CN102731003A - 用低活性酸性矿渣生产s95级矿渣微粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用低活性酸性矿渣生产S95级矿渣微粉的方法,将低活性酸性矿渣和二水硫酸盐置于立磨中磨制成比表面积为450~480m2/kg的矿渣粉;将硅酸盐水泥熟料磨制成比面积340~370m2/kg的粉料;将矿渣粉和粉料混合均匀,放置均化,制得S95级矿渣微粉。本方法能用低活性酸性矿渣生产出S95级矿渣微粉,解决了低活性矿渣的利用问题,降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于基础材料制造技术领域,涉及一种S95级矿粉的生产方法,具体涉及一种低活性酸性矿渣生产S95级矿粉的方法。
背景技术
矿渣微粉等量替代各种用途混凝土及水泥制品中的水泥用量,可以明显改善混凝土和水泥制品的综合性能。矿渣微粉与硅酸盐水泥混合,其掺量可以达到 50%~65%,减少了熟料的掺加量。矿渣微粉作为外加剂直接掺入混凝土,可显著改善混凝土的水化热并改善混凝土施工的流动性、和易性、可泵性等性能;提高混凝土抗渗、抗冻、抗硫酸盐、抗氯离子侵蚀性能;增加混凝土密实程度及结构强度;抑制混凝土的碱集料反应,提高混凝土的耐久性;提高混凝土抗海水的侵蚀能力;显著降低混凝土制造成本,获得良好的经济效益。国家标准将矿渣微粉分成S75、S95和S105三级。目前,大多数大型建筑工程、混凝土搅拌站、新建高速铁路的混凝土工程,对矿渣微粉的质量要求已经不再仅仅满足S75级,而是要求达到S95级或S105级的标准。
基础建设中使用的矿渣微粉是由高炉炼铁产生的矿渣磨制而成。矿渣分为酸性矿渣和碱性矿渣,碱性矿渣的活性好于酸性矿渣。酸性矿渣又分为高活性酸性矿渣和低活性酸性矿渣。通常用活性好的碱性矿渣和高活性酸性矿渣生产矿渣微粉,而低活性酸性矿渣只能用来生产S75级的矿渣微粉,即使加入激发剂也不能用低活性酸性矿渣生产出S95级或S105级的矿渣微粉。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的问题,本发明的目的是提供一种用低活性酸性矿渣生产S95级矿渣微粉的方法,能够用低活性酸性矿渣生产出S95级矿渣微粉,解决了现有技术中存在的问题。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:一种用低活性酸性矿渣生产S95级矿渣微粉的方法,具体按以下步骤进行:
步骤1:将低活性酸性矿渣和二水硫酸盐置于立磨中进行磨制,得到比表面积为450m2/Kg~480m2/Kg矿渣粉,所用二水硫酸盐的质量为低活性酸性矿渣质量的5%~10%;
将硅酸盐水泥熟料磨制成比面积340m2/Kg~370m2/Kg的粉料;
步骤2:按质量百分比,分别取97%~94%步骤1制得的矿渣粉和3%~6%步骤1制得的粉料,在混料机中混合均匀,然后放置均化,制得S95级矿渣微粉。
所述步骤1矿渣粉中SO3的含量为3.7~3.9%。
所述二水硫酸盐采用二水石膏或脱硫石膏。
本发明生产方法在矿渣粉中联合加入一定量的碱性激发剂(二水石膏和硅酸盐水泥熟料),借助其的物理化学反应,来诱导和加速矿渣粉的水化反应速度,达到低活性酸性粉提高活性的目的,用低活性酸性矿渣生产出S95级矿渣微粉,解决了低活性矿渣的多方位的应用问题,降低了生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
粒化高炉矿渣粉是“潜在水硬性”的材料,单独与水拌合时,反应极慢,得不到足够的强度;而在饱和的碱性溶液中,矿渣玻璃体表面结构被破坏,水分易于渗入并进行水化反应,使矿渣颗粒分散解体,生成有胶凝性的水化硅酸钙与水化铝酸钙,提高矿渣的强度。对应低活性酸性矿渣来说,用其生产矿渣微粉时,分别单独掺入熟石灰、石膏、水泥熟料或碱金属化合物等碱性激发剂,使比面积≥500m2/Kg,才能使矿渣的潜在水硬性得到一定程度的发挥。但现有生产矿渣微粉的方法和使用的激发剂并不适用于低活性酸性矿渣生产S95级矿渣微粉,而且在用低活性酸性矿渣生产S75级矿渣微粉时,电耗偏高,设备磨损大。
由于各钢铁厂的冶炼工艺及所用原材料不同,使得矿渣的化学成分、活性指数与质量系数也不同,甚至存在较大的差异。利用不同质量的矿渣,粉磨相同比表面积的矿渣粉,活性指数相差很大。例如酒钢矿渣与邯钢、宝钢、曲靖、水钢、内江的矿渣的主要成分与相关系数见表1
表1 不同地区矿渣化学成分与相关系数比较表
从表1可以看出,河北邯钢、贵州水钢与宝钢的矿渣活性成分多,惰性成分少,是碱性矿渣。甘肃酒钢、四川内江、云南曲靖和江苏的矿渣,活性成分少,惰性成分多,其CaO、MgO、Ai203含量较低,SiO2含量较高,是酸性矿渣。甘肃酒钢的矿渣活性系数与质量系数与其他厂比都属于偏低,而且活性系数最低。如果不采取相关措施,矿粉的活性指数很难达到S95级矿渣粉的国家标准。因此,如何提矿渣微粉的活性指数,发挥矿渣微粉最大的活性,达到S95级以上的矿粉,是我们急待解决的问题,也是满足市场、提高矿粉产品在市场上竞争力的核心问题。
近几年来甘肃酒钢矿渣的主要化学成分与相关系数见表2
表2 甘肃酒钢矿渣的化学成分与相关系数表
根据矿渣的化学分析结果,计算其质量指标。
活性系数=Al2O3/SiO2=10.69/38.06
=0.28;活性系数<0.3,属于活性较低的矿渣。
碱性系数=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)
=(37.78+7.65)/(38.06+10.69)
=0.93;碱性系数<1,属酸性矿渣。
质量系数=(CaO+MgO+Al2O3)/(SiO2+MnO+TiO2)
=(37.78+7.65+10.69)/(38.06+0.91+1.57)
=1.38
1.2<质量系数<1.6,达不到优等品指标,但达到了合格品(合格品质量系数为大于1.20)要求。
从矿渣的化学成分和相关系数来看,该甘肃酒钢公司产生的矿渣属于活性较低的酸性矿渣。
为了能充分利用甘肃酒钢公司炼钢过程中产生的大量低活性酸性矿渣,减轻环境污染,本发明提供了一种用低活性酸性矿渣生产S95级矿渣微粉的方法,能有效消耗低活性酸性矿渣,为低活性酸性矿渣的利用提供了一种有效的途径,减少了环境污染,同时大大降低了成本。该生产方法具体按以下步骤进行:
步骤1:将低活性酸性矿渣和二水硫酸盐置于立磨中进行磨制,得到矿渣粉,所用二水硫酸盐的质量为低活性酸性矿渣质量的5~10%,控制该矿渣粉的比表面积为450~480 m2/Kg,控制该矿渣粉中SO3含量为3.7~3.9%;
用立磨或球磨机将硅酸盐水泥熟料磨制成比面积340~370m2/Kg的粉料;
二水硫酸盐采用二水石膏或脱硫石膏。
步骤2:按质量百分比,分别取97~94%步骤1制得的矿渣粉和3~6%步骤1制得的粉料,在混料机中混合均匀,然后放置均化,制得S95级矿渣微粉。
通过碱性激发剂,矿渣在细粉磨时粒径减小、自身的晶体结构、化学组成、物理化学性质发生机械与化学变化。被激活矿渣原子结构的重排和重结晶,表面层自发地重组,形成非晶质结构;其内部晶体结构发生不规则化和产生多相晶型转变,使晶格缺陷发生、比表面积增大、表面能增加等,随之矿渣的力学性质、结晶学性质、物理化学性质等都会发生规律性变化,可矿粉活性提高。
石膏在矿粉中的掺量为5%~10%,矿粉中的SO3控制在≤3.90%时,水化初期有调节水泥及矿渣水化速度并激发水泥及矿渣强度的作用,同时在矿渣粉起到了硫酸盐和碱性激发的双重作用。水泥熟料—矿渣粉胶凝体系早期强度均有增长,对提高矿粉活性有很好的促进作用。单独掺加石膏的矿渣粉其早期活性指数上升不是很明显,但在掺加石膏的同时加入少量的水泥熟料,完全可以激发矿渣粉的早期活性和后期活性指数。
生产水泥时水泥的比面积一般都控制在340~370m2/Kg之间,为考虑实际生产、减化生产工艺,此范围的比面积一方面生产的熟料粉可以直接生产水泥,另一方面此熟料粉又可用于做矿粉的激发剂。如果提高比面积会造成生产成本增加(从理论上讲比面积越高越好),如果降低比面积在矿粉中的激发作用缓慢不利于强度的正常发挥。
在矿渣粉中联合加入一定量的碱性激发剂,借助其的物理化学反应,来诱导和加速矿渣粉的水化反应速度,达到低活性酸性粉提高活性的目的。
实施例1
将低活性酸性矿渣和二水石膏置于立磨中进行磨制,得到比表面积为450 m2/Kg的矿渣粉,该矿渣粉中SO3的含量为3.7%;所用二水石膏的质量为低活性酸性矿渣质量的5%;用立磨将硅酸盐水泥熟料磨制成比面积340m2/Kg的粉料;按质量百分比,分别取97%的矿渣粉和3%的粉料,在混料机中混合均匀,然后放置均化,制得矿渣微粉。
经检测,该矿渣微粉7天的活性指数为78.1;28天活性指数为97.3。也就是说本发明方法利用低活性酸性矿渣生产出的矿渣微粉的技术指标完全符合GB/T18046-2008的技术指标。说明采用本发明方法制得的矿渣微粉为S95级矿渣微粉。而现有生产方法中采用石膏、水泥熟料做复合激发剂,主要是为了提高矿粉的7天活性指数(不掺复合激发剂7天活性指数只有60左右,28天活性指数只有80左右,无法达到标准要求的75)。并且,本发明方法用低活性酸性矿渣生产矿粉与碱性矿渣在比面积相等的情况下生产的电耗相当。
实施例2
将低活性酸性矿渣和二水石膏置于立磨中进行磨制,得到比表面积为455 m2/Kg的矿渣粉,该矿渣粉中SO3的含量为3.8%;所用二水石膏的质量为低活性酸性矿渣质量的6%;用立磨将硅酸盐水泥熟料磨制成比面积345m2/Kg的粉料;按质量百分比,分别取96.5%的矿渣粉和3.5%的粉料,在混料机中混合均匀,然后放置均化,制得矿渣微粉。该矿渣微粉7天的活性指数为80.5;28天活性指数为97.8,完全符合技术指标要求,说明该矿渣微粉为S95级矿粉。
实施例3
将低活性酸性矿渣和二水石膏置于立磨中进行磨制,得到比表面积为460 m2/Kg的矿渣粉,该矿渣粉中SO3的含量为3.9%;所用二水石膏的质量为低活性酸性矿渣质量的7%;用立磨将硅酸盐水泥熟料磨制成比面积355m2/Kg的粉料;按质量百分比,分别取96%的矿渣粉和4%的粉料,在混料机中混合均匀,然后放置均化,制得矿渣微粉。该矿渣微粉7天活性指数为79.3;28天活性指数为97.6,完全符合技术指标要求,说明该矿渣微粉为S95级矿粉。
实施例4
将低活性酸性矿渣和二水石膏置于立磨中进行磨制,得到比表面积为465 m2/Kg的矿渣粉,该矿渣粉中SO3的含量为3.75%;所用二水石膏的质量为低活性酸性矿渣质量的8%;用立磨将硅酸盐水泥熟料磨制成比面积360m2/Kg的粉料;按质量百分比,分别取95.5%的矿渣粉和4.5%的粉料,在混料机中混合均匀,然后放置均化,制得矿渣微粉。该矿渣微粉7天活性指数为82.5;28天活性指数为100.8,完全符合技术指标要求,说明该矿渣微粉为S95级矿粉。
实施例5
将低活性酸性矿渣和二水石膏置于立磨中进行磨制,得到比表面积为470 m2/Kg的矿渣粉,该矿渣粉中SO3的含量为3.85%;所用二水石膏的质量为低活性酸性矿渣质量的9%;用立磨将硅酸盐水泥熟料磨制成比面积365m2/Kg的粉料;按质量百分比,分别取95%的矿渣粉和5%的粉料,在混料机中混合均匀,然后放置均化,制得矿渣微粉。该矿渣微粉7天活性指数为83.3;28天活性指数为99.6,完全符合技术指标要求,说明该矿渣微粉为S95级矿粉。
实施例6
将低活性酸性矿渣和二水石膏置于立磨中进行磨制,得到比表面积为480 m2/Kg的矿渣粉,该矿渣粉中SO3的含量为3.7%;所用二水石膏的质量为低活性酸性矿渣质量的10%;用立磨将硅酸盐水泥熟料磨制成比面积370m2/Kg的粉料;按质量百分比,分别取94%的矿渣粉和6%的粉料,在混料机中混合均匀,然后放置均化,制得矿渣微粉。该矿渣微粉7天活性指数为83.8;28天活性指数为101.1,完全符合技术指标要求,说明该矿渣微粉为S95级矿粉。
Claims (3)
1. 一种用低活性酸性矿渣生产S95级矿渣微粉的方法,其特征在于,该生产方法具体按以下步骤进行:
步骤1:将低活性酸性矿渣和二水硫酸盐置于立磨中进行磨制,得到比表面积为450m2/Kg~480m2/Kg矿渣粉,所用二水硫酸盐的质量为低活性酸性矿渣质量的5%~10%;
将硅酸盐水泥熟料磨制成比面积340m2/Kg~370m2/Kg的粉料;
步骤2:按质量百分比,分别取97%~94%步骤1制得的矿渣粉和3%~6%步骤1制得的粉料,在混料机中混合均匀,然后放置均化,制得S95级矿渣微粉。
2. 如权利要求1所述的用低活性酸性矿渣生产S95级矿渣微粉的方法,其特征在于,所述步骤1矿渣粉中SO3的含量为3.7~3.9%。
3.如权利要求1所述的用低活性酸性矿渣生产S95级矿渣微粉的方法,其特征在于,所述二水硫酸盐采用二水石膏或脱硫石膏。
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