专利名称：一种提高钢渣水泥早期强度的方法
一种提高钢渣水泥早期强度的方法技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种提高钢渣水泥早期强度的方法。
技术背景
钢渣是炼钢过程中产生的废渣，数量约为钢产量的15% 20%，是仅次于高炉水渣之后的大宗冶金废渣，目前利用率仅约为10%，还无法进行有效利用。每年除用于对少量工程回填地基外，绝大部分都弃之钢铁厂周边。几十年来，已堆积成山，有的绵延10多公里，不仅侵占了大批土地良田，并造成了对空气、水质等的二次污染，严重地破坏了环境，给周边地区带来生态灾难。
目前，烟气脱硫主要采用石灰石或石灰作为脱硫剂进行脱硫，石灰在煅烧过程中或石灰石在脱硫过程中均有(X)2排出。利用钢渣取代石灰石或石灰作为脱硫剂进行烟气脱硫，不仅可有效吸收烟气中的二氧化硫，还可不用石灰石或石灰，减少二氧化碳的排放，显然有利于节能减排。
“高强钢渣矿渣水泥”(专利申请号95119002. 4)给出了一种高强钢渣矿渣水泥的制造方法，其特征在于矿渣单独粉磨，然后与磨好的钢渣、硅酸盐水泥熟料和石膏均勻混合，成为高强钢渣矿渣水泥；也可以把磨好的矿渣与钢渣、硅酸盐水泥熟料和石膏一起混磨，成为高强钢渣矿渣水泥。该专利实际上是将矿渣进行单独粉磨，以便能使矿渣磨细，促进了矿渣的水化，从而提高了钢渣矿渣水泥的强度。但是该专利没有对钢渣进行进一步的处理，使得钢渣水泥的早期强度得不到进一步地提高。
本申请人经多年研究，在大量的实验数据的基础上发现，如果将钢渣作为脱硫剂用于含硫烟气脱硫后，再用来制造钢渣水泥，由于含硫烟气中的会与钢渣中CaO反应生成CaSO4 · 2H20，使钢渣的结构变得疏松，水化活性大幅度提高，再用来制造钢渣水泥，便可大幅度提高钢渣水泥的早期强度。这样，不仅可利用钢渣取代石灰石或石灰作为脱硫剂进行烟气脱硫，节省石灰石或石灰的资源消耗，减少二氧化碳的排放，有利于节能减排；还可将脱硫后的钢渣用于制造钢渣水泥，提高钢渣水泥的早期强度，显然具有十分重要的意义。发明内容
本发明的目的在于提供一种提高钢渣水泥早期强度的方法，该方法工艺简单、生产成本低，不仅可提高钢渣水泥的早期强度，还可促进钢渣取代石灰石或石灰作为脱硫剂用于烟气脱硫，节省石灰石或石灰的资源消耗。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是一种提高钢渣水泥早期强度的方法，其特征在于它包括如下步骤
1)脱硫钢渣的制备将钢渣烘干至含水率小于2. 5wt%后，单独粉磨成钢渣粉体， 粉磨至比表面积控制在大于191m2/kg(利用勃氏比表面积测定仪测定，后述比表面积均为该方法测定，最佳^0m2/kg 400m2/kg)；或将钢渣直接加水单独粉磨成钢渣浆体成含水率为35wt% 80wt%的钢渣浆体，粉磨至比表面积控制在大于191m2/kg (最佳^0m2/kg 3400m2/kg)；然后将钢渣粉体或钢渣浆体作为脱硫剂用于吸收含硫烟气中的硫(“含硫烟气” 是一般为电厂煤燃烧产生，对“含硫烟气”中硫的含量没有要求)，得到脱硫钢渣(脱硫钢渣三氧化硫在0. 2wt% 18. 5wt% )，然后将脱硫钢渣烘干至含水率小于2. 5wt%后，得到烘干后的脱硫钢渣；
2)钢渣水泥的制备按各原料所占质量百分数(干基)为烘干后的脱硫钢渣 15% 66%，矿渣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时为0，各原料所占质量百分数(干基)之和为 100%，选取烘干后的脱硫钢渣、矿渣、熟料、石膏和水泥混合材料；
然后采用下述三种方法之一
①将烘干后的脱硫钢渣、矿渣、熟料、石膏、水泥混合材料，分别粉磨至比表面积大于300m2/kg (最佳400m2/kg 550m2/kg)后再混合均勻，制得早期强度高的钢渣水泥；
②将烘干后的脱硫钢渣、矿渣、熟料、石膏、水泥混合材料，混合粉磨至比表面积大于300m2/kg (最佳400m2/kg 550m2/kg)，制得早期强度高的钢渣水泥；
③将矿渣和熟料混合粉磨至比表面积大于300m2/kg (最佳400m2/kg 550m2/kg)， 得到矿渣熟料粉；再将烘干后的脱硫钢渣、石膏和水泥混合材料混合粉磨至比表面积大于 300m2/kg (最佳400m2/kg 550m2/kg)，得到脱硫钢渣石膏混合材粉；最后再将矿渣熟料粉和脱硫钢渣石膏混合材粉混合均勻，制得早期强度高的钢渣水泥。
步骤1)所述的钢渣为炼钢厂排出的工业废渣；其主要的化学成分是二氧化硅 (SiO2)、三氧化二铝(Al2O3)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化锰(MnO)、氧化铁(FeO)等。
所述的脱硫钢渣为脱硫钢渣中三氧化硫含量(干基，所占质量百分数)为 0. 2wt% 18. 5wt% (最佳为7. 0% 12. 5% )。其主要的化学成分是二氧化硅(SiO2)、 三氧化二铝(Al2O3)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化锰(MnO)、氧化铁(FeO)、三氧化硫 (SO3)等。
所述的矿渣为钢铁厂排出的高炉矿渣；其主要的化学成分是二氧化硅(SiO2)、 三氧化二铝(Al2O3)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化锰(MnO)、氧化铁尔⑷)等。
所述的熟料为硅酸盐水泥熟料，其主要的化学成分是二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(Al2O3)、氧化铁(Fe2O3)、氧化钙(CaO)；主要矿物组成为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。
所述的石膏为天然硬石膏、天然二水石膏、磷石膏、脱硫石膏或氟石膏；主要成分为 CaSO4 · 2H20 或 CaSO4。
所述的水泥混合材料为粉煤灰、煤渣、煤矸石、石灰石、磷渣、锰渣、钢渣、页岩中的任意一种或任意二种以上按任意比例配比的混合物。
所述的各原料所占质量百分数(干基)最佳为烘干后的脱硫钢渣20% 50%， 矿渣30% 50%，熟料15 30%，石膏1 3%，水泥混合材料5 20%。
本发明所述的干基表示原料中不含水份(扣除水的含量)的量。
按上述方法制备得到的钢渣水泥，可以发生一系列的水化反应，即具备了水硬性。 由于含硫烟气中的Sh会与钢渣中CaO反应生成CaSO4 · 2H20。经过酸化处理的钢渣，结构变得疏松，水化活性得以大幅度提高，因此可用来制造早期强度高的钢渣水泥。而且，该水泥凝结时间正常，安定性合格，保水率高，既有较高的早期强度，又有相当高的后期强度，各4项物理力学性能均能符合相应的水泥国家标准。适应于一般工业与民用建筑、地下工程与防水工程、大体积混凝土工程、道路工程、墙体材料等。
本发明的有益效果是
1、不仅可提高钢渣水泥的早期强度，还可促进钢渣取代石灰石或石灰作为脱硫剂用于烟气脱硫，节省石灰石或石灰的资源消耗，减少二氧化碳的排放，有利于节能减排。
2、该方法工艺简单、生产成本低、可提高钢渣水泥早期强度。
3、可大量利用工业废渣。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1 (实施例中所涉及的比表面均为利用勃氏比表面积测定仪测定的结果)
将钢渣烘干到含水率小于后，分别单独粉磨成几种不同比表面积的钢渣粉体，然后作为脱硫剂用于吸收含硫烟气中的硫后，脱硫钢渣中三氧化硫含量在为 15wt%，得到几种不同的脱硫钢渣，再经烘干到含水率小于后粉磨成下表中所示比表面积的脱硫钢渣粉，测定其三氧化硫含量，结果见表1所示，备用。
表1.钢渣比表面积及脱硫后的三氧化硫含量
权利要求
1.一种提高钢渣水泥早期强度的方法，其特征在于它包括如下步骤1)脱硫钢渣的制备将钢渣烘干至含水率小于2.5wt%后，单独粉磨成钢渣粉体，粉磨至比表面积控制在大于191m2/kg ；或将钢渣直接加水单独粉磨成钢渣浆体成含水率为 35wt% SOwt %的钢渣浆体，钢渣浆体的比表面积控制在大于191m2/kg ；然后将钢渣粉体或钢渣浆体作为脱硫剂用于吸收含硫烟气中的硫，得到脱硫钢渣，然后将脱硫钢渣烘干至含水率小于2. 5wt%后，得到烘干后的脱硫钢渣；2)钢渣水泥的制备按各原料干基所占质量百分数为烘干后的脱硫钢渣15% 66%，矿渣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时为0，选取烘干后的脱硫钢渣、矿渣、熟料、石膏和水泥混合材料；然后采用下述三种方法之一①将烘干后的脱硫钢渣、矿渣、熟料、石膏、水泥混合材料，分别粉磨至比表面积大于 300m2/kg后再混合均勻，制得钢渣水泥；②将烘干后的脱硫钢渣、矿渣、熟料、石膏、水泥混合材料，混合粉磨至比表面积大于 300m2/kg，制得钢渣水泥；③将矿渣和熟料混合粉磨至比表面积大于300m2/kg，得到矿渣熟料粉；再将烘干后的脱硫钢渣、石膏和水泥混合材料混合粉磨至比表面积大于300m2/kg，得到脱硫钢渣石膏混合材粉；最后再将矿渣熟料粉和脱硫钢渣石膏混合材粉混合均勻，得到钢渣水泥。
2.根据权利要求1所述的一种提高钢渣水泥早期强度的方法，其特征在于步骤1)所述的钢渣为炼钢厂排出的工业废渣。
3.根据权利要求1所述的一种提高钢渣水泥早期强度的方法，其特征在于所述的脱硫钢渣为脱硫钢渣中三氧化硫干基质量百分数含量为0. 2wt% 18. 5wt%。
4.根据权利要求1所述的一种提高钢渣水泥早期强度的方法，其特征在于所述的矿渣为钢铁厂排出的高炉矿渣。
5.根据权利要求1所述的一种提高钢渣水泥早期强度的方法，其特征在于所述的熟料为硅酸盐水泥熟料。
6.根据权利要求1所述的一种提高钢渣水泥早期强度的方法，其特征在于所述的石膏为天然硬石膏、天然二水石膏、磷石膏、脱硫石膏或氟石膏。
7.根据权利要求1所述的一种提高钢渣水泥早期强度的方法，其特征在于所述的水泥混合材料为粉煤灰、煤渣、煤矸石、石灰石、磷渣、锰渣、钢渣、页岩中的任意一种或任意二种以上按任意比例配比的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种提高钢渣水泥早期强度的方法，其特征在于所述的各原料干基所占质量百分数为烘干后的脱硫钢渣20 % 50 %，矿渣30 % 50 %，熟料15 30 %，石膏1 3 %，水泥混合材料5 20 %。
全文摘要
本发明涉及一种提高钢渣水泥早期强度的方法。一种提高钢渣水泥早期强度的方法，其特征在于它包括如下步骤1)脱硫钢渣的制备将钢渣烘干后单独粉磨成钢渣粉体，或将钢渣直接加水单独粉磨成钢渣浆体，然后将钢渣粉体或钢渣浆体作为脱硫剂用于吸收含硫烟气中的硫，烘干，得到烘干后的脱硫钢渣；2)钢渣水泥的制备按各原料干基所占质量百分数为烘干后的脱硫钢渣15％～66％，矿渣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时为0，粉磨，制得钢渣水泥。该方法工艺简单、生产成本低，不仅可提高钢渣水泥的早期强度，还可促进钢渣取代石灰石或石灰作为脱硫剂用于烟气脱硫，节省石灰石或石灰的资源消耗。
文档编号C04B7/147GK102557495SQ20121004561
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月27日 优先权日2012年2月27日
发明者刘金军, 李大志, 林宗寿, 赵前 申请人:武汉亿胜科技有限公司, 武汉理工大学