炉渣的化学组成及质量百分含量分别为CaO(36.27％)、Fe2O3(39.44％)、SiO2(10.89％)、MgO(3.11％)、MnO(3.20％)、P2O5(1.03％)、Al2O3(4.28％)、TiO2(0.46％)、Cr2O3(0.73％)、Na2O(0.16％)、S(0.12％)与其他(0.31％)；转炉滚筒渣的主要化学成分满足M(SiO2)/M(CaO)＝0.28。
所述混合钢渣超微粉为转炉有压热闷渣与转炉热泼渣的混合物，其质量比为2:1，再经过超细轮胎立磨(又称“超细辊碾磨”)粉磨至细度750目所得的混合钢渣超微粉。转炉有压热闷渣的化学组成及质量百分含量分别为CaO(48.43％)、Fe2O3(22.77％)、SiO2(14.11％)、MgO(6.10％)、Al2O3(2.29％)、MnO(1.88％)、P2O5(1.57％)与其他(2.85％)；转炉热泼渣的主要化学成分满足M(SiO2)/M(CaO)＝0.24。
所述混合钢渣微粉与混合钢渣超微粉的细度与化学组分含量，根据F-M＝[F(混合钢渣微粉)╳M(混合钢渣微粉)]/[F(混合钢渣超微粉)╳M(混合钢渣超微粉)]进行计算，其满足F-M＝0.44。
所述石膏为电厂脱硫石膏。
将矿渣微粉、混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉与石膏按重量百分比称取后送入成品仓，在气流的作用下进行均化形成多钢渣协同全固废胶凝材料。
实施例1～6及对比例1～3制备的多钢渣协同全固废胶凝材料，其性能检测过程如下：
依据《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(GB/T 18046-2017)测试多钢渣协同全固废胶凝材料取代普通硅酸盐水泥P.O 42.5与S95矿渣微粉的抗压强度，以及胶凝活性指数，即(多钢渣协同全固废胶凝材料+S95矿渣微粉)的抗压强度/(普通硅酸盐水泥P.O 42.5+S95矿渣微粉)的抗压强度。
表1.多钢渣协同全固废胶凝材料取代普通硅酸盐水泥P.O 42.5与S95矿渣微粉的性能
从表1可以看出，通过对比激发S95矿渣微粉的活性，多钢渣协同全固废胶凝材料在7d的胶凝活性指数约为普通硅酸盐水泥P.O42.5的62.0％～65.0％，在28d的胶凝活性指数约为普通硅酸盐水泥P.O42.5的80.1％～82.0％，说明多钢渣协同全固废胶凝材料具有较好的胶凝性能，可以全部替代水泥用于配制C30以下混凝土，实现无水泥的胶凝材料。

Claims (6)

1.一种多钢渣协同全固废胶凝材料，其特征在于，该全固废胶凝材料按重量百分比原料如下：
矿渣微粉 35%～55%
混合钢渣微粉 12%～20%
混合钢渣超微粉 20%～35%
精炼渣微粉 5%～10%
石膏 2.5%～7.5%；
所述矿渣微粉为高炉水淬渣经过普通轮胎立磨粉磨至比表面积500m2/kg所得的S95级矿渣微粉；
所述混合钢渣微粉为电炉渣与转炉热闷渣、转炉热泼渣、转炉滚筒渣或转炉风淬渣的混合物，其质量比为1:1~1:3，再经过普通轮胎立磨粉磨至细度350目-400目所得的混合钢渣微粉；所述转炉热闷渣、转炉热泼渣、转炉滚筒渣或转炉风淬渣的主要化学成分满足0.2≤M（SiO2）/M（CaO）≤0.3，其中：M（SiO2）为SiO2的质量百分含量、M（CaO）为CaO的质量百分含量；
所述混合钢渣超微粉为转炉有压热闷渣与转炉热泼渣、转炉滚筒渣或转炉风淬渣的混合物，其质量比为3:1~1:1，再经过超细轮胎立磨粉磨至细度700目-800目所得的混合钢渣超微粉；
所述超细轮胎立磨是利用电动机驱动减速机带动磨盘转动，需粉磨的转炉有压热闷渣与转炉热泼渣、转炉滚筒渣或转炉风淬渣由锁风喂料设备送入旋转的磨盘中心，在离心力作用下，转炉有压热闷渣与转炉热泼渣、转炉滚筒渣或转炉风淬渣向磨盘周边移动，进入粉磨辊道；在磨辊压力的作用下，转炉有压热闷渣与转炉热泼渣、转炉滚筒渣或转炉风淬渣受到挤压、研磨和剪切作用而被粉碎；同时，风从围绕磨盘的风环高速均匀向上喷出，粉磨后的转炉有压热闷渣与转炉热泼渣、转炉滚筒渣或转炉风淬渣被风环处的高速气流吹起，把粒度较粗的转炉有压热闷渣与转炉热泼渣、转炉滚筒渣或转炉风淬渣吹回磨盘重新粉磨，细粉则由风带入分级机器进行分级，合格的细粉随同气流出磨，由二次风选的分级系统收集下来即为产品，不合格的粗粉在分级机器叶片作用下重新落至磨盘，与新喂入的转炉有压热闷渣与转炉热泼渣、转炉滚筒渣或转炉风淬渣一起重新粉磨，如此循环，完成3µm-45µm混合钢渣超微粉；
所述精炼渣微粉为精炼渣经过普通轮胎立磨粉磨至细度400目所得的精炼渣微粉；
所述混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉与精炼渣微粉的细度与化学组分含量的关系满足0.35≤F-M≤0.55；
所述F-M = [F（混合钢渣微粉）╳ M（混合钢渣微粉）+F（精炼渣微粉）╳ M（精炼渣微粉）] / [F（混合钢渣超微粉）╳ M（混合钢渣超微粉）]；
其中：F（混合钢渣微粉）为混合钢渣微粉的细度、M（混合钢渣微粉）为混合钢渣微粉的质量百分含量、F（精炼渣微粉）为精炼渣微粉的细度、M（精炼渣微粉）为精炼渣微粉的质量百分含量、F（混合钢渣超微粉）为混合钢渣超微粉的细度、M（混合钢渣超微粉）为混合钢渣超微粉的质量百分含量。
2.如权利要求1所述的一种多钢渣协同全固废胶凝材料，其特征在于，所述电炉渣的化学组成及质量百分含量分别是CaO为36.27%、Fe2O3为39.44%、SiO2为10.89%、MgO为3.11%、MnO为3.20%、P2O5为1.03%、Al2O3为4.28%、TiO2为0.46%、Cr2O3为0.73%、Na2O为0.16%、S为0.12%、其他为0.31%。
3.如权利要求1所述的一种多钢渣协同全固废胶凝材料，其特征在于，所述转炉有压热闷渣的化学组成及质量百分含量分别是CaO为48.43%、Fe2O3为22.77%、SiO2为14.11%、MgO为6.10%、Al2O3为2.29%、MnO为1.88%、P2O5为1.57%、其他为2.85%。
4.如权利要求1所述的一种多钢渣协同全固废胶凝材料，其特征在于，所述精炼渣的化学组成及质量百分含量分别是SiO2为4.98%~5.80%、CaO为47.13%~51.39%、MgO为7.25%~8.46%、Al2O3为27.21%~29.86%、FeO为0.40%~3.48%、MnO为0.19%~1.06%、TiO2为0.25%~0.39%、P2O5为0.04%~0.19%、其他为4.76%~7.52%。
5.如权利要求1所述的一种多钢渣协同全固废胶凝材料，其特征在于，所述石膏为电厂脱硫石膏。
6.一种如权利要求1所述多钢渣协同全固废胶凝材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将矿渣微粉、混合钢渣微粉、混合钢渣超微粉、精炼渣微粉与石膏按重量百分比称取后送入成品仓，在气流的作用下进行均化形成多钢渣协同全固废胶凝材料。
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