专利名称：一种以冶金渣为主要原料的人工鱼礁制备方法
技术领域：
本发明涉及冶金渣处理技术领域，特别是提供了一种以冶金渣为主要原料的人工 鱼礁制备方法，制备出用于水产资源保护和水底生态恢复的人造鱼礁。
背景技术：
近年来，渔业资源衰退己成为世界性问题，世界各国普遍认识到渔业资源衰退的 威胁，纷纷加大了对渔业资源的保护力度。日本提出了海洋牧场的设想，我国中国科 学院海洋研究所曾呈奎院士也提出海洋水产农牧化的建议。目前，对渔业资源的保护 和增殖有各种措施，其中建设人工鱼礁是有效措施之一(1)人工鱼礁能改善环境， 鱼礁上会附着很多生物，从而引诱来很多小鱼小虾形成一个饵料场；(2)鱼礁会产生 多种流态，从而改善环境；(3)鱼礁体内空间可保护幼鱼，从而使资源增殖；(4)在 禁鱼区设置鱼礁能真正发挥禁捕作用。
美国二次大战以后，在东部海域投放了很多废弃物作为鱼礁，如废汽车、废火车 头、废车厢、废锅炉、废轮胎、废管道等。建礁范围从美国东北部逐步扩大到西部和 墨西哥湾，投礁材料也更加广泛，废石油平台、废军舰、废货船等都在投放之例。
古籍晋朝《尔雅》 一书中就有我国渔民"投树枝垒石块于海中诱集鱼类，然后聚 而捕"的记载。珠海市万山人工鱼礁从2002年首期投入100万元进行试点，东澳鱼 礁投入1500万元，建造礁体3011件、处置废旧船只11艘。朱家尖人工鱼礁共投放 报废渔船350艘，形成了以船体框架、混凝土框架和橡胶轮胎为主的礁体。在岱山秀 山人工鱼礁项目中共投放报废渔船18艘。从2002年开始，广东省计划用IO年时间， 利用废旧木船、废旧车辆和轮胎，建设12个人工鱼礁区。
公开号为CN 1775010A的专利描述了一种人造鱼礁的生产方法，首先制作一个 立体鱼礁骨架，并将充满可流动物质的软管模放入鱼礁骨架内，在混凝土凝固后将管 模内物质倒出，并将管模抽出，从而形成多孔鱼礁，其混凝土的水泥、砂、石比例为 3~5:2 4:3~4，但所得鱼礁力学性能和耐久性能较差。
专利号为ZL 200620043883.5的专利描述了一种钢混制人工鱼礁，其上中盘架为 钢架制品，下盘为钢筋混凝土结构的扁方形体，制品重心较低、水阻力小，不易发生 滑移或翻滚，但制备成本较高，同时由于海水的锈蚀作用，而使其耐久性较差。
目前，国内外主要是将废旧船舶、废轮胎等投放用作鱼礁，由于其成本较高，利 用受到限制。混凝土材料可以制备出形状多样、规格各异、结构复杂的人工鱼礁体， 但是由于普通水泥混凝土的碱性较强，PH值通常大于13，而海水的PH值约为8.3， 混凝土中Ca(0H)2在海水中的不断溶解，将导致礁体表面及附近海水PH值大大升高， 这种强碱性条件对普通海洋生物的育成具有危害作用。以往混凝土人工鱼礁制备中，
3混凝土采用5 50毫米的碎石或卵石做粗骨料，0~5毫米的河砂或山砂做细骨料，普硅 水泥作胶凝材料，混凝土硬化后将在粗骨料与基质之间富集氢氧化钙和钙矾石等结晶 粗、粘结力差的矿物，致使鱼礁强度较差，需制备钢筋混凝土。
而在不掺或少掺水泥熟料的基础上，以矿渣、钢渣、粉煤灰为主要原料作胶凝材 料，并通过高温养护制备混凝土时，可使水化产物中不含游离的Ca(0H)2， PH值与海 水接近，由于所制备的混凝土强度大，足够支撑大孔洞率鱼礁体，同时由于矿渣、钢 渣中含有一定量的Fe，还利于鱼礁上藻类的繁殖。
发明内容
本发明目的是提供一种以冶金渣为主要原料的人工鱼礁制备方法，在降低人工鱼 礁制备成本的基础上，改善了人工鱼礁的耐久性能和工作性能。
本发明利用钢渣粉与矿渣粉、海砂或河砂以及水泥用作胶凝材料，并通过高温养
护，制备一类高强度的混凝土人工鱼礁。工艺为
首先对海砂或河砂筛分分级，将所得粒径小于5mm的砂与钢渣、矿渣、水泥熟 料按比例 0~20%:10%~80%:0~80%:10% 70%进行混磨至比表面积 340m2/kg~380m2/kg ，并与筛分所得粒径大于5mm的粗砂与石子按比例 20%~70%:20%~50%:0~40%混合制备混凝土，并经高温养护后获得洞率大于50%,抗 压强度达40MPa以上混凝土人工鱼礁；均为重量百分比。
本发明所述的砂为海砂或河砂。
本发明所述的人工鱼礁的形状可以是长方体、立方体、三角锥、圆柱形，也可以 是其他多边形。
混合成型后养护是在标准养护室静停1~4天后移入高温养护室，在60 90'C温度 下养护为5 10小时，再在1 5小时内降到室温。
本发明所属的海砂或河砂中含有90%以上的石英。首先对砂进行筛分分级，将大 颗粒部分作为混凝土的细骨料，将小颗粒部分与矿渣、钢渣、水泥熟料进行混磨制备 胶凝材料，当矿渣、钢渣和水泥熟料被磨细至比表面积为340i^/kg 380i^/kg时，由 于粉磨过程中，矿渣、钢渣和水泥熟料"微磨球效应"的作用，可使细颗粒砂被磨至 平均粒径小于10微米，并能显著增加混合料中的亚微米与纳米级颗粒含量，从而使 得混合物料具有较好的反应活性。
利用上述所得胶凝材料，并配合使用大颗粒砂作粗骨料，同时使用硅灰等具有高 活性的超细活性粉末来吸收水化过程中产生的氢氧化钙，再辅以减水等手段制备人工 鱼礁，并在静养护、脱模结束后，进行高温养护，从而可使所制备的人工鱼礁具有较 好的力学性能和耐久性能。
本发明主要特点在于-(1)实现了以冶金渣为主要原料制备高强性能人工鱼礁，从而显著降低了鱼礁 的制备成本；由于所制备的鱼礁混凝土孔溶液PH值与海水相近，还从根本上改善了 鱼礁周边水生物的生存环境。在人工鱼礁的制备成本方面，由于本发明在对原料粉磨过程中，充分利用了钢渣、矿渣、水泥熟料对筛选所得细砂的"微球效应"，从而可 在较低粉磨能耗、较低原料成本下获得反应性能较好的胶凝材料，为高性能鱼礁制备 奠定了原料基础。
(2) 在人工鱼礁的使用性能方面，由于选用矿渣、钢渣以及海砂或河砂等碱性 物质含量较低的物料作为制备原料，并在制备过程中通过添加硅灰等高活性物料进一 步吸收水化过程中产生的氢氧化钙，从而使得混凝土孔溶液中的PH值与海水相近， 这样确保了人工鱼礁在应用过程中，不会由于孔溶液中碱性物质的溶出而恶化鱼礁周 边的水生物生存环境。同时由于矿渣、钢渣中含有一定量的Fe元素，还利于鱼礁上 藻类植物的生存与繁殖。
(3) 在人工鱼礁的耐久性能方面，由于本发明所用胶凝材料具有较好的反应性 能，而使得在人工鱼礁制备中不添加钢筋，从而避免了在鱼礁服役过程中，由于钢筋 锈蚀而带来得混凝土开裂现象的发生。
图1为本发明以冶金渣为主要原料的人工鱼礁的制备工艺流程图。
具体实施例方式
本发明涉及一种以冶金渣为主要原料的人工鱼礁的制备方法，其实现步骤结合图
1描述如下
(1) 首先对海砂或河砂进行筛分分级，将粒径大于5mm的砂用于粗集料，将粒 径小于5mm的砂用作胶凝材料的制备原料。
(2) 将钢渣粉与矿渣粉、细粒砂以及水泥熟料按比例30%:25%:10%:35%进行混 磨处理，所得胶凝材料比表面积大于350n^kg，再将胶凝材料与粗粒砂、石子、硅灰、 减水剂等混合成型，其中混凝土的胶凝材料、砂、石比例为40%:40%:20%。
(3) 根据模具形状的不同，所得人工鱼礁的形状可以是长方体、立方体、三角 锥、圆柱形，也可以是其他多边形。
(4) 试件成型后在标准养护室静养3天后移入高温养护室，在8(TC温度下养护 6小时，再在3小时内降到室温。所生产的人工鱼礁孔洞率可大于50%，抗压强度可 达40MPa以上，并具有较好的耐久性和环境适应性。
权利要求
1、一种以冶金渣为主要原料的人工鱼礁制备方法，其特征在于工艺为首先对海砂或河砂筛分分级，将所得粒径小于5mm的砂与钢渣、矿渣、水泥熟料按重量比例0～20％∶10％～80％∶0～80％∶10％～70％进行混磨至比表面积340m2/kg～380m2/kg，并与筛分所得粒径大于5mm的粗砂与石子按重量比例20％～70％∶20％～50％∶0～40％混合制备混凝土，然后经高温养护后获得洞率大于50％，抗压强度达40MPa以上混凝土人工鱼礁。
2、 按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的砂为海砂或河砂。
3、 按照权利要求1所述的方法，其特征在于混合成型后养护是在 标准养护室静停1 4天后移入高温养护室，在60 9(TC温度下养护5~10 小时，再在1 5小时内降到室温。
4、 按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的海砂或河 砂中含有90%以上的石英。
5、 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的人工鱼礁的形 状为长方体、立方体、三角锥、圆柱形或其他多边形。
全文摘要
一种以冶金渣为主要原料的人工鱼礁制备方法，属于冶金渣处理技术领域。其特点在于首先对海砂或河砂筛分分级，将所得粒径小于5mm的砂与钢渣、矿渣、水泥熟料按比例0～20％∶10％～80％∶0～80％∶10％～70％进行混磨至比表面积大于350m<sup>2</sup>/kg，并与筛分所得粒径大于5mm的粗砂与石子按比例20％～70％∶20％～50％∶0～40％混合制备混凝土，并经高温养护后获得高强性能的混凝土人工鱼礁。优点在于，不但实现了以冶金渣为主要原料制备高强性能人工鱼礁，从而显著降低了鱼礁的制备成本；而且由于所制备的鱼礁混凝土孔溶液pH值与海水相近，还从根本上改善了鱼礁周边水生物的生存环境。
文档编号C04B28/00GK101475348SQ200910076730
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月16日 优先权日2009年1月16日
发明者余广炜, 冯仕章, 冯向鹏, 廖洪强, 李世青, 赛音巴特尔 申请人:首钢总公司