CN109437612A - 一种以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥及其制备方法 - Google Patents

一种以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥及其制备方法。其技术方案是：所述钢渣微粉为10～60wt％，矿渣微粉为30～80wt％，硅酸盐水泥为0～3wt％，硬石膏微粉为3～8wt％，脱硫石膏微粉为2～5wt％，激发剂为0.1～3wt％。按所述无熟料水泥的组分，将所述钢渣微粉、所述矿渣微粉、所述硅酸盐水泥、所述硬石膏微粉、所述脱硫石膏微粉和所述激发剂用混料机混合5～60分钟，得到以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥。本发明具有成本低廉、固废利用率高和节能环保的特点，用该方法制备的以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥性能优良。

Description

一种以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥及其制备方法
技术领域
本发明属于无熟料水泥技术领域。具体涉及一种以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥及其制备方法。
背景技术
现有的水泥生产过程中需要用到大量的天然矿产资源，且需经1400℃左右的高温煅烧。因此，现有的水泥生产是一个资源消耗大和能源消耗高的行业。同时，每制备1吨水泥材料，往往伴随着1吨左右CO2的排出，对大气环境造成严重破坏。为了可持续发展，开发绿色节能水泥材料成为建材领域研究的重点。
钢渣是钢铁冶炼过程中产生的废渣，钢渣的排放量约为粗钢产量的15～20％。当前，钢渣的综合利用率不足10％，且主要处理方式为弃渣堆积，即不对钢渣进行任何处理就直接堆放于较偏僻的山地上。因钢渣产量大，如不回收利用，弃渣式处理不仅占用大量的土地资源，而且需投入大量的物流成本，严重影响钢铁企业的经济效益及周边环境。由于钢渣的矿物组成为硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)和铁铝酸四钙(C4AF)等，与硅酸盐水泥的组份接近，可取代硅酸盐水泥制备无机胶凝材料。“钢渣水泥熟料”(CN 1486950A)专利技术，该技术虽利用钢渣、粉煤灰和还原渣固体废弃物制备了钢渣水泥熟料，但需要旋窑高温煅烧处理，成本和能耗相对较高，附加值低；“一种钢渣作胶凝材料和细集料的无水泥绿色砂浆及其制备方法”(CN 105859229B)专利技术，该技术虽利用钢渣、矿渣制备了无水泥绿色砂浆，但要求钢渣砂是由炼钢厂排出的废渣陈化2年后再破碎、筛分、磁选制备而成，陈化时间过长，不利于钢渣固体废弃物的高效利用。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种成本低廉、固废利用率高和节能环保的以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥的制备方法，用该方法制备的以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥性能优良。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥的组分是：钢渣微粉为10～60wt％，矿渣微粉为30～80wt％，硅酸盐水泥为0～3wt％，硬石膏微粉为3～8wt％，脱硫石膏微粉为2～5wt％，激发剂为0.1～3wt％。
按所述无熟料水泥的组分，将所述钢渣微粉、所述矿渣微粉、所述硅酸盐水泥、所述硬石膏微粉、所述脱硫石膏微粉和所述激发剂用混料机混合5～60分钟，得到以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥。
所述钢渣微粉的化学成分是：CaO为40～45wt％，SiO2为10～14wt％，Fe2O3为22～27wt％，Al2O3为4～7wt％，MgO为8～10wt％，f-CaO≤1.8wt％；所述钢渣微粉的比表面积大于500m2/kg，28天活性指数大于90％。
所述矿渣微粉的化学成分是：CaO为35～41wt％，SiO2为30～36wt％，Al2O3为13～16wt％，MgO≤10wt％，Fe2O3≤2wt％；所述矿渣微粉的比表面积大于450m2/kg，28天活性指数大于95％。
所述硅酸盐水泥为32.5硅酸盐水泥或为42.5硅酸盐水泥。
所述硬石膏微粉的化学成分是：CaO≥37wt％，SO3≥45wt％；所述硬石膏微粉的粒径≤75μm。
所述脱硫石膏微粉的化学成分是：CaO≥34wt％，SO3≥40wt％；所述脱硫石膏微粉的粒径≤75μm。
所述激发剂为赤泥微粉和锰渣微粉中的一种以上，所述激发剂的比表面积≥360m2/kg，激发剂的粒径≤75μm；
所述赤泥微粉是将拜耳法赤泥在600～750℃条件下煅烧0.5～4h经球磨得到的微粉；所述锰渣微粉是将电解锰渣在400～700℃条件下煅烧0.5～6h经球磨得到的微粉。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
1.本发明利用冶金固体废弃物钢渣和矿渣为主要原料制备无熟料水泥，并以经煅烧处理的赤泥微粉和锰渣微粉作激发剂，具有成本低廉和附加值高的特点。
2.本发明的钢渣利用率为10～60％，矿渣利用率为30～80％，且硅酸盐水泥用量仅为0～3wt％，能有效减少水泥生产过程中的资源和能源消耗及CO2排放，具有固废利用率高、绿色环保和节能减排的优点。
3.本发明制备的以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥经检测：7d抗压强度≥25MPa，28d抗压强度≥43MPa，3个月抗压强度≥48Mpa；用试饼法和雷式夹法检测安定性都合格；能作为无机胶凝材料用于建材行业。
因此，本发明具有成本低廉、固废利用率高和节能环保的特点，用该方法制备的以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥性能优良。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的物料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述钢渣微粉的化学成分是：CaO为40～45wt％，SiO2为10～14wt％，Fe2O3为22～27wt％，Al2O3为4～7wt％，MgO为8～10wt％，f-CaO≤1.8wt％；所述钢渣微粉的比表面积大于500m2/kg，28天活性指数大于90％。
所述矿渣微粉的化学成分是：CaO为35～41wt％，SiO2为30～36wt％，Al2O3为13～16wt％，MgO≤10wt％，Fe2O3≤2wt％；所述矿渣微粉的比表面积大于450m2/kg，28天活性指数大于95％。
所述硅酸盐水泥为32.5硅酸盐水泥或为42.5硅酸盐水泥。
所述硬石膏微粉的化学成分是：CaO≥37wt％，SO3≥45wt％；所述硬石膏微粉的粒径≤75μm。
所述脱硫石膏微粉的化学成分是：CaO≥34wt％，SO3≥40wt％；所述脱硫石膏微粉的粒径≤75μm。
所述激发剂的比表面积≥360m2/kg，激发剂的粒径≤75μm；所述赤泥微粉是将拜耳法赤泥在600～750℃条件下煅烧0.5～4h经球磨得到的微粉；所述锰渣微粉是将电解锰渣在400～700℃条件下煅烧0.5～6h经球磨得到的微粉。
实施例1
一种以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥的组分是：钢渣微粉为50～60wt％，矿渣微粉为30～40wt％，硅酸盐水泥为1.5～3wt％，硬石膏微粉为3～5wt％，脱硫石膏微粉为3.5～5wt％，激发剂为0.1～1wt％。
按所述无熟料水泥的组分，将所述钢渣微粉、所述矿渣微粉、所述硅酸盐水泥、所述硬石膏微粉、所述脱硫石膏微粉和所述激发剂用混料机混合5～60分钟，得到以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥。
所述激发剂为赤泥微粉。
本实施例制备的以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥经检测：7天抗压强度为26.3～29.7MPa，28天抗压强度为43.4～46.2MPa，3个月抗压强度为48.1～52.9MPa；用试饼法和雷式夹法检测，安定性都合格。
实施例2
一种以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥的组分是：钢渣微粉为30～40wt％，矿渣微粉为50～60wt％，硅酸盐水泥为1～2.5wt％，硬石膏微粉为4～6wt％，脱硫石膏微粉为3～4.5wt％，激发剂为1～2wt％。
按所述无熟料水泥的组分，将所述钢渣微粉、所述矿渣微粉、所述硅酸盐水泥、所述硬石膏微粉、所述脱硫石膏微粉和所述激发剂用混料机混合5～60分钟，得到以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥。
所述激发剂为锰渣微粉。
本实施例制备的以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥经检测：7天抗压强度为27.6～31.2MPa，28天抗压强度为43.4～49.7MPa，3个月抗压强度为48.2～54.4MPa；用试饼法和雷式夹法检测，安定性都合格。
实施例3
一种以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥的组分是：钢渣微粉为20～30wt％，矿渣微粉为60～70wt％，硅酸盐水泥为0.5～2wt％，硬石膏微粉为5～7wt％，脱硫石膏微粉为2.5～4wt％，激发剂为2～3wt％。
按所述无熟料水泥的组分，将所述钢渣微粉、所述矿渣微粉、所述硅酸盐水泥、所述硬石膏微粉、所述脱硫石膏微粉和所述激发剂用混料机混合5～60分钟，得到以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥。
所述激发剂为赤泥微粉和锰渣微粉的混合物；所述赤泥微粉为所述激发剂的60～80wt％，所述锰渣微粉为所述激发剂的20～40wt％。
本实施例制备的以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥经检测：7天抗压强度为27.1～33.7MPa，28天抗压强度为44.3～49.3MPa，3个月抗压强度为49.6～54.0MPa；用试饼法和雷式夹法检测，安定性都合格。
实施例4
一种以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥的组分是：钢渣微粉为10～20wt％，矿渣微粉为70～80wt％，硅酸盐水泥为0.1～1.5wt％，硬石膏微粉为6～8wt％，脱硫石膏微粉为2～3.5wt％。
按所述无熟料水泥的组分，将所述钢渣微粉、所述矿渣微粉、所述硅酸盐水泥、所述硬石膏微粉和所述脱硫石膏微粉用混料机混合5～60分钟，得到以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥。
本实施例制备的以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥经检测：7天抗压强度大于26.5～29.1MPa，28天抗压强度为43.7～49.3MPa，3个月抗压强度为48.9～52.8MPa；用试饼法和雷式夹法检测，安定性都合格。
实施例5
一种以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥的组分是：钢渣微粉为40～50wt％，矿渣微粉为40～50wt％，硬石膏微粉为5～7wt％，脱硫石膏微粉为2～4wt％，激发剂为1.5～2.5wt％。
按所述无熟料水泥的组分，将所述钢渣微粉、所述矿渣微粉、所述硬石膏微粉、所述脱硫石膏微粉和所述激发剂用混料机混合5～60分钟，得到以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥。
所述激发剂为赤泥微粉和锰渣微粉的混合物，所述赤泥微粉为所述激发剂的50～90wt％，所述锰渣微粉为所述激发剂的10～50wt％。
本实施例制备的以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥经检测：7天抗压强度大于25.3～28.2MPa，28天抗压强度为44.2～49.7MPa，3个月抗压强度为48.7～54.5MPa；用试饼法和雷式夹法检测，安定性都合格。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
1.本具体实施方式利用冶金固体废弃物钢渣和矿渣为主要原料制备无熟料水泥，并以经煅烧处理的赤泥微粉和锰渣微粉作激发剂，具有成本低廉和附加值高的特点。
2.本具体实施方式的钢渣利用率为10～60％，矿渣利用率为30～80％，且硅酸盐水泥用量仅为0～3wt％，能有效减少水泥生产过程中的资源和能源消耗及CO2排放，具有固废利用率高、绿色环保和节能减排的优点。
3.本具体实施方式制备的以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥经检测：7d抗压强度≥25MPa，28d抗压强度≥43MPa，3个月抗压强度≥48Mpa；用试饼法和雷式夹法检测安定性都合格；能作为无机胶凝材料用于建材行业。
因此，本具体实施方式具有成本低廉、固废利用率高和节能环保的特点，用该方法制备的以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥性能优良。

Claims (8)

1.一种以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥的制备方法，其特征在于所述无熟料水泥的组分是：钢渣微粉为10～60wt％，矿渣微粉为30～80wt％，硅酸盐水泥为0～3wt％，硬石膏微粉为3～8wt％，脱硫石膏微粉为2～5wt％，激发剂为0.1～3wt％；
按所述无熟料水泥的组分，将所述钢渣微粉、所述矿渣微粉、所述硅酸盐水泥、所述硬石膏微粉、所述脱硫石膏微粉和所述激发剂用混料机混合5～60分钟，得到以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥。
2.根据权利要求书1所述的以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥的制备方法，其特征在于所述钢渣微粉的化学成分是：CaO为40～45wt％，SiO2为10～14wt％，Fe2O3为22～27wt％，Al2O3为4～7wt％，MgO为8～10wt％，f-CaO≤1.8wt％；所述钢渣微粉的比表面积大于500m2/kg，28天活性指数大于90％。
3.根据权利要求书1所述的以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥的制备方法，其特征在于所述矿渣微粉的化学成分是：CaO为35～41wt％，SiO2为30～36wt％，Al2O3为13～16wt％，MgO≤10wt％，Fe2O3≤2wt％；所述矿渣微粉的比表面积大于450m2/kg，28天活性指数大于95％。
4.根据权利要求书1所述的以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥的制备方法，其特征在于所述硅酸盐水泥为32.5硅酸盐水泥或为42.5硅酸盐水泥。
5.根据权利要求书1所述的以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥的制备方法，其特征在于所述硬石膏微粉的化学成分是：CaO≥37wt％，SO3≥45wt％；所述硬石膏微粉的粒径≤75μm。
6.根据权利要求书1所述的以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥的制备方法，其特征在于所述脱硫石膏微粉的化学成分是：CaO≥34wt％，SO3≥40wt％；所述脱硫石膏微粉的粒径≤75μm。
7.根据权利要求书1所述的以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥的制备方法，其特征在于所述激发剂为赤泥微粉和锰渣微粉中的一种以上；所述激发剂的比表面积≥360m2/kg，激发剂的粒径≤75μm；
所述赤泥微粉是将拜耳法赤泥在600～750℃条件下煅烧0.5～4h经球磨得到的微粉；所述锰渣微粉是将电解锰渣在400～700℃条件下煅烧0.5～6h经球磨得到的微粉。
8.一种以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥，其特征在于所述以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥是根据权利要求1～7项中任一项所述以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥的制备方法所制备的以钢渣和矿渣为主要原料的无熟料水泥。
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