专利名称：钢渣复合微粉及其制备方法
技术领域：
本发明属于建材技术领域，具体涉及一种钢渣复合微粉及其制备方法。
背景技术：
在工业迅速发展的同时产生了许多的工业废弃物，包括高钛型高炉渣、粉煤灰、磷渣、电厂炉渣、钛石膏等，它们既是环境的污染物，同时也是未被充分利用的资源，如果能够采用经济合理的方式进行综合利用，如将其制成钢渣复合微粉等，不仅可以大大减轻工业废弃物对环境污染问题，同时也能带来较高的经济利益。所述钢渣复合微粉主要作为水泥或者混泥土掺合料使用。目前，钢铁厂在使用钒钛磁铁矿进行冶炼时，为了尽可能的回收钒，一般采用选择还原的原理，采取低温、低硅、低钛的冶炼方法；在半钢冶炼时，又需要采取一些热补偿技术并加入大量的石灰和白云石，使渣中的游离氧化钙和游离氧化镁较高，最终使得钢渣具有 CaO含量较高、SiO2含量低、RO相含量高的特点，此种钢渣被称为含钒钢渣。含钒钢渣按重量配比为 CaO 为 35 45%，SiO2 为 10 15%，MgO 为 9 14%，Al2O3 为 2 5%，Fe2O3 为 20 35%, V2O5 为 O. 5 3. 0%, P2O5 为 O. 5 3. 0%。长期以来，含钒钢渣在建材领域都未得到有效利用，比如攀钢集团每年堆存含钒钢渣的量就达到40万吨以上。发明人经过研究发现，导致这一现象的原因主要有以下几个方面一是由于含钒钢渣钙、镁含量较高，其中的游离氧化钙和游离氧化镁会对水泥的安定性造成不良影响。二是由于含钒钢渣特殊的高温性能使其活性较差，用作混合材生产水泥或者作为混泥土掺合料时，会导致水泥的强度下降。三是由于含钒钢渣C2SX3S的含量明显低于同碱度钢渣，同时，含钒钢渣中含有O. 5 3. 0%的V2O5与CaO反应形成钒酸钙，它与 C2S, C3S形成固溶体，进一步减少了 C2S、C3S的量，使含钒钢渣的水化性能低。公开号为CN1557763A，名称为利用复合钢渣微粉制备高性能混凝土掺合料的方法的中国专利公开了钢渣和矿渣可复合制成用于混凝土掺合料的微粉，但是该专利并不涉及采用本发明所述的含钒钢渣。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用含钒钢渣作为原料制备得到的钢渣复合微粉以及该微粉的制备方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是钢渣复合微粉，原料包括粉煤灰、磷渣或电厂炉渣中的至少一种和含钒钢渣，其中含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计 (3% ;将上述原料混合即制得钢渣复合微粉，钢渣复合微粉的比表面积> 400m2/kg。粉煤灰为燃煤电厂产生的粉煤灰，粉煤灰的碳含量彡5%，粉煤灰达到《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596中用作水泥活性混合材的技术要求。磷渣为黄磷厂生产过程中产生的含磷渣。磷渣达到《用于水泥中的粒化电炉磷渣》 GB/T6645中对磷渣的技术要求。
电厂炉渣是燃煤火力发电厂煤燃烧的残余物。电厂炉渣按重量配比为Si0245 55%, Al20325 35%，Ca03 10%，MgOl 5%，Fe2033 10%，烧失量为 8 10%。其中，所述含钒钢渣的比表面积彡300m2/kg。其中，所述原料包括30 50重量份的粉煤灰、磷渣或电厂炉渣中的至少一种和 50 70重量份的含钒钢渣。进一步的，所述原料包括为10 20重量份的粉煤灰和/或电厂炉渣、20 30重量份的磷渣和50 60重量份的含钒钢渣。再进一步的，所述原料还包括5 10重量份的钛石膏。钛石膏是采用硫酸法生产钛白粉时，为治理酸性废水，加入石灰或电石渣以中和酸性废水而产生的以二水石膏为主要成分的废渣。钛石膏中的二水硫酸钙含量> 70%。再进一步的，所述原料还包括I 3重量份的激发剂；所述激发剂按重量配比为纯碱O 100%、元明粉O 100%、泡花碱O 100%、三乙醇胺O 10%、硫铝酸钙O 100% ;激发剂中纯碱、元明粉、泡花碱和硫铝酸钙不同时为零。本发明还提供制备钢渣复合微粉的方法，包括如下步骤a、采用热闷工艺或者采用热泼冷却-自然堆存的工艺使含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计彡3%，含钒钢渣再经除铁处理，然后研磨至比表面积彡300m2/kg ；b、将原料30 50重量份的粉煤灰、磷渣或电厂炉渣中的至少一种和50 70重量份的步骤a处理后的含钒钢渣混合磨制至比表面积> 400m2/kg时得到钢渣复合微粉。其中，上述方法步骤b中所述原料包括10 20重量份的粉煤灰和/或电厂炉渣、 20 30重量份的磷渣和50 60重量份的步骤a处理后的含钒钢渣。进一步的,上述方法中步骤b中所述原料还包括5 10重量份的钛石膏。其中，上述方法步骤b中所述原料还包括I 3重量份的激发剂；所述激发剂按重量配比为纯碱O 100%、元明粉O 100%、泡花碱O 100%、三乙醇胺O 10%、硫铝酸钙O 100% ;激发剂中纯碱、元明粉、泡花碱和硫铝酸钙不同时为零。本发明的有益效果是发明人通过研究发现，将含钒钢渣的游离氧化钙含量控制在< 3%的范围，并且合理控制含钒钢渣的添加量，就可以消除含钒钢渣中游离氧化钙对水泥安定性造成的影响，因此，本发明通过先控制含钒钢渣的游离氧化钙含量<3%，并且优选采用热闷工艺方法或者采用热泼冷却和自然堆存的工艺方法，从而解决了游离氧化钙会对水泥的安定性造成影响的问题。本发明方法通过控制钢渣复合微粉的比表面积> 400m2/ kg，使得含钒钢渣能够达到一定的细度，使其容易水化，解决了 C2S、C3S的含量低造成的水化性能低的问题，并且本发明优选先将含钒钢渣单独研磨至比表面积> 300m2/kg，保证含钒钢渣处于容易水化的粒度范围内。本发明方法通过解决上述两个问题使得含钒钢渣能够作为生产钢渣复合微粉的原料，生产的钢渣复合微粉能达到《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》(GB/T 20491)中对钢渣粉的技术要求，并具有质量优异、经济性好、节能环保的特点。另外，通过加入激发剂和控制原料配比等措施，能够使钢渣复合微粉的性能更好，从而也可避免由于含钒钢渣特殊的高温性能导致水泥强度下降的问题。
具体实施例方式本发明的具体实施方式
如下
钢渣复合微粉，原料包括粉煤灰、磷渣或电厂炉渣中的至少一种和含钒钢渣，其中含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计< 3% ;将上述原料混合即制得钢渣复合微粉， 钢渣复合微粉的比表面积彡400m2/kg。首先，本发明通过控制含钒钢渣游离氧化钙的含量< 3%，从而消除含钒钢渣中游离氧化钙对水泥安定性造成的影响，通过控制钢渣道路水泥的最终的比表面积，从而使得含钒钢渣能够达到一定的细度，使其容易水化，解决了 c2s、C3S的含量低造成的水化性能低的问题，进一步的也就使得含钒钢渣能够作为生产钢渣复合微粉的原料，生产的钢渣复合微粉能达到《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》(GB/T 20491)中对钢渣粉的技术要求。优选的，为了使钢渣复合微粉的性能更好，所述含钒钢渣的比表面积> 300m2/kg。优选的，为了使钢渣复合微粉的性能更好，所述原料包括30 50重量份的粉煤灰、磷渣或电厂炉渣中的至少一种和50 70重量份的含钒钢渣。进一步的，为了使钢渣复合微粉的性能更好，所述原料包括为10 20重量份的粉煤灰和/或电厂炉渣、20 30重量份的磷渣和50 60重量份的含钒钢渣。再进一步的，为了使钢渣复合微粉的性能更好，所述原料还包括5 10重量份的
钛石骨。再进一步的，为了使钢渣复合微粉的性能更好，所述原料还包括I 3重量份的激发剂；所述激发剂按重量配比为纯碱O 100%、元明粉O 100%、泡花碱O 100%、三乙醇胺O 10%、硫铝酸钙O 100%;激发剂中纯碱、元明粉、泡花碱和硫铝酸钙不同时为零。本发明还提供制备钢渣复合微粉的方法，包括如下步骤a、采用热闷工艺或者采用热泼冷却-自然堆存的工艺使含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计彡3%，含钒钢渣再经除铁处理，然后研磨至比表面积彡300m2/kg ；b、将原料30 50重量份的粉煤灰、磷渣或电厂炉渣中的至少一种和50 70重量份的步骤a处理后的含钒钢渣混合磨制至比表面积> 400m2/kg时得到钢渣复合微粉。由于含钒钢渣易磨性比其他原料差，步骤a中单独将含钒钢渣先研磨至比表面积 > 300m2/kg是为了充分保证含钒钢渣的水化性能，避免水泥原料磨制时可能产生的部分含钒钢渣粒度不够细的问题，并且单独研磨后再与混合磨制能够减少磨耗。另外，含钒钢渣比表面积过低时钢渣活性较差，过高时由于钢渣难磨使得能耗较高，因此，优选含钒钢渣经除铁处理后经研磨使含钒钢渣的比表面积在300 400m2/kg之间。经除铁处理是使含钒钢渣中金属铁含量按重量百分比计< I %，一方面是有利于回收金属铁，另一方面是有利于制备得到的水泥性能。另外，热闷是指利用高温液态钢渣的显热在较为封闭的环境中洒水使其在物理力学作用和游离氧化钙的水解作用下促使钢渣粉化和消解游离氧化钙，热闷过程中钢渣温度较高。热泼是指用有限的水在开放式的环境中向钢渣喷洒、使其在温度和应力的作用下粉化；热泼过程游离氧化钙水解作用不如热闷明显，钢渣温度也低于热闷过程。优选的，上述方法步骤b中所述原料包括10 20重量份的粉煤灰和/或电厂炉渣、20 30重量份的磷渣和50 60重量份的步骤a处理后的含钒钢渣。进一步的,上述方法中步骤b中所述原料还包括5 10重量份的钛石膏。优选的，上述方法步骤b中所述原料还包括I 3重量份的激发剂；所述激发剂按重量配比为纯碱O 100%、元明粉O 100%、泡花碱O 100%、三乙醇胺O 10%、硫铝酸钙O 100% ;激发剂中纯碱、元明粉、泡花碱和硫铝酸钙不同时为零。下面通过实施例对本发明作进一步说明。实施例中用到的未经处理的含钒钢渣的组成为CaO为 38. 67%，MgO为 12. 39%，SiO2 % 11. 15%,Fe2O3 为 25. 55%，Al2O3 为 2. 83%， V2O5为1.41%，P2O5为1.56% ;其碱度系数为3. 04，游离氧化钙含量为9.65%。用到的电厂炉渣的组成为Si0251. 0%, Al20326. 1%，CaO 为 6. 5%，Mg03. 0%, Fe2036. 0%，碳含量为 8. 9%。用到的粉煤灰达到《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596中用作水泥活性混合材的技术要求。用到的磷渣达到《用于水泥中的粒化电炉磷渣》GB/T6645中对磷渣的技术要求。用到的钛石膏中二水硫酸钙含量为85%。实施例一含钒钢渣经过热闷工艺处理后，其游离氧化钙含量为2. 45%。将处理后的含钒钢渣50重量份，电厂炉渣50重量份混合磨制得到钢渣复合微粉，钢渣复合微粉的性能如表 I 表I实施例一钢洛复合微粉性能表
权利要求
1.钢渣复合微粉，其特征在于原料包括粉煤灰、磷渣或电厂炉渣中的至少一种和含钒钢渣，其中含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计< 3% ;将上述原料混合即制得钢渣复合微粉，钢渣复合微粉的比表面积> 400m2/kg。
2.根据权利要求I所述的钢渣复合微粉，其特征在于所述含钒钢渣的比表面积 ^ 300m2/kg。
3.根据权利要求I或2所述的钢渣复合微粉，其特征在于所述原料包括30 50重量份的粉煤灰、磷渣或电厂炉渣中的至少一种和50 70重量份的含钒钢渣。
4.根据权利要求3所述的钢渣复合微粉，其特征在于所述原料包括为10 20重量份的粉煤灰和/或电厂炉渣、20 30重量份的磷渣和50 60重量份的含钒钢渣。
5.根据权利要求4所述的钢渣复合微粉，其特征在于所述原料还包括5 10重量份的钛石骨。
6.根据权利要求3或4所述的钢渣复合微粉，其特征在于所述原料还包括I 3重量份的激发剂；所述激发剂按重量配比为纯碱O 100%、元明粉O 100%、泡花碱O 100%、三乙醇胺O 10%、硫铝酸钙O 100%;激发剂中纯碱、元明粉、泡花碱和硫铝酸钙不同时为零。
7.制备钢渣复合微粉的方法，其特征在于包括如下步骤a、采用热闷工艺或者采用热泼冷却-自然堆存的工艺使含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计彡3%，含钒钢渣再经除铁处理，然后研磨至比表面积彡300m2/kg ；b、将原料30 50重量份的粉煤灰、磷渣或电厂炉渣中的至少一种和50 70重量份的步骤a处理后的含钒钢渣混合磨制至比表面积> 400m2/kg时得到钢渣复合微粉。
8.根据权利要求7所述的制备钢渣复合微粉的方法，其特征在于步骤b中所述原料包括10 20重量份的粉煤灰和/或电厂炉渣、20 30重量份的磷渣和50 60重量份的步骤a处理后的含钒钢渣。
9.根据权利要求8所述的制备钢渣复合微粉的方法，其特征在于步骤b中所述原料还包括5 10重量份的钛石膏。
10.根据权利要求8或9所述的制备钢渣复合微粉的方法，其特征在于步骤b中所述原料还包括I 3重量份的激发剂；所述激发剂按重量配比为纯碱O 100%、元明粉O 100%、泡花碱O 100%、三乙醇胺O 10%、硫铝酸钙O 100%;激发剂中纯碱、元明粉、 泡花碱和硫铝酸钙不同时为零。
全文摘要
本发明公开了一种用含钒钢渣作为原料制备得到的钢渣复合微粉和该微粉的制备方法方法，属于建材技术领域。钢渣复合微粉，原料包括粉煤灰、磷渣或电厂炉渣中的至少一种和含钒钢渣，其中含钒钢渣中游离氧化钙含量按重量百分比计≤3％；将上述原料混合即制得钢渣复合微粉，钢渣复合微粉的比表面积≥400m2/kg。本发明通过控制含钒钢渣中游离氧化钙含量≤3％、控制含钒钢渣的比表面积使得含钒钢渣能够作为生产钢渣复合微粉的原料，生产的钢渣复合微粉能达到《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》(GB/T 20491)中对钢渣粉的技术要求，另外，通过加入钛石膏、激发剂和控制原料配比等措施，能够使钢渣复合微粉的性能更好。
文档编号C04B7/26GK102584042SQ20121001707
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者何奇, 刘欣, 吴斌, 敖进清, 杨志远, 范斌, 蓝静 申请人:攀枝花钢城集团有限公司