本发明涉及建筑材料
技术领域：
，尤其涉及一种硅钙渣复合掺合料及其制备方法。
背景技术：
：有报道，内蒙古累计查明煤炭资源存储量逾8000亿吨，居中国首位；同时随着国家“西电东送”战略的实施，以内蒙古中西部煤炭为燃料的大型火力发电厂在内蒙及其周边地区得到了大力发展。伴随着电力输送，每年将排放出大约1200万吨Al2O3含量高达50％左右的高铝粉煤灰，且其历年的存积量已超过1亿吨。为高效利用这些高铝粉煤灰，加之我国铝土矿资源逐渐减少，使用高铝粉煤灰、钾长石和霞石等其他含铝矿物为原料提取氧化铝的情况越来越多。在目前的工艺技术方案中，预脱硅—碱石灰烧结法碱法得到了产业化应用，每生产1吨Al2O3可消纳3吨粉煤灰，伴随产生硅钙渣2.2-2.5吨，如何能有效处理和利用硅钙渣成为高铝粉煤灰提铝工艺中亟需解决的问题。硅钙渣指粉煤灰经预脱硅处理后加入碱和石灰石进行烧结，再通过湿法提取氧化铝，回收碱后剩余的固体残留物，因其主要含有硅钙两种元素，被称为硅钙渣。烘干后的硅钙渣是土黄色的细粉和小颗粒(小于5mm)混合物，堆积容重0.95～1.1g/cm3，其化学成分主要是CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、TiO2、Na2O、K2O和H2O等。关于硅钙渣的利用，比较多的研究和报道是可以作为原料直接添加在生料中(替代部分石灰石)进行焙烧制成水泥熟料。例如将90％硅钙渣和10％石灰石两种原料配料，在1350～1400℃下煅烧，可以生产性能合格的625号硅酸盐水泥熟料。与同类型生产方式比较，采用硅钙渣配料可节约能耗20％左右，大幅度降低了水泥生产成本。目前，常用的复合掺和料是由超细硅灰、高活性矿渣粉、磨细火山灰、石灰石粉、粉煤灰等其中两种或两种以上物料复合而成，在混凝土中掺加复合掺合料，能够改善混凝土的长期性能和耐久性能。硅钙渣作为一种新的工业固废，因其含有大量的硅酸二钙而具有一定的水硬性胶凝活性，将其与其他工业固废复合制备复合掺合料，可以拓宽复合掺合料的原料来源渠道，又将硅钙渣固废有价利用，真正实现了循环经济产业链末端废弃物的全部吃干榨净。技术实现要素：本发明提供一种硅钙渣复合掺合料及其制备方法，利用粉煤灰提取氧化铝后的废渣—硅钙渣为主要原料，使得制备的硅钙渣复合掺合料不仅能符合JG/T486-2015中普通型II级复合掺合料的标准要求，还能拓宽硅钙渣的消纳途径。本发明的第一个方面提供一种硅钙渣复合掺合料，按照重量份数包括如下组分：硅钙渣40-50、粉煤灰30-35、粒化高炉矿渣15-25、脱硫石膏0-5、复合助磨剂0.05-0.08。本发明硅钙渣复合掺合料中的硅钙渣是采用预脱硅—碱石灰烧结法从粉煤灰中提取氧化铝后的副产物。在上述硅钙渣复合掺合料的一个实施例中，可选地，脱硫石膏为采用石灰—石灰石回收燃煤烟气中二氧化硫所产生的副产品，脱硫石膏的主要成分为二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)，其中二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)在脱硫石膏的含量≥93％。可选地，粉煤灰为火力发电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末。在上述硅钙渣复合掺合料的一个实施例中，高炉冶炼生铁时，所得以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后即为粒化高炉矿渣。在上述硅钙渣复合掺合料的一个实施例中，复合助磨剂是含有分散作用和激发作用的多种化合物，为醇胺类和无机盐类物质混合物。本发明的第二个方面提供一种硅钙渣复合掺合料的制备方法，包括以下过程：1)将50～60重量份的干硅钙渣、35-50重量份粉煤灰、0-5重量份脱硫石膏进行粉磨处理，得到中间产品一；2)将95-100重量份的粒化高炉矿渣、0-5重量份脱硫石膏进行粉磨处理，得到中间产品二；3)将中间产品一和中间产品二混合均匀，得到硅钙渣复合掺合料。在上述制备方法的一个实施例中，可选地，包括控制所述中间产品一的水分<1％，测得所述中间产品一的45μm筛余<20％。进一步地，包括控制所述中间产品二的水分<1％，测得所述中间产品二的比表面积>400m2/kg。在上述制备方法的一个实施例中，将中间产品一和中间产品二混合均匀，具体是：中间产品一和中间产品二的重量份数分别为：80-85、15-20。本发明的第三个方面提供一种硅钙渣复合掺合料的应用，在水泥混凝土中掺合时加入权利要求1-4任一所述的硅钙渣复合掺合料，其中硅钙渣复合掺合料的用量为代替混凝土中水泥重量的10-20％的比例。本发明提供的硅钙渣复合掺合料及其制备方法，选用粉煤灰提取氧化铝后的残渣—硅钙渣作为一种新原料，制备的硅钙渣复合掺合料符合建筑工业行业标准JG/T486-2015，能够实现硅钙渣固废的有价利用，降低复合掺合料原料成本，具有一定的经济效益。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明所有实施例中所采用的硅钙渣均取自：内蒙古呼和浩特地区一氧化铝厂，其采用预脱硅—碱石灰烧结法从粉煤灰中提取氧化铝后的副产物。干硅钙渣为土黄色细粉和团聚小颗粒(小于5mm)混合物，密度2.8～3.0g/cm3，堆积容重0.95～1.1g/cm3，粉磨后松散堆积容重0.75～0.8g/cm3，紧密堆积容重1.40～1.45g/cm3；其矿物成分主要是硅酸二钙，重量比约占70～75％，氧化物成分见表1。表1干硅钙渣化学成分SiO2Al2O3Fe2O3MgOCaONa2OK2OTiO2MnO2P2O5LOI25.703.852.601.9854.652.530.161.300.010.136.34实施例1用干硅钙渣2850g，粉煤灰1900g，脱硫石膏250g，复合助磨剂2.5g加入到Φ500mm×500mm试验磨中粉磨50分钟，制得的中间产品一，用烘干称重法测得中间产品一的水分为0.8％，用负压筛法测得中间产品一的45μm筛余为17.3％；再用粒化高炉矿渣4750g，脱硫石膏250g加入到Φ500mm×500mm试验磨中粉磨90分钟，制得中间产品二，用烘干称重法测得中间产品二的水分含量为0.5％，用勃氏法测得中间产品二的比表面积409m2/kg；取4800g中间产品一和1200g中间产品二用犁刀混合机机搅拌混合均匀，得到硅钙渣复合掺合料。经计算，最终制得的硅钙渣复合掺合料中，包括硅钙渣、粉煤灰、粒化高炉矿渣、脱硫石膏、复合助磨剂的重量份数分别为：45.6、30.4、19、5、0.05。将实施例1制得的复合掺合料，按照代替水泥重量15％的比例加入普通C30混凝土中搅拌，制得本实施例1的混凝土。实施例1混凝土的组成中：水泥、复合掺合料、级配石子、中砂和水的重量比例为13.7，2.4，43.9，32.3，7.7。分别检测本实施例的混凝土28天抗压强度、28天碳化深度、50次冻融(慢冻法)循环后抗压强度，具体数值分别为：43.7MPa、9mm、36.9MPa。实施例2用干硅钙渣2800g，粉煤灰2000g，脱硫石膏200g，复合助磨剂4.0g加入到Φ500mm×500mm试验磨中粉磨60分钟，制得的中间产品一，用烘干称重法测得其水分为0.7％，用负压筛法测得其45μm筛余为16.6％；再用粒化高炉矿渣4800g，脱硫石膏200g，复合助磨剂4.0g加入到Φ500mm×500mm试验磨中粉磨100分钟，制得中间产品二，用烘干称重法测得其水分为0.5％，用勃氏法测得其比表面积为419m2/kg；取5000g中间产品一和1000g中间产品二用犁刀混合机机搅拌混合均匀，得到硅钙渣复合掺合料。经计算，最终制得的硅钙渣复合掺合料中，包括硅钙渣、粉煤灰、粒化高炉矿渣、脱硫石膏、复合助磨剂的重量份数分别为：46.7，33.3，16，4，0.08。将实施例制得的混凝土掺合料，代替水泥重量15％的比例加入普通C30混凝土中搅拌，制得本实施例2的混凝土。实施例2混凝土的组成中：水泥、复合掺合料、级配石子、中砂和水的重量比例为13.7，2.4，43.9，32.3，7.7。分别检测本实施例2的混凝土28天抗压强度、28天碳化深度、50次冻融(慢冻法)循环后抗压强度，具体数值分别为：43.1MPa、9mm、36.2MPa。对照例采用市场上销售的以粉煤灰和矿渣为原料生产的符合JG/T486—2015的II级复合掺合为对照混凝土复合掺合料。对照例普通C30混凝土的组成中：水泥、常用复合掺合料、级配石子、中砂和水的重量比例为13.7，2.4，43.9，32.3，7.7。分别检测本对照例普通C30混凝土的28天抗压强度、28天碳化深度、50次冻融(慢冻法)循环后抗压强度，具体数值分别为：41.4MPa、13mm、35.3MPa。空白例：空白例普通C30混凝土的组成中：水泥、级配石子、中砂和水的重量比例为16.1，43.9，32.3，7.7。分别检测本空白例普通C30混凝土的28天抗压强度、28天碳化深度、50次冻融(慢冻法)循环后抗压强度，具体数值分别为：42.8MPa、15mm、33.6MPa。将上述的实施例1和2、对照例、空白例中的混凝土作为检测对象，依次对该4例混凝土样本进行性能检测，检测结果见下表2。表2各例混凝土的性能检测参数由表2结果可知：本发明制得的硅钙渣复合掺合料能够提高混凝土的后期强度，增强混凝土的耐久性，其对混凝土的主要性能改善程度优于现有技术中的混凝土复合掺合料。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。当前第1页1 2 3