本发明涉及一种用水淬钒钛矿渣制取建设用砂和活性渣粉的方法。
背景技术：
高炉冶炼钒钛磁铁矿时产生的熔融高炉渣称之为钒钛矿渣，外观一般呈褐色，密度3.24g/cm3，钒钛矿渣内外放射性指标Ira0.1～0.2，Ir0.08～0.12，远低于国家标准规定的Ira1.0，Ir1.0，可使用于任何环境条件下而不受限制。钒钛矿渣分水淬急冷和自然慢冷2种渣，均为低钙富钛渣，其成渣的硅、铝、铁、钙、镁等矿物基团受亲和力强且结晶倾向强的TiO2影响，极难以生成硅酸二钙、铝酸钙类水硬性矿物，完全不同于普通高炉水淬矿渣，无论是水淬急冷还是自然慢冷，其形成的矿物相基本相同，其主要岩相矿物为钙钛矿（CaO·TiO2）、透辉石（MgO·CaO·2SiO2）或钛辉石（MgO·CaO·2TiO2）、尖晶石（MgO·Al2O3)、巴依石和少量的氮化钛、碳化钛、碳氮化钛固熔体及隐晶质等，不含天然的山砂、河砂常有的云母、粘土矿物。化学成份（%）波动在TiO211.8～24.5，CaO19.6～30，SiO218.6～25，Al2O310.5～16.5，MgO3.5～8.5，MnO0.5～1.0，FeO0.9～2.0，S0.12～0.8，V2O50.12～0.55。正因为其钛含量偏高，一方面，钒钛水淬矿渣既不能像普通高炉矿渣一样简单的用于生产矿渣水泥，大量的试验分析显示：即便是用超细粉磨的钒钛水淬矿渣与硅酸盐水泥的复合胶凝材料，其在常温养护条件下胶结料硬化体结构疏松，其水化产物主要是水泥水化提供的，钒钛矿渣颗粒表面基本上未被“侵蚀”，钒钛矿渣的活性极难以激发出来，只有在激发剂存在的高温蒸养条件下，钒钛矿渣颗粒表面除了有水泥水化产物CSH凝胶和片状的单硫型水化硫铝酸钙外，才有明显的“侵蚀”现象。另一方面，又因钒钛矿渣的钛品位不够高，也难以经济的用作钛工业的原料。熔融高炉渣在空气中自然冷却形成的一种由钛辉石、钙钛矿等矿物为主的石质材料，呈致密块状结构，通常简称为高钛重矿渣，具有多孔、高强、化学稳定性好等特点，可替代石料用作混凝土骨料。高钛重矿渣我国历年堆积量达数亿吨，占地数万亩，对环境影响较大。当前，马钢、鞍钢、武钢、攀钢等将钒钛重矿渣经机械加工分级破碎、分选制成重矿渣碎石和少量矿渣砂用于工程混凝土石料和砂料，其所制得的重钛矿渣石粗骨料（石料）粒径通常为5～40mm的连续级配，表观密度2.65～2.85g/cm3，堆积密度1320～1470kg/m3，所制得的重钛矿渣石细骨料（砂料）含粉量9～15%，细度模数2.8～3.4，表观密度3.09～3.19g/cm3，堆积密度1590～1780kg/m3，重钛矿渣砂料成本较高。熔融高炉渣于（1510～1630℃）直接用水淬急冷可形成海绵状的泡沫水渣为主的多孔轻质渣，于（1350～1450℃）用水淬急冷时可形成部分坚硬颗粒状稳定矿物和部分海绵状泡沫渣，简称水淬钒钛矿渣。水淬的粒化钒钛矿渣呈多孔结构，其表面粗糙、棱角整齐、强度较低，但其钙钛石等稳定相矿物颗粒坚硬、难磨。其粒级比天然中粗砂偏细（偏中细砂之间，相当于天然中砂），平均粒径在2.53～3.55mm，最大粒径一般在5mm左右，粒径在0.15mm以下的水渣粉末和软弱泡沫颗粒一般达15～48%。水淬钒钛矿渣砂这种棱角整齐的粗糙表面和多孔的结构特点并含有相当数量的水渣微粉和软弱泡沫渣特征，使得其具有如下不同于普通混凝土传统用细骨料（人造碎石砂和天然石英砂）的特性：1）水淬钒钛矿渣砂料的矿物组成为相对稳定相矿物钙钛矿、钛辉石等，而天然砂为结晶致密的二氧化硅。不同的矿物组成决定了有不同类型的材料特性，不同类型的砂对混凝土的初始工作状态及力学性能均有较大影响。2）水淬钒钛矿渣砂料具有粗糙棱角表面的多孔结构，吸水量大、含气量亦大。若直接用于普通混凝土，一方面需增加混凝土配比的用水量，也需增加混凝土外加剂的实际用量，这给普通混凝土的配料施工带来诸多困惑和不方便；另一方面，多孔导致孔隙中含有一定量的空气，粗糙的表面又相对增加了浆体的稠度，不利于混凝土内部气泡向表面的迁移，导致水淬矿渣砂混凝土的含气量较普通天然砂混凝土高。3）水淬钒钛矿渣砂料含有相当量的水渣微粉和软弱泡沫渣，客观上使得水淬钒钛矿渣砂仅能用于C20标号以下的混凝土，对于常用的C30、C40及高标号混凝土则需增加水泥用量、及增加混凝土外加剂用量，并需使用膨胀剂，对于低标号贫混凝土亦需增加水泥用量，且会降低早期强度、延长混凝土的凝结硬化时间。4）水淬钒钛矿渣砂料的矿物比重大，而容重轻，其比重在2380～2880Kg/m3，一般干密实容重仅为650～900Kg/m3，松散干容重为580～800Kg/m3，空隙率58～78%。而天然砂比重在2600～2800Kg/m3，松散干容重在1450～1650Kg/m3，空隙率＜45%。水淬钒钛矿渣砂其容重和空隙率的变化都比天然砂大得多，这给普通混凝土的配料设计和工程应用带来了相当的麻烦和一定的风险。其配制的混凝土拌合物容重也轻，比普通混凝土拌合物容重轻15～25%，即便是砂浆拌合物容重（一般在1080～1550Kg/m3）也比普通砂浆拌合物容重轻28～45%。5）水淬钒钛矿渣砂料多孔的结构和含部分软弱的泡沫渣材料特征，使得其混凝土的敏感的轴心抗拉强度、抗折强度和抗压弹性模量低于同标号的普通混凝土的5～20%，尤其是其抗压弹性模量低于现行的《钢筋混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）要求。上述这些先天性的特性缺陷正是因水淬钒钛矿渣形成时伴生的大量的泡沫渣、粉渣和颗粒料的完整棱角对混凝土的施工性和混凝土的物理力学性能造成了极为不利的影响，使得这种矿物相相当稳定的水淬钒钛矿渣砂状料的资源化利用受到根本性的抑制，除致密的高硬度的重钛矿渣砂、石的应用外，忽视这些先天性特性缺陷的大量的试验性研究成果，尤其是用水淬钒钛矿渣替代混凝土和砂浆用天然砂的长期的研究成果仍然只能停留在论文或各样的鉴定成果上。客观上，每个冶炼钒钛磁铁矿的大型高炉企业周边的50公里范围内都堆积有千万吨计的水淬钒钛矿渣，对环境造成了不可忽视的污染。另一方面，数十年来大规模的基本建设混凝土用砂，导致我国大部分区域的优质天然砂资源几近耗尽，并对环境造成了巨大的破坏，现部分区域如云南广泛采用含泥量高的山砂、沿海广泛采用含盐量高的海砂，致使不少巨额投资的混凝土工程成为生命周期大幅缩短的癌症工程。因此，迫切需要一种可资源化利用以化学稳定性好的惰性的钙钛石等矿物为主的水淬钒钛矿渣、并可节省自然砂资源的新方法。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，提供一种用水淬钒钛矿渣制取建设用砂和活性渣粉的方法，以解决水淬钒钛矿渣中软弱结构的泡沫渣和粉渣及坚硬颗粒完整棱角共同造成的先天性特性缺陷及综合利用水淬钒钛矿渣中软弱泡沫渣和粉渣。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：用水淬钒钛矿渣制取建设用砂和活性渣粉的方法，包括以下步骤：（1）水淬钒钛矿渣颗粒的整形改性：以研磨或撞击或辗压方式粉碎水淬钒钛矿渣中的软弱泡沫渣、并消除掉坚硬颗粒的部分尖锐棱角，将水淬钒钛矿渣制成含较粗坚硬颗粒料和粉渣的混合物；（2）砂和粉渣的分离：将步骤（1）所得的含较粗坚硬颗粒料和粉渣的混合物分离为粒径≥0.15mm的砂料和粒径小于0.15mm的粉渣；所得粒径≥0.15mm的砂料即为建设用砂，可替代天然砂用于普通混凝土，亦可作为轻质砂用于轻骨料混凝土；（3）活性渣粉的制备：将步骤（2）所得的粒径小于0.15mm的粉渣与辅料、活化助磨剂按质量比为粉渣50～90%:辅料10～50%:活化助磨剂0.05～3%的比例配料，三者质量配比之和为100%，混合粉磨至80μm筛余≤12%的细粉，即得活性渣粉。进一步，步骤（1）中，所述的研磨方式指将水淬钒钛矿渣连续送入长径比＜2.5的球磨机（即短磨或超短磨）内以小球或锻的轻度研磨粉碎其中的软弱泡沫渣、并磨削掉坚硬颗粒的部分尖锐棱角。进一步，步骤（1）中，所述的撞击方式指将水淬钒钛矿渣喷射入涡壳内或置于星形搅拌机内或置于锥形搅拌机内或置于带研磨体的搅拌器中，利用水淬钒钛矿渣和耐磨金属内壁的撞击与摩擦及水淬钒钛矿渣颗粒之间的相互撞击和摩擦力粉碎其中的软弱泡沫渣、并消除掉部分坚硬颗粒的尖锐棱角。进一步，步骤（1）中，所述的辗压方式指采用小压力轮辗混合设备辗压水淬钒钛矿渣，以辗轮的轻度辗压和水淬钒钛矿渣颗粒之间的摩擦力粉碎其中的软弱泡沫渣、并消除掉部分坚硬颗粒的尖锐棱角。进一步，步骤（2）中，所述的分离指釆用选粉机械分选或采用振动筛或滚筒筛筛分。进一步，步骤（3）中，所述的辅料指钢渣、硅灰、硅藻土、贝利特-硬石膏熟渣、贝利特-硫铝酸盐熟渣、铝酸盐熟料、硫铝酸盐熟料及含铝酸钙或硫铝酸钙矿物为主的材料等中的至少一种。进一步，步骤（3）中，所述的活化助磨剂为市售的含醇胺等的活化助磨剂。进一步，步骤（1）中，添加占水淬钒钛矿渣质量比0.03～3%的颗粒改性剂。所述的颗粒改性剂指能改善水淬钒钛矿渣中坚硬颗粒物表面特性和/或结构特性的材料，优选醇胺、硅烷、水玻璃、偏铝酸钠溶液等中的一种或几种。本发明的技术原理：针对水淬急冷的钒钛矿渣客观上由坚硬的颗粒状稳定矿物、海绵状泡沫渣和粉渣组成的混合物，且渣粒呈多孔结构、表面粗糙、棱角整齐及整体强度较低，但其钙钛石等稳定相矿物颗粒坚硬、难磨的特点，采用研磨或撞击或辗压方式粉碎水淬钒钛矿渣中的软弱泡沫渣、并消除掉坚硬颗粒的部分尖锐棱角，使泡沫渣和尖锐棱角及原生的粉渣转化为粒径小于0.15mm的粉渣，然后，去掉粉渣，将水淬钒钛矿渣整形改性制成较粗的便于配制普通混凝土或砂浆的洁净的坚硬颗粒砂料，从而化解掉因伴生的大量的泡沫渣、原生粉渣和颗粒的完整棱角对混凝土的施工性和混凝土的物理力学性能造成的不利影响，并以分离的相对易磨的粒径在0.15mm以下含有一定量玻璃体活性矿物的粉渣为主制成活性渣粉，达到资源化利用水淬钒钛矿渣的目的。本发明的有益效果：1）方法简单，加工能耗低，加工成本较低。2）可资源化充分利用水淬钒钛矿渣中的不同特性的组分，生产优质建设用砂和活性渣粉供应混凝土搅拌站和民用砂浆及水泥制造企业，经济性好。3）利于减轻环境污染，并减少开釆天然砂资源对环境的破坏。具体实施方式以下结合实施例对本发明作进一步说明。以下实施例中水淬钒钛矿渣改性砂的物理力学性能检测按照《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52-2006）和《建设用砂》（GB/T14684-93）；混凝土的初始工作性能：混凝土拌合物坍落度、扩展度测试按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T50080-2002）；混凝土普通物理力学性能（强度、弹性模量）试验按照《普通混凝土力学性能试验方法》（GB/T50081-2002）；混凝土自体积收缩变形（限制膨胀率、自由膨胀率、徐变系数）测试按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》（GB/T50082-2009）；混凝土抗压弹性模量测试按照《钢筋混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）；活性渣粉检测按照《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB/T18046-2008）、《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》（GB/T20491-2006）。实施例1取某山沟渣场陈放多年的自然干燥的水淬钒钛矿渣，以如下步骤制取建设用砂和活性渣粉：（1）水淬钒钛矿渣颗粒的整形改性：将水淬钒钛矿渣连续送入Φ2.8x3.8m的超短磨内以小钢球的轻度研磨粉碎其中的软弱泡沫渣、并磨削掉坚硬颗粒的部分尖锐棱角，制成含较粗坚硬颗粒料和粉渣的混合物；（2）砂和粉渣的分离：将步骤（1）所得的含较粗坚硬颗粒料和粉渣的混合物采用振动筛筛分分离为粒径≥0.15mm的砂料和粒径小于0.15mm的粉渣；所得粒径≥0.15mm的砂料即为建设用砂，可用于混凝土或砂浆；（3）活性渣粉的制备：选用市售的硫铝酸钙熟料和硅灰作为辅料，选用市售的紫宸公司的ZC型活化助磨剂，将步骤（2）所得的粒径小于0.15mm的粉渣与辅料、活化助磨剂按质量比为粉渣89%:辅料（硫铝酸盐熟料7%+硅灰3.9%）10.9%:活化助磨剂0.1%的比例配料，混合粉磨至80μm筛余8%的细粉，即得活性渣粉。本实施例所制得钒钛矿渣改性砂的粒径为0.15～4.1mm的连续级配，含粉量0.9%，不含云母、泥类等有害物质，细度模数2.7，大多为准圆形坚硬颗粒，表面有微细孔，比重为3023Kg/m3，干密实容重为1269Kg/m3，松散干容重为1197Kg/m3，空隙率38%，改性砂坚固性用硫酸钠溶液检测重量损失5.2%，砂料中硫化物及硫酸盐含量按SO3计为0.72%。以此堆存在湿地面上的钒钛矿渣改性砂等体积替代细度模数为2.65的河砂配制C30、C40、C50混凝土进行试验，改性砂混凝土的和易性较河砂混凝土好，不离析、不泌水，坍落度、扩展度与河砂混凝土相当；立方体容重较河砂混凝土容重轻4.7%，7d、28d改性砂混凝土抗压强度较河砂混凝土平均抗压强度分别提高5.7%、8.4%，28d抗压弹性模量相当，抗折强度及轴心抗拉强度相当，1d、3d、7d、14d、28d、60d龄期的限制膨胀率、自由膨胀率相当，相应龄期改性砂混凝土的徐变系数较河砂混凝土平均降低27%，与钢筋粘结力较河砂混凝土平均提高27.1%。试验结果表明，钒钛矿渣改性砂混凝土的主要物理力学性能达到或优于河砂混凝土，钒钛矿渣改性砂使用性能优于普通河砂，改性砂可完全满足作为建设用砂的要求。以此改性钒钛矿渣砂供应某民用工程建房，用户反馈施工性能好，不跑浆不泌水，强度好。所得的活性渣粉经检测需水量比为101%，分别达到S75级矿渣粉强度标准、S95级钢渣粉强度标准。供应某粉磨站直接掺配42.5级水泥，用户反馈水泥的物检指标正常。实施例2取某渣场自然干燥的水淬钒钛矿渣，以如下步骤制取建设用砂和活性渣粉：（1）水淬钒钛矿渣颗粒的整形改性：将水淬钒钛矿渣连续送入Φ3.8x4.2m的短磨内，同时，连续加入占水淬钒钛矿渣质量0.05%的醇胺和0.45%的偏铝酸钠溶液作为颗粒整形改性剂，以短磨内小钢球的轻度研磨粉碎其中的软弱泡沫渣、并磨削掉坚硬颗粒的部分尖锐棱角，制成含较粗坚硬颗粒料和粉渣的混合物；（2）砂和粉渣的分离：将步骤（1）所得的含较粗坚硬颗粒料和粉渣的混合物采用选粉机分离为粒径≥0.15mm的砂料和粒径小于0.15mm的粉渣；所得粒径≥0.15mm的砂料即为建设用砂；（3）活性渣粉的制备：选用市售的硫铝酸钙熟料和钢渣作为辅料，选用市售的紫宸公司的ZC型活化助磨剂，将步骤（2）所得的粒径小于0.15mm的粉渣与辅料、活化助磨剂按质量比为粉渣70%:辅料（硫铝酸盐熟料8%+钢渣21%）29%:活化助磨剂1%的比例配料，混合粉磨至80μm筛余3%的细粉，即得活性渣粉。本实施例所制得钒钛矿渣改性砂的粒径为0.15～3.8mm的连续级配，含粉量3.2%，不含云母、泥类等有害物质，细度模数2.42，大多为准圆形坚硬颗粒，表面有微细孔，比重为3109Kg/m3，干密实容重为1363Kg/m3，松散干容重为1287Kg/m3，空隙率35%，改性砂坚固性用硫酸钠溶液检测重量损失3.7%，砂料中硫化物及硫酸盐含量按SO3计为0.68%。以此堆存在湿地面上的钒钛矿渣改性砂等体积替代细度模数为2.51的河砂配制C20、C30、C40、C50混凝土进行试验，改性砂混凝土的和易性较河砂混凝土好，不离析、不泌水，坍落度、扩展度与河砂混凝土相当；立方体容重较河砂混凝土容重轻4.1%，7d、28d改性砂混凝土抗压强度较河砂混凝土平均抗压强度分别提高7.3%、9.6%，28d抗压弹性模量较河砂混凝土平均提高11.1%，轴心抗拉强度相当，1d、3d、7d、14d、28d、60d龄期的限制膨胀率、自由膨胀率相当，相应龄期改性砂混凝土的徐变系数较河砂混凝土平均降低27%，与钢筋粘结力较河砂混凝土平均提高30.1%。试验结果表明，钒钛矿渣改性砂混凝土的主要物理力学性能达到或优于河砂混凝土，钒钛矿渣改性砂使用性能优于普通河砂。以此改性钒钛矿渣砂供应商品混凝土搅拌站，用户反馈施工性能良好，不跑浆不泌水，强度好。所得的活性渣粉经检测需水量比为99%，分别达到S75级矿渣粉强度标准和S95级钢渣粉强度标准。供应某商品混凝土搅拌站作为活性渣粉，反馈与市售的普通水淬矿渣粉使用效果相当。实施例3取某钢厂新鲜的水淬钒钛矿渣，以如下步骤制取建设用砂和活性渣粉：（1）水淬钒钛矿渣颗粒的整形改性：将水淬钒钛矿渣以喷砂机高速喷入涡壳式容器内，经十次循环喷砂以撞击方式的撞击和摩擦力粉碎水淬钒钛矿渣中的软弱泡沫渣、并清除掉坚硬颗粒的部分尖锐棱角，制成含较粗坚硬颗粒料和粉渣的混合物；（2）砂和粉渣的分离：将步骤（1）所得的含较粗坚硬颗粒料和粉渣的混合物采用振动筛筛分分离为粒径≥0.15mm的砂料和粒径小于0.15mm的粉渣；所得粒径≥0.15mm的砂料即为建设用砂；（3）活性渣粉的制备：选用市售的铝酸盐熟料和硅藻土作为辅料，选用市售的紫宸公司的ZC型活化助磨剂，将步骤（2）所得的粒径小于0.15mm的粉渣干燥后，与辅料、活化助磨剂按质量比为干粉渣52%:辅料（铝酸盐熟料8%+硅藻土37%）45%:活化助磨剂3%的比例配料，混合粉磨至80μm筛余为2%的细粉，即得活性渣粉。本实施例所制得钒钛矿渣改性砂的粒径为0.15～4.0mm的连续级配，含粉量2.1%，不含云母、泥类等有害物质，细度模数2.23，大多为不规则坚硬颗粒，表面有微细孔，比重为2972Kg/m3，干密实容重为1214Kg/m3，松散干容重为1071Kg/m3，空隙率43.9%，改性砂坚固性用硫酸钠溶液检测重量损失6.1%，砂料中硫化物及硫酸盐含量按SO3计为0.83%。以此堆存在湿地面上的钒钛矿渣改性砂等体积替代细度模数为2.32的河砂配制C20、C30、C40混凝土进行试验，改性砂混凝土的和易性较河砂混凝土好，不离析、不泌水，坍落度、扩展度与河砂混凝土相当；立方体容重较河砂混凝土容重平均轻6.9%，7d、28d改性砂混凝土抗压强度较河砂混凝土抗压强度相当，28d抗压弹性模量较河砂混凝土平均提高7.6%，轴心抗拉强度相当，1d、3d、7d、14d、28d、60d龄期的限制膨胀率、自由膨胀率相当，相应龄期改性砂混凝土的徐变系数平均降低21%，与钢筋粘结力较河砂混凝土平均提高19.7%。试验结果表明，钒钛矿渣改性砂混凝土的主要物理力学性能达到或优于河砂混凝土，钒钛矿渣改性砂使用性能与普通河砂相当，可作为优质建设用砂。所得的活性渣粉经检测需水量比为102%，达到S75级矿渣粉强度标准。试用于制品厂用于制水泥砖，用户反馈和易性保水性好，不开裂，强度好。实施例4取某山沟渣场陈放的自然干燥的水淬钒钛矿渣，以如下步骤制取建设用砂料和活性渣粉：（1）水淬钒钛矿渣颗粒的整形改性：将水淬钒钛矿渣置于双螺旋锥形搅拌机内，同时先滴加占水淬钒钛矿渣质量比0.03%的硅烷，再滴加占水淬钒钛矿渣质量比0.5%的偏铝酸钠溶液，以矿渣之间的摩擦力粉碎其中的软弱泡沫渣、并磨削掉坚硬颗粒的部分尖锐棱角，制成含较粗坚硬颗粒料和粉渣的混合物；（2）砂和粉渣的分离：将步骤（1）所得的含较粗坚硬颗粒料和粉渣的混合物采用振动筛筛分分离为粒径≥0.15mm的砂料和粒径小于0.15mm的粉渣；所得粒径≥0.15mm的砂料即为建设用砂；（3）活性渣粉的制备：选用市售的贝利特-硫铝酸钙熟料和硅灰作为辅料，选用市售的紫宸公司的ZC型活化助磨剂，将步骤（2）所得的粒径小于0.15mm的粉渣与辅料、活化助磨剂按质量比为粉渣65%:辅料（贝利特-硫铝酸钙熟料25%+硅灰9.9%）34.9%:活化助磨剂0.1%的比例配料，混合粉磨至80μm筛余5%的细粉，即得活性渣粉。本实施例所制得钒钛矿渣改性砂的粒径为0.15～3.6mm的连续级配，含粉量0.6%，不含云母、泥类等有害物质，细度模数2.21，大多为圆形坚硬颗粒，表面有微细孔，比重为3112Kg/m3，干密实容重为1573Kg/m3，松散干容重为1438Kg/m3，空隙率27%，改性砂坚固性用硫酸钠溶液检测重量损失0.3%，砂料中硫化物及硫酸盐含量按SO3计为0.67%。以此堆存在湿地面上的钒钛矿渣改性砂等体积替代细度模数为2.32的河砂配制C30、C40、C50、C60混凝土进行试验，改性砂混凝土的和易性较河砂混凝土好，不离析、不泌水，坍落度、扩展度较河砂混凝土分别提高21～26%、28～34%；立方体容重较河砂混凝土容重平均提高2.7%，7d、28d改性砂混凝土抗压强度较河砂混凝土抗压强度分别提高5～12%、10～19%，28d抗压弹性模量提高11～17%，轴心抗拉强度相当，1d、3d、7d、14d、28d、60d龄期的限制膨胀率、自由膨胀率相当，相应龄期改性砂混凝土的徐变系数降低28～37%，与钢筋粘结力较河砂混凝土平均提高27.9%。试验结果表明，此钒钛矿渣改性砂混凝土的主要物理力学性能优于河砂混凝土，此钒钛矿渣改性砂使用性能优于普通河砂。改性钒钛矿渣砂试验配制砂浆用于民用建筑，反馈和易性好，不开裂，强度好。所得的活性渣粉经检测需水量比为101%，达到S95级矿渣粉强度标准。实施例5取某企业堆场的自然干燥的水淬钒钛矿渣，以如下步骤制取建设用砂和活性渣粉：（1）水淬钒钛矿渣颗粒的整形改性：将水淬钒钛矿渣置于轮辗式辊压混合机内，利用辗轮的轻度反复的辗压力和矿渣之间的摩擦力粉碎其中的软弱泡沫渣、并磨削掉坚硬颗粒的部分尖锐棱角，制成含较粗坚硬颗粒料和粉渣的混合物；（2）砂和粉渣的分离：将步骤（1）所得的含较粗坚硬颗粒料和粉渣的混合物采用振动筛筛分分离为粒径≥0.15mm的砂料和粒径小于0.15mm的粉渣；所得粒径≥0.15mm的砂料即为建设用砂；（3）活性渣粉的制备：选用贝利特-硬石膏熟渣和钢渣作为辅料，选用市售的紫宸公司的ZC型活化助磨剂，将步骤（2）所得的粒径小于0.15mm的粉渣与辅料、活化助磨剂按质量比为粉渣70%:辅料（贝利特-硬石膏熟渣20%+钢渣9.9%）29.9%:活化助磨剂0.1%的比例配料，混合粉磨至80μm筛余6%的细粉，即得活性渣粉。本实施例所制得钒钛矿渣改性砂的粒径为0.15～3.5mm的连续级配，含粉量2.2%，不含云母、泥类等有害物质，细度模数2.0，大多为不规则坚硬颗粒，表面有微细孔，比重为3016Kg/m3，干密实容重为1279Kg/m3，松散干容重为1207Kg/m3，空隙率40%，改性砂坚固性用硫酸钠溶液检测重量损失5.0%，砂料中硫化物及硫酸盐含量按SO3计为0.47%。以此堆存在湿地面上的钒钛矿渣改性砂等体积替代细度模数为2.65的河砂配制C20、C30、C40、C50混凝土进行试验，改性砂混凝土的和易性较河砂混凝土好，不离析、不泌水，坍落度、扩展度与河砂混凝土相当；立方体容重较河砂混凝土容重平均轻4.9%，7d、28d改性砂混凝土抗压强度与河砂混凝土抗压强度相当，28d抗压弹性模量相当，轴心抗拉强度相当，1d、3d、7d、14d、28d、60d龄期的限制膨胀率、自由膨胀率相当，相应龄期改性砂混凝土的徐变系数降低12～21%，与钢筋粘结力较河砂混凝土平均提高16.4%。试验结果表明，钒钛矿渣改性砂混凝土的主要物理力学性能达到河砂混凝土指标，钒钛矿渣改性砂使用性能与普通河砂相当。以此改性钒钛矿渣砂供民用工程建房，用户反馈施工性能好，不跑浆不泌水，强度好。所得的活性渣粉经检测需水量比为100%，达到S75级矿渣粉强度标准。