專利名稱：一種提高鋼渣水泥早期強度的方法
一種提高鋼渣水泥早期強度的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高鋼渣水泥早期強度的方法。
技術(shù)背景
鋼渣是煉鋼過程中產(chǎn)生的廢渣，數(shù)量約為鋼產(chǎn)量的15% 20%，是僅次于高爐水渣之后的大宗冶金廢渣，目前利用率僅約為10%，還無法進行有效利用。每年除用于對少量工程回填地基外，絕大部分都棄之鋼鐵廠周邊。幾十年來，已堆積成山，有的綿延10多公里，不僅侵占了大批土地良田，并造成了對空氣、水質(zhì)等的二次污染，嚴(yán)重地破壞了環(huán)境，給周邊地區(qū)帶來生態(tài)災(zāi)難。
目前，煙氣脫硫主要采用石灰石或石灰作為脫硫劑進行脫硫，石灰在煅燒過程中或石灰石在脫硫過程中均有(X)2排出。利用鋼渣取代石灰石或石灰作為脫硫劑進行煙氣脫硫，不僅可有效吸收煙氣中的二氧化硫，還可不用石灰石或石灰，減少二氧化碳的排放，顯然有利于節(jié)能減排。
“高強鋼渣礦渣水泥”(專利申請?zhí)?5119002. 4)給出了一種高強鋼渣礦渣水泥的制造方法，其特征在于礦渣單獨粉磨，然后與磨好的鋼渣、硅酸鹽水泥熟料和石膏均勻混合，成為高強鋼渣礦渣水泥；也可以把磨好的礦渣與鋼渣、硅酸鹽水泥熟料和石膏一起混磨，成為高強鋼渣礦渣水泥。該專利實際上是將礦渣進行單獨粉磨，以便能使礦渣磨細(xì)，促進了礦渣的水化，從而提高了鋼渣礦渣水泥的強度。但是該專利沒有對鋼渣進行進一步的處理，使得鋼渣水泥的早期強度得不到進一步地提高。
本申請人經(jīng)多年研究，在大量的實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，如果將鋼渣作為脫硫劑用于含硫煙氣脫硫后，再用來制造鋼渣水泥，由于含硫煙氣中的會與鋼渣中CaO反應(yīng)生成CaSO4 · 2H20，使鋼渣的結(jié)構(gòu)變得疏松，水化活性大幅度提高，再用來制造鋼渣水泥，便可大幅度提高鋼渣水泥的早期強度。這樣，不僅可利用鋼渣取代石灰石或石灰作為脫硫劑進行煙氣脫硫，節(jié)省石灰石或石灰的資源消耗，減少二氧化碳的排放，有利于節(jié)能減排；還可將脫硫后的鋼渣用于制造鋼渣水泥，提高鋼渣水泥的早期強度，顯然具有十分重要的意義。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提高鋼渣水泥早期強度的方法，該方法工藝簡單、生產(chǎn)成本低，不僅可提高鋼渣水泥的早期強度，還可促進鋼渣取代石灰石或石灰作為脫硫劑用于煙氣脫硫，節(jié)省石灰石或石灰的資源消耗。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種提高鋼渣水泥早期強度的方法，其特征在于它包括如下步驟
1)脫硫鋼渣的制備將鋼渣烘干至含水率小于2. 5wt%后，單獨粉磨成鋼渣粉體， 粉磨至比表面積控制在大于191m2/kg(利用勃氏比表面積測定儀測定，后述比表面積均為該方法測定，最佳^0m2/kg 400m2/kg)；或?qū)撛苯蛹铀畣为毞勰コ射撛鼭{體成含水率為35wt% 80wt%的鋼渣漿體，粉磨至比表面積控制在大于191m2/kg (最佳^0m2/kg 3400m2/kg)；然后將鋼渣粉體或鋼渣漿體作為脫硫劑用于吸收含硫煙氣中的硫(“含硫煙氣” 是一般為電廠煤燃燒產(chǎn)生，對“含硫煙氣”中硫的含量沒有要求)，得到脫硫鋼渣(脫硫鋼渣三氧化硫在0. 2wt% 18. 5wt% )，然后將脫硫鋼渣烘干至含水率小于2. 5wt%后，得到烘干后的脫硫鋼渣；
2)鋼渣水泥的制備按各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)(干基)為烘干后的脫硫鋼渣 15% 66%，礦渣20% 70%，熟料0 60%，石膏0 7. 2%，水泥混合材料0 25%， 其中熟料、石膏、水泥混合材料三者不同時為0，各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)(干基)之和為 100%，選取烘干后的脫硫鋼渣、礦渣、熟料、石膏和水泥混合材料；
然后采用下述三種方法之一
①將烘干后的脫硫鋼渣、礦渣、熟料、石膏、水泥混合材料，分別粉磨至比表面積大于300m2/kg (最佳400m2/kg 550m2/kg)后再混合均勻，制得早期強度高的鋼渣水泥；
②將烘干后的脫硫鋼渣、礦渣、熟料、石膏、水泥混合材料，混合粉磨至比表面積大于300m2/kg (最佳400m2/kg 550m2/kg)，制得早期強度高的鋼渣水泥；
③將礦渣和熟料混合粉磨至比表面積大于300m2/kg (最佳400m2/kg 550m2/kg)， 得到礦渣熟料粉；再將烘干后的脫硫鋼渣、石膏和水泥混合材料混合粉磨至比表面積大于 300m2/kg (最佳400m2/kg 550m2/kg)，得到脫硫鋼渣石膏混合材粉；最后再將礦渣熟料粉和脫硫鋼渣石膏混合材粉混合均勻，制得早期強度高的鋼渣水泥。
步驟1)所述的鋼渣為煉鋼廠排出的工業(yè)廢渣；其主要的化學(xué)成分是二氧化硅 (SiO2)、三氧化二鋁(Al2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化錳(MnO)、氧化鐵(FeO)等。
所述的脫硫鋼渣為脫硫鋼渣中三氧化硫含量(干基，所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù))為 0. 2wt% 18. 5wt% (最佳為7. 0% 12. 5% )。其主要的化學(xué)成分是二氧化硅(SiO2)、 三氧化二鋁(Al2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化錳(MnO)、氧化鐵(FeO)、三氧化硫 (SO3)等。
所述的礦渣為鋼鐵廠排出的高爐礦渣；其主要的化學(xué)成分是二氧化硅(SiO2)、 三氧化二鋁(Al2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化錳(MnO)、氧化鐵爾⑷)等。
所述的熟料為硅酸鹽水泥熟料，其主要的化學(xué)成分是二氧化硅(SiO2)、三氧化二鋁(Al2O3)、氧化鐵(Fe2O3)、氧化鈣(CaO)；主要礦物組成為硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣。
所述的石膏為天然硬石膏、天然二水石膏、磷石膏、脫硫石膏或氟石膏；主要成分為 CaSO4 · 2H20 或 CaSO4。
所述的水泥混合材料為粉煤灰、煤渣、煤矸石、石灰石、磷渣、錳渣、鋼渣、頁巖中的任意一種或任意二種以上按任意比例配比的混合物。
所述的各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)(干基)最佳為烘干后的脫硫鋼渣20% 50%， 礦渣30% 50%，熟料15 30%，石膏1 3%，水泥混合材料5 20%。
本發(fā)明所述的干基表示原料中不含水份(扣除水的含量)的量。
按上述方法制備得到的鋼渣水泥，可以發(fā)生一系列的水化反應(yīng)，即具備了水硬性。 由于含硫煙氣中的Sh會與鋼渣中CaO反應(yīng)生成CaSO4 · 2H20。經(jīng)過酸化處理的鋼渣，結(jié)構(gòu)變得疏松，水化活性得以大幅度提高，因此可用來制造早期強度高的鋼渣水泥。而且，該水泥凝結(jié)時間正常，安定性合格，保水率高，既有較高的早期強度，又有相當(dāng)高的后期強度，各4項物理力學(xué)性能均能符合相應(yīng)的水泥國家標(biāo)準(zhǔn)。適應(yīng)于一般工業(yè)與民用建筑、地下工程與防水工程、大體積混凝土工程、道路工程、墻體材料等。
本發(fā)明的有益效果是
1、不僅可提高鋼渣水泥的早期強度，還可促進鋼渣取代石灰石或石灰作為脫硫劑用于煙氣脫硫，節(jié)省石灰石或石灰的資源消耗，減少二氧化碳的排放，有利于節(jié)能減排。
2、該方法工藝簡單、生產(chǎn)成本低、可提高鋼渣水泥早期強度。
3、可大量利用工業(yè)廢渣。
具體實施方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。
實施例1 (實施例中所涉及的比表面均為利用勃氏比表面積測定儀測定的結(jié)果)
將鋼渣烘干到含水率小于后，分別單獨粉磨成幾種不同比表面積的鋼渣粉體，然后作為脫硫劑用于吸收含硫煙氣中的硫后，脫硫鋼渣中三氧化硫含量在為 15wt%，得到幾種不同的脫硫鋼渣，再經(jīng)烘干到含水率小于后粉磨成下表中所示比表面積的脫硫鋼渣粉，測定其三氧化硫含量，結(jié)果見表1所示，備用。
表1.鋼渣比表面積及脫硫后的三氧化硫含量
權(quán)利要求
1.一種提高鋼渣水泥早期強度的方法，其特征在于它包括如下步驟1)脫硫鋼渣的制備將鋼渣烘干至含水率小于2.5wt%后，單獨粉磨成鋼渣粉體，粉磨至比表面積控制在大于191m2/kg ；或?qū)撛苯蛹铀畣为毞勰コ射撛鼭{體成含水率為 35wt% SOwt %的鋼渣漿體，鋼渣漿體的比表面積控制在大于191m2/kg ；然后將鋼渣粉體或鋼渣漿體作為脫硫劑用于吸收含硫煙氣中的硫，得到脫硫鋼渣，然后將脫硫鋼渣烘干至含水率小于2. 5wt%后，得到烘干后的脫硫鋼渣；2)鋼渣水泥的制備按各原料干基所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為烘干后的脫硫鋼渣15% 66%，礦渣20% 70%，熟料0 60%，石膏0 7. 2%，水泥混合材料0 25%，其中熟料、石膏、水泥混合材料三者不同時為0，選取烘干后的脫硫鋼渣、礦渣、熟料、石膏和水泥混合材料；然后采用下述三種方法之一①將烘干后的脫硫鋼渣、礦渣、熟料、石膏、水泥混合材料，分別粉磨至比表面積大于 300m2/kg后再混合均勻，制得鋼渣水泥；②將烘干后的脫硫鋼渣、礦渣、熟料、石膏、水泥混合材料，混合粉磨至比表面積大于 300m2/kg，制得鋼渣水泥；③將礦渣和熟料混合粉磨至比表面積大于300m2/kg，得到礦渣熟料粉；再將烘干后的脫硫鋼渣、石膏和水泥混合材料混合粉磨至比表面積大于300m2/kg，得到脫硫鋼渣石膏混合材粉；最后再將礦渣熟料粉和脫硫鋼渣石膏混合材粉混合均勻，得到鋼渣水泥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鋼渣水泥早期強度的方法，其特征在于步驟1)所述的鋼渣為煉鋼廠排出的工業(yè)廢渣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鋼渣水泥早期強度的方法，其特征在于所述的脫硫鋼渣為脫硫鋼渣中三氧化硫干基質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量為0. 2wt% 18. 5wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鋼渣水泥早期強度的方法，其特征在于所述的礦渣為鋼鐵廠排出的高爐礦渣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鋼渣水泥早期強度的方法，其特征在于所述的熟料為硅酸鹽水泥熟料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鋼渣水泥早期強度的方法，其特征在于所述的石膏為天然硬石膏、天然二水石膏、磷石膏、脫硫石膏或氟石膏。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鋼渣水泥早期強度的方法，其特征在于所述的水泥混合材料為粉煤灰、煤渣、煤矸石、石灰石、磷渣、錳渣、鋼渣、頁巖中的任意一種或任意二種以上按任意比例配比的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鋼渣水泥早期強度的方法，其特征在于所述的各原料干基所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為烘干后的脫硫鋼渣20 % 50 %，礦渣30 % 50 %，熟料15 30 %，石膏1 3 %，水泥混合材料5 20 %。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高鋼渣水泥早期強度的方法。一種提高鋼渣水泥早期強度的方法，其特征在于它包括如下步驟1)脫硫鋼渣的制備將鋼渣烘干后單獨粉磨成鋼渣粉體，或?qū)撛苯蛹铀畣为毞勰コ射撛鼭{體，然后將鋼渣粉體或鋼渣漿體作為脫硫劑用于吸收含硫煙氣中的硫，烘干，得到烘干后的脫硫鋼渣；2)鋼渣水泥的制備按各原料干基所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為烘干后的脫硫鋼渣15％～66％，礦渣20％～70％，熟料0～60％，石膏0～7.2％，水泥混合材料0～25％，其中熟料、石膏、水泥混合材料三者不同時為0，粉磨，制得鋼渣水泥。該方法工藝簡單、生產(chǎn)成本低，不僅可提高鋼渣水泥的早期強度，還可促進鋼渣取代石灰石或石灰作為脫硫劑用于煙氣脫硫，節(jié)省石灰石或石灰的資源消耗。
文檔編號C04B7/147GK102557495SQ20121004561
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月27日
發(fā)明者劉金軍, 李大志, 林宗壽, 趙前 申請人:武漢億勝科技有限公司, 武漢理工大學(xué)