專利名稱：用于水泥或高性能混凝土的復合摻合料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于水泥與高性能混凝土的生產(chǎn)技術，特別涉及用于水泥或者高性能混凝土的硅錳渣基摻合料及其制備方法。
背景技術：
關于硅錳渣用于水泥方面，有以單獨組分少量地在磨頭配料加入，例如在《中國水泥》2003年第5期上的一篇文章《硅錳渣生產(chǎn)普通硅酸鹽水水泥》，該文章稱使用硅錳渣生產(chǎn)熟料，而不是作混合材。另外，在《中國水泥技術網(wǎng)》上有“粉煤灰少熟料復合水泥的研制” 文章，作者是任素梅等。其中介紹了配制高摻量的粉煤灰少熟料復合硅酸鹽水泥，選用普通粉煤灰、硅錳渣和少量石膏、增強劑、熟料磨制而成。其中使用的硅錳渣未作任何改性處理， 且摻量較少、僅為9-14%。而沒有關于大摻量經(jīng)改性活化處理的硅錳渣復合微粉產(chǎn)品的報道，更無在磨尾加入硅錳渣復合微粉(復配)生產(chǎn)水泥的技術。關于硅錳渣用于高性能混凝土方面，在《硅酸鹽建筑制品》雜志1994年第2期上有一篇文章——“硅錳渣微粉末C60混凝土研究及應用”其中介紹了配制C60高強混凝土采用超細硅錳渣。但是，它只是使用硅錳渣微粉，沒有對其進行改性處理。另外，中國發(fā)明專利申請?zhí)?0081000M63. 6，公開了錳鐵礦渣混凝土摻合料及其生產(chǎn)方法，該摻合料原料組分的重量百分比為錳鐵礦渣98% 100%，天然石膏0 2%，并加少量助磨劑。需說明的是此錳鐵礦渣是錳鐵合金在高溫冶煉過程中所排放的熔渣，而非本發(fā)明中的硅錳渣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用冶煉硅錳合金時所排放的工業(yè)廢渣——硅錳渣生產(chǎn)水泥或高性能混凝土的復合摻合料，也就是提供一種用于水泥或高性能混凝土的硅錳渣基復合摻合料及其制備方法。一種用于水泥的硅錳渣基復合摻合料，其特殊之處是它包括硅錳渣、礦渣和石灰石，各組分的質(zhì)量份數(shù)比為硅錳渣50 70份礦渣10 20份石灰石8 15份。為了降低生產(chǎn)成本，在上述技術方案的基礎上加入爐渣或粉煤灰，其質(zhì)量份數(shù)比為10 15份。為了提高生產(chǎn)效率降低功耗，并且提高摻合料的活性，在上述兩種技術方案的基礎上分別加入助磨劑，其質(zhì)量份數(shù)比為0. 5份。用于水泥的硅錳渣基復合摻合料的制備方法，其特殊之處是(1)先將硅錳渣、礦渣、爐渣或粉煤灰分別烘干或人工晾干備用；(2)將石灰石破碎備用；(3)按前述的組分質(zhì)量份數(shù)比將硅錳渣、礦渣、石灰石、爐渣或粉煤灰和助磨劑配伍入球磨機粉磨，粉磨細度達勃氏比表面積不低于400m2/kg，或0. 08mm方孔篩篩余量不大于2%，或0. 045mm方孔篩篩余量不大于20%，即制得用于水泥的硅錳渣基復合摻合料。對于前兩種配比摻合料的生產(chǎn)方法，只要減少相應的組份、即對第一種技術方案來說，減少助磨劑和爐渣或粉煤灰后按上述步驟進行；對第二種技術方案來說，減少助磨劑后按上述步驟進行即可。一種用于高性能混凝土的硅錳渣基復合摻合料，其特殊之處是它包括硅錳渣、礦渣和石灰石，各組分的質(zhì)量份數(shù)比為硅錳渣50 70份礦渣10 20份石灰石8 15份。為了降低生產(chǎn)成本，在上述技術方案的基礎上加入爐渣或粉煤灰，其質(zhì)量份數(shù)比為10 15份。為了提高生產(chǎn)效率降低功耗，提高摻合料的活性，在上述兩種技術方案的基礎上分別加入助磨劑，其質(zhì)量份數(shù)比為2份。用于高性能混凝土的硅錳渣基復合摻合料的制備方法，其特殊之處是；(1)先將硅錳渣、礦渣、爐渣或粉煤灰分別烘干或人工晾干備用；(2)將石灰石破碎備用；(3)按前述的組分質(zhì)量份數(shù)比將硅錳渣、礦渣、石灰石、爐渣或粉煤灰和助磨劑配伍入球磨機粉磨，粉磨細度達勃氏比表面積不低于450m2/kg，即制得用于高性能混凝土的硅錳渣基復合摻合料。對于前兩種配比的高性能混凝土摻合料的生產(chǎn)方法，只要減少相應的組份、即對第一種技術方案來說，減少助磨劑和爐渣或粉煤灰后按上述步驟進行；對第二種技術方案來說，減少助磨劑后按上述步驟進行即可。上述的硅錳渣是冶煉硅錳合金時所排放的一種工業(yè)廢渣，是由形狀不規(guī)則的多孔狀散顆粒組成，一般為淺綠色，也有的為黃白色。堆積密度為700kg/m3左右。硅錳渣本身的活性較低，一般不經(jīng)機械活化和化學激發(fā)不宜用作水泥混合材和高性能混凝土摻合料。本發(fā)明中的硅錳渣使用的是中信錦州鐵合金股份有限公司的，其化學組成主要是S^2和CaO， 其次是A1203、MnO和MgO等。上述的礦渣為符合GB/T 203規(guī)定的?；郀t礦渣。上述的石灰石的質(zhì)量無特殊要求，對CaO、MgO、SiO2的含量不作特殊限制，石灰石尾礦亦可。上述的爐渣為發(fā)電或供熱的燃煤爐所排放的爐底渣。要求其燒失量不大于10%， 需水量比不大于105%，三氧化硫含量不大于3. 5%。上述的粉煤灰為國家標準GB/T1596規(guī)定(細度除外)的I、II級灰。上述的助磨劑為CN101618955A公開的《一種高效水泥復合助磨劑及其生產(chǎn)方法》中介紹的助磨劑。即該助磨劑包括如下質(zhì)量百分比的原料熟石膏10-25%、燒礬石 10-30%、偏硅酸鈉20-40%、三乙醇胺2-4%、聚丙烯酸鹽TH-1100 0. 5_2%、沸石粉或粉煤灰、爐渣、珍珠巖粉20-30%。為了提高助磨劑的分散效果，在上述方案中增加分散劑ΝΝ0，其質(zhì)量百分比為0. 5-3%。本發(fā)明以研究不同摻合料用于水泥及混凝土中的作用機理出發(fā)，通過采取一定途徑和措施使相應的單組份摻合料的技術經(jīng)濟效果揚長避短，進行科學復合實現(xiàn)理想疊加， 詳言之，本發(fā)明是基于如下機理和原則，經(jīng)反復試驗研究得以實現(xiàn)的。(1)高爐礦渣作為水泥及混凝土摻合料的技術已得到普通推廣，但作為水泥摻合料(混合材)使用，為實現(xiàn)最佳的技術經(jīng)濟效果還有待進一步工作。同時礦渣資源因需求量大而成本較高，且有的地方因成本因素而無法應用。(2)硅錳渣這種工業(yè)廢渣目前僅進行低檔次的應用，如代砂筑路等而實現(xiàn)其應用價值。但其本身活性較低，不經(jīng)處理和改性不宜在水泥及混凝土中應用，為此必須要對其進行物理處理和化學改性。(3)物理改性處理是通過機械磨細途徑。為達到預期細度指標，采取了摻加適量既有助磨作用又有活性效應的石灰石和爐渣，還摻加了助磨劑，既助磨又優(yōu)化了摻合料的顆粒級配，充分發(fā)揮微集料效應(填充效應)。(4)在化學改性方面。引入提高活性的組分礦渣、石灰石、爐渣。其與硅錳渣合理配伍，是基于礦渣成本較高和石灰石是寶貴資源都要盡量少用，硅錳渣和爐渣是工業(yè)廢料要盡量多用的經(jīng)濟原則和幾種物料的活性機理，即硅錳渣在水泥及混凝土中無論是早期， 還是后期增強作用(活性)都不大，礦渣和爐渣后期的增強效果顯著。石灰石在水泥基材料中的作用體現(xiàn)在加速效應和活性效應，對于微粉還有微集料效應。在水泥水化早期，適宜摻量的石灰石粉充當了水化硅酸鈣的成核基體，降低了成核勢壘，加速了水泥的水化，有較好的早強效果，而在后期石灰石粉和水泥中的鋁相(C3A、C4AF)反應生成具有一定膠凝性的碳鋁酸鹽復合物而與其它水化物相互搭接，使水泥石結(jié)構更加密實，從而提高水泥石的強度和耐久性。也就是說石灰石的增強作用不僅體現(xiàn)早期，還體現(xiàn)在后期。(5)考慮產(chǎn)品應用效果和加工成本，產(chǎn)品細度控制是用于水泥生產(chǎn)，勃氏比表面積不小于400m2/kg，在生產(chǎn)控制中也可采用0. 08mm篩或0. 045mm篩，篩余量分別控制在不大于2%和20%。用于高性能混凝土，勃氏比表面積不小于450m2/kg。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果1、由于對硅錳渣進行了物理處理和化學改性，因此能將長期堆放占用大量土地， 并污染環(huán)境的工業(yè)廢棄物——娃錳渣大比例地用于水泥生產(chǎn)和高性能混凝土，同時也綜合利用相當比例的爐渣、磷石膏及低品位石灰石等工業(yè)廢料，使之物盡其用，對節(jié)約資源、保護環(huán)境有更重要意義，有很好的社會效益。2、科學有效地將多種工業(yè)廢渣復合，充分發(fā)揮各組分對水泥及混凝土的不同功能，使之優(yōu)勢互補，帶來超疊加效應。同時將多種易磨性不同的物料混合粉磨實現(xiàn)了粉磨效率提高和優(yōu)化顆粒級配，進而優(yōu)化了該摻合料的性能，使之能以較高比例地用于水泥與混
凝土生產(chǎn)。3、本摻合料用于水泥生產(chǎn)，其性能指標優(yōu)于國家標準GB/I^847-2005《用于水泥中的火山灰質(zhì)混合材》的指標要求，而與GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》標準中的S95級礦渣粉的技術指標相當；用于高性能混凝土，其性能指標滿足GB/ T 18046-2008和GB/T 18736-2002《高性能混凝土用礦物外加劑》標準的相關要求。4、本摻合料使用了大量的硅錳渣、爐渣、磷石膏等工業(yè)廢渣因而成本較低，相對于礦渣粉每噸低50 70元，如以低50元計算，用于水泥生產(chǎn)(摻量以30%計，從磨機出口加入)，可使噸水泥成本降低15元左右。用于混凝土，以此摻合料取代30%水泥代替礦渣粉使用，可使每立方米混凝土(單方水泥用量假定400公斤)的成本降低6元左右。因此該摻合料的推廣前景是廣闊的。總之，該摻合料能夠大量地利用生產(chǎn)硅錳合金所排出的工業(yè)廢渣——硅錳渣，并用適量的礦渣、石灰石和爐渣等三種廢渣和少量的助磨劑，通過原料預處理、配料、粉磨、檢驗等工藝過程制成，所得摻合料用于水泥或高性能混凝土，其技術經(jīng)濟效果顯著，社會效益、環(huán)境效益突出。
具體實施例方式以下通過實施例對本發(fā)明作進一步的說明。表1 用于水泥(A)的摻合料配料
權利要求
1. 一種用于水泥的硅錳渣基復合摻合料，其特征是它包括硅錳渣、礦渣和石灰石，各組分的質(zhì)量份數(shù)比為
2.根據(jù)權利要求1所說的一種用于水泥的硅錳渣基復合摻合料，其特征是它還包括質(zhì)量份數(shù)比為10 15份的爐渣或粉煤灰。
3.根據(jù)權利要求1所說的一種用于水泥的硅錳渣基復合摻合料，其特征是它還包括質(zhì)量份數(shù)比為0.5份的助磨劑。
4.根據(jù)權利要求2所說的一種用于水泥的硅錳渣基復合摻合料，其特征是它還包括質(zhì)量份數(shù)比為0.5份的助磨劑。
5.權利要求4所說的一種用于水泥的硅錳渣基復合摻合料的制備方法，其特征是(1)先將硅錳渣、高爐礦渣、爐渣或粉煤灰分別烘干或人工晾干備用；(2)將石灰石破碎備用；(3)按權利要求4所述的組分質(zhì)量份數(shù)比將硅錳渣、礦渣、石灰石、爐渣或粉煤灰和助磨劑配伍入球磨機粉磨，粉磨細度達勃氏比表面積不低于400m2/kg，或0. 08mm方孔篩篩余量不大于2 %，或0. 045mm方孔篩篩余量不大于20 %，S卩制得用于水泥的硅錳渣基復合摻合料。
6.一種用于高性能混凝土的硅錳渣基復合摻合料，其特征是它包括硅錳渣、礦渣和石灰石，各組分的質(zhì)量份數(shù)比為硅錳渣50 70份礦漁10 20份石灰石8 15份。
7.根據(jù)權利要求6所說的用于高性能混凝土的硅錳渣基復合摻合料，其特征是它還包括質(zhì)量份數(shù)比為10 15份爐渣或粉煤灰。
8.根據(jù)權利要求6所說的用于高性能混凝土的硅錳渣基復合摻合料，其特征是它還包括質(zhì)量份數(shù)比為2份的助磨劑。
9.根據(jù)權利要求7所說的用于高性能混凝土的硅錳渣基復合摻合料，其特征是它還包括質(zhì)量份數(shù)比為2份的助磨劑。
10.權利要求9所說的用于高性能混凝土的硅錳渣基復合摻合料的制備方法，其特征是(1)先將硅錳渣、高爐礦渣、爐渣或粉煤灰分別烘干或人工晾干備用；(2)將石灰石破碎備用；(3)按權利要求9所述的組分質(zhì)量份數(shù)比將硅錳渣、礦渣、石灰石、爐渣或粉煤灰和助磨劑配伍入球磨機粉磨，粉磨細度達勃氏比表面積不低于450m2/kg，即制得用于高性能混凝土的硅錳渣基復合摻合料。硅錳渣礦渣石灰石50 70份 10 20份8 15份。
全文摘要
一種用于水泥或高性能混凝土的復合摻合料及其制備方法，該摻合料包括硅錳渣、礦渣、石灰石、爐渣或粉煤灰和助磨劑，其質(zhì)量份數(shù)比為硅錳渣50～70、礦渣10～20、石灰石8～15、爐渣或粉煤灰10～15和助磨劑0.5或者2。其制備方法是將各原料配伍入球磨機粉磨，粉磨細度達勃氏比表面積不低于400m2/kg或450m2/kg，即制得用于水泥或高性能混凝土的硅錳渣基復合摻合料。該摻合料能大量地利用生產(chǎn)硅錳合金所排出的工業(yè)廢渣—硅錳渣，并用適量的礦渣、石灰石、爐渣或粉煤灰和少量的助磨劑制得，其經(jīng)濟效果顯著，社會效益、環(huán)境效益突出。
文檔編號C04B18/14GK102180612SQ201110024588
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權日2011年1月20日
發(fā)明者何志勇, 何海泉, 寶金瑞, 張殿元, 張超, 張金龍, 戴連文, 李平, 畢建光, 詹樂, 詹學彬, 鞠秉秀 申請人:葫蘆島市遼西混凝土外加劑有限公司