本发明属于固废资源综合利用领域，特别涉及一种含烧结干法脱硫灰的高炉矿渣微粉及其制备方法。
背景技术：
：在钢铁生产过程中，二氧化硫是主要污染物之一，主要来自于生产烧结矿的烧结工序产生的烟气。据统计，烧结工序排放的二氧化硫约占钢铁生产总排放量的60％以上。目前，钢铁企业常用的烟气脱硫工艺有湿法、干法、半干法、氨法等。其中，干法脱硫工艺具有耗水低、投资少、脱硫率高、无废水、与机组配合特性好等有优点，很好地克服了湿法脱硫工艺的一些问题和不足，得到了大范围应用；然而，干法脱硫工艺的脱硫副产物因含有不稳定的水合亚硫酸钙、碳酸钙等物质的存在，影响了其利用，企业对烧结干法脱硫灰基本上采取填埋或堆置方式处理。高炉矿渣微粉主要是粒化高炉矿渣制成，其用途是在水泥中掺和以及在商品混凝土中添加，其利用方式各有所不同，归结起来，主要表现为三种利用形式：外加剂形式、掺合料形式、主掺形式。主要作用是可以提高水泥和混凝土的早期强度以及改善混凝土易和性。中国专利文献cn104291714a的公开了立磨机粉磨钢铁渣粉、矿渣粉和钢渣粉的生产方法，通过采用同一台立磨机分别独立进行粉磨钢渣粉、矿渣粉和钢铁渣粉，将经过钢渣加工金属回收处理步骤得到的钢渣尾渣以及矿渣除金属预处理步骤得到的矿渣按2～4：8～6的比例进入立磨机，再通过立磨机粉磨钢铁渣粉步骤和立磨机钢铁渣粉磨回料磁选除铁闭路循环步骤，实现立磨机粉磨钢铁渣粉工艺；简化了传统钢铁渣粉的生产步骤，提高了钢铁渣粉均匀度，降低生产能耗和成本；能够在同一台立磨机分别粉磨钢铁渣粉、矿渣粉和钢渣粉实现资源回收再利用的同时，公用大部分设备，大大提高了设备和资源的利用率，降低制造成本。高炉矿渣微粉中添加使用烧结干法脱硫灰会导致高炉矿渣微粉的性能不稳定，高炉矿渣微粉的比表面积降低明显，达不到国标gb/t180462008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣》的性能要求，含有烧结干法脱硫灰的高炉矿渣微粉用于生产混凝土时，混凝土的早期强度(7d抗压强度)显著降低，影响了高炉矿渣微粉的正常使用，高炉矿渣微粉中添加使用脱硫灰是行业内的难点，限制了脱硫灰消化使用范围。技术实现要素：本发明的目的是提供一种含烧结干法脱硫灰的高炉矿渣微粉及其制备方法，解决现有高炉矿渣微粉中添加使用脱硫灰后性能不稳定的技术问题，拓宽了烧结干法脱硫灰使用范围。本发明采用的技术方案是，一种含烧结干法脱硫灰的高炉矿渣微粉，其原料组分的质量百分比为：烧结干法脱硫灰4-8％，高炉矿渣微粉87-90％，菱苦土2-6％，腐植酸钠1-2％，各原料组分质量百分比之和为100％。高炉矿渣微粉是按国标《gb/t180462008用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣》制成的，一般是通过研磨得到颗粒较细的矿渣微粉，颗粒越细，比表面积越大，水硬活性越高。但实际应用中，由于矿渣较难磨细，要求高的活性必须要有更细的粒径，但这也意味着粉磨成本的大幅度增加。许多生产商家生产的矿渣微粉细度不够，潜在活性不能被充分激发，致使以矿渣为混合材的水泥往往早强较低、凝结时间长，且在混凝土施工中还会产生离析泌水现象，从而使矿渣在水泥中的掺量受到极大限制。烧结干法脱硫灰具有一定的缓凝性，在同样混凝土配合比及掺用同样高效减水剂的情况下，矿渣-脱硫灰复合掺合料混凝土凝结时间长，流动性好，有利于混凝土的泵送施工。将烧结干法脱硫灰用于生产矿渣微粉，作为水泥混凝土的混合材，一方面可以降低矿渣微粉的生产成本，增加效益，另一方面也能有效提高矿渣微粉早期强度、流动性等。本发明采用的烧结干法脱硫灰是以石灰为脱硫剂的循环流化床干法烧结脱硫工艺所产生的烧结脱硫灰，通常是一种极微浅红色粉末，脱硫灰的颗粒直径约在几微米至十几微米，脱硫灰中含有少量的结合水，加水搅拌易成浆液状，粘性很好。本发明采用烧结干法脱硫灰中含有亚硫酸钙、石灰石、及少量的氢氧化钙、硫酸钙、氯化钙、氟化钙、sio2、mgo、al2o3、fe2o3，烧结干法脱硫灰主要成分的质量百分比为：caso3·1/2h2o50～60％、caco320～30％、caso4·2h2o0～2％、ca(oh)25～6％，容积密度为0.85～1.0t/m3，真密度为2.25～2.69t/m3。本发明采用的烧结干法脱硫灰是一种细颗粒，粒径为14-16μm，比表面积≥800m2/kg，比矿渣微粉细的多，脱硫灰可以很好地填充矿渣微粉颗粒之间的间隙，从而改善了其的孔结构，降低了孔隙率，并减少了最大孔径的尺寸，使其形成了密实充填结构和细观层次的自紧密堆积体系，进行大幅度提高了材料的抗渗性能，同时也防止了泌水、离析。高炉矿渣微粉中烧结干法脱硫灰的加入量首先要满足国家标准gb/t18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣》中对矿渣微粉的的技术指标要求，尤其是对so3含量须小于4％的要求，在很大程度上限定了脱硫灰的掺量。通过各类配方的实验和测试，表明若脱硫灰掺量过大，将会导致矿渣活性降低，凝结时间偏长等不利情况；综合考虑，本发明烧结干法脱硫灰加入高炉矿渣微粉适宜掺加量为4-8％。菱苦土是一种细粉状的气硬性胶结材料，加进有利于提高材料的胶结性能，但不能多加，因其主要成分为氧化镁容易吸收空气中二氧化碳和水会引其开裂，经过试验，其加入量控制在2-6％。腐植酸钠是以风化煤、泥炭和褐煤为原料经特殊工艺加工制成的一种具有多种功能的大分子有机弱酸钠盐，其结构比较复杂，腐植酸分子中含有苯环、稠环和某些杂环(如吡咯、呋喃、吲哚等)，各芳香环之间有桥键相连，芳香环上有各种功能基团，主要是羧基、酚基、羟基、甲氧基、醌基等，其化学分子式为c9h8na2o4，由于腐植酸本身分子量较大，在一定介质中还可缔合成更大的粒子，因此具有胶体特性和吸附能力。本专利就是利用其胶体特性和吸附能力提高各组分的胶体特性，使得本发明达到国家s75矿渣微粉技术指标的要求，若加入量过大，胶体特性过强不利于施工；综合考虑，本发明，腐植酸钠的加入量为1-2％。上述含烧结干法脱硫灰的高炉矿渣微粉的制备方法，包括以下步骤：1)按配比称量烧结干法脱硫灰、高炉矿渣微粉、菱苦土、腐植酸钠，放入柱磨机进行搅拌磨细8-15min得到高炉矿渣微粉一次混合料，一次混合料的粒径为100-400微米；2)将步骤1)所述的高炉矿渣微粉一次混合料放入球磨机进行搅拌磨细3-8min，得到高炉矿渣微粉成品，控制高炉矿渣微粉成品的粒径为10-50微米。本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明拓宽了烧结干法脱硫灰使用范围，利用干法脱硫灰颗粒细，有利于提高矿渣微粉掺和料使用时的早期强度。2、本发明利用烧结干法脱硫灰中含有的亚硫酸钙具有缓凝剂的特性，使得其相对一般的矿渣微粉掺和料可施工时间得到延长，本专利可使得加入矿渣微粉的水泥可施工时间相对正常水平可施工时间从5小时提高到8小时，将低了使用成本。具体实施方式下面结合实例例1-5，对本发明作进一步说明。一种含烧结干法脱硫灰的高炉矿渣微粉，其原料组分的质量百分比为：烧结干法脱硫灰4-8％，高炉矿渣微粉87-90％，菱苦土2-6％，腐植酸钠1-2％，各原料组分质量百分比之和为100％。本发明实施例原料配比见表1。上述含烧结干法脱硫灰的高炉矿渣微粉的制备方法，包括以下步骤：1)按配比称量烧结干法脱硫灰、高炉矿渣微粉、菱苦土、腐植酸钠，放入型号为zmj900的柱磨机进行搅拌磨细10min得到高炉矿渣微粉一次混合料，一次混合料的粒径为100-400微米；2)将步骤1)所述的高炉矿渣微粉一次混合料放入型号为qmjф900×1800的球磨机进行搅拌磨细5min，得到高炉矿渣微粉成品，控制高炉矿渣微粉成品的粒径为10-50微米。实施例所用柱磨机的制造企业为长沙深湘通用机器有限公司；球磨机的制造企业为郑州天荣矿山机械设备有限公司。表1本发明实施例高炉矿渣微粉的原料组分，单位，质量百分比。类别烧结干法脱硫灰高炉矿渣微粉菱苦土腐植酸钠本发明4-887-902-61-2实施例149042实施例259032实施例368761实施例479021实施例588741对比例1/100对本发明含烧结干法脱硫灰的高炉矿渣微粉进行性能检测，结果见表2。表2本发明实施例高炉矿渣微粉的性能参数本发明含烧结干法脱硫灰的高炉矿渣微粉能够满足国标gb/t180462008中牌号s75所规定的技术要求，尤其比表面积性能得到提升，拓宽了烧结干法脱硫灰使用范围。本发明含烧结干法脱硫灰的高炉矿渣微粉按照正常配比与水泥、黄沙等一起浇注的混凝土试样，将养护完成的试样分别按gb/t11970《加气混凝土体积密度、含水率和吸水率试验方法》和gb/t11971《加气混凝土力学性能试验方法》进行砌块检测结果表明含烧结干法脱硫灰的高炉矿渣微粉使用后使得混凝土的早期强度(7d抗压强度)从23mpa提高到29mpa；可施工时间从5小时提高到7小时，使得可施工性得以提升。用烧结干法脱硫灰可以替代部分高炉矿渣微粉的使用，同时也减少了企业的固废排放量与处置量，降低了企业的生产成本。以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。当前第1页1 2 3