钢渣-赤泥-水泥基复合砂浆及其制备方法与流程

本发明涉及建筑工程材料，尤其涉及一种钢渣-赤泥-水泥基复合砂浆及其制备方法。

背景技术：

1、赤泥是工业冶炼氧化铝时产生的一种强碱性固体废渣。钢渣是炼钢时所产生的副产品。目前，关于赤泥以及钢渣的处理以填埋和堆存为主，不仅占用了大量的土地资源，而且对生态环境造成污染。

2、有研究表明，钢渣和赤泥可应用在凝胶材料领域，且在该领域的应用是实现其大规模利用的最有效途径。钢渣存在易磨性差、颗粒粗大、水化活性低、以及含有较多ro相等问题，因此钢渣的单掺会显著降低水泥砂浆的力学性能和耐久性能，而赤泥作为一种强碱性固体废渣，赤泥中的可溶性碱有助于激发钢渣的潜在水化活性，同时颗粒粒径较小的赤泥还可填充浆体孔隙，进而提高材料的力学性能。因此，加强钢渣和赤泥利用的研发，提高钢渣和赤泥的综合利用率，解决赤泥和钢渣堆放造成的生态环境影响已成为氧化铝工业和钢铁工行业转型升级，实现可持续发展过程中关键难题。

技术实现思路

1、鉴于以上技术问题，本公开提供了一种钢渣-赤泥-水泥基复合砂浆及其制备方法，解决了现有技术中赤泥以及钢渣的填埋和堆存处理，不仅占用了大量的土地资源，而且对生态环境造成严重的污染，对人类的生命健康也构成威胁；同时解决了在凝胶材料领域，钢渣存在易磨性差、颗粒粗大、水化活性低、以及含有较多ro相等的缺陷，导致钢渣的单掺会显著降低水泥砂浆的力学性能和耐久性能的技术问题。

2、根据本公开的一个方面，提供一种钢渣-赤泥-水泥基复合砂浆，硅酸盐水泥16.25％～20％、赤泥2.50％～4.38％、细钢渣2.50％～4.37％、余量为骨料，所述骨料由粗钢渣和标准砂组成，其中，粗钢渣含量：标准砂含量为1：3，细钢渣粒度为80～120目，粗钢渣粒度为10～20目；钢渣-赤泥-水泥基复合砂浆的水胶比为0.5，所述粗钢渣与细钢渣组分相同。

3、所述硅酸盐水泥为p·o 42.5普通硅酸盐水泥，其组分为：sio2含量20.00％～24.00％，al2o3含量5.50％～7.00％，fe2o3含量2.50％～4.00％，cao含量55.00％～65.00％，mgo含量1.50％～3.50％，so3含量1.50％～4.50％，余量为f-cao。

4、所述赤泥为粒度＜170目的拜耳法赤泥，其组分为：fe2o3含量27.00～31.00％，al2o3含量18.00～22.00％，na2o含量6.00～8.00％，sio2含量15.00～19.00％，tio2含量6.00～8.00％，cao含量13.00～16.00％，mgo含量0.40～1.00％，余量为k2o。

5、所述粗钢渣与细钢渣组分均为：fe2o3含量20.00％～25.00％，al2o3含量4.00％～5.50％，tio2含量1.00％～1.50％，sio2含量21.00％～25.00％，cao含量33.00％～38.00％，mgo含量4.50％～6.50％，na2o含量0.10％～0.15％，k2o含量0.10％～0.15％，余量为mno。

6、一种上述钢渣-赤泥-水泥基复合砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

7、s1.使用辊压机对钢渣进行细磨、筛分处理，得到粗钢渣和细钢渣；

8、s2.将粗钢渣和标准砂倒入搅拌器中搅拌均匀得到骨料；

9、s3.首先初步混合，将硅酸盐水泥倒入砂浆搅拌机中，开启搅拌机低速搅拌；然后缓慢加入赤泥和细钢渣，继续保持低速搅拌，使所有材料初步混合；最后慢慢加入骨料，继续搅拌至所有材料均匀混合；

10、s4.按照0.5的水胶比将水加入到砂浆搅拌器中，直至搅拌均匀逐渐提高搅拌机的速度至中速，继续搅拌2～3分钟，确保所有材料充分均匀混合，确保砂浆的稳定性和一致性。

11、所述s2、s3步骤中搅拌时间为2～3min。

12、一种辊压机，适用于上述步骤s1，包括沿钢渣移动方向依次设置的进料部件、破碎细磨部件、筛分部件和出料部件；

13、所述进料部件包括料斗，所述料斗的下方出料口处设置螺旋输送器，所述螺旋输送器下方经多个出料口对应设置多组破碎细磨部件，所述破碎细磨部件均包括一对相互旋转的破碎辊，所述破碎辊之间的间隙对应所需钢渣的粒度设置，所述破碎辊的钢渣出料端安装筛分部件，所述筛分部件包括振动筛，所述振动筛上方设置可拆卸式筛网，所述可拆卸式筛网的出料端设置出料部件，所述破碎辊之间的间隙设置为80～120目或10～20目。

14、所述破碎辊为碳素钢或合金钢，所述破碎辊表面设置耐磨涂层。

15、所述破碎细磨部件上方设置密封罩。

16、所述破碎细磨部件与所述筛分部件之间设置排风装置，所述出料部件出口还设有研磨部件，以对出料进行二次研磨后，二次筛分。

17、本发明的有益效果在于：

18、1.本发明将经细磨处理所得不同粒径的工业固废钢渣分别部分替代砂浆中的水泥及标准砂，有利于资源的再利用，减少水泥的大量使用及钢渣堆放处理造成的环境污染，降低砂浆的生产成本，同时粗钢渣对于砂的替代不仅缓解天然砂资源逐渐短缺的局面，而且也进一步改善砂浆的颗粒级配，提高其力学性能、耐久性能等。除此之外，通过添加赤泥，赤泥中的可溶性碱有助于激发钢渣的潜在水化活性，进一步改善砂浆的力学性能、耐久性能等；

19、2.硅酸盐水泥是主要胶凝材料，提供强度、耐久性和耐磨性；赤泥作为辅助胶凝材料，提供部分强度和耐久性；细钢渣作为活性混合材料，参与砂浆的硬化过程，还可以填充砂浆的空隙，提高其密度和耐磨性；骨料是砂浆中的填充材料，改善砂浆的工作性能；较低的水胶比具有较好的工作性能和较高的强度；

20、3.硅酸盐水泥具有高强度和高耐久性能，能够快速硬化可以更快地完成建筑工程，从而减少施工时间和成本；防腐蚀性很好，不易受到水和化学物质的侵蚀，硅酸盐水泥的生产和使用对环境的影响相对较小，对环境更加友好；

21、4.赤泥中的氧化铝和二氧化硅可以作为催化剂，促进化学反应的进行；赤泥中的氧化铝、氧化硅和氧化钙使其具有一定的耐高温性能，可在高温下保持稳定的物理和化学性质；赤泥中的氧化钙和氧化钠具有离子交换性能，可以与溶液中的离子发生交换；

22、5.粗钢渣具有较高的密度和硬度，标准砂具有较好的粒度和流动性，混合骨料可以结合粗钢渣和标准砂的优点，提高混凝土的整体性能；且粗钢渣是工业废弃物，混合使用可以充分利用废弃物资源，减少对自然资源的依赖，降低环境负荷，同时降低生产成本，提高经济效益；

23、6.辊压机结构简单，操作方便，安全可靠，维修方便，可以将钢渣处理成符合要求的粒度，提高钢渣的利用率；在钢渣处理领域具有广泛的应用前景；

24、7.破碎辊由碳素钢或合金钢制成，表面设置耐磨涂层，可以提高破碎辊的使用寿命和降低更换成本；所述破碎辊之间的间隙对应所需钢渣的粒度设置为80～120目或10～20目，使得破碎出的钢渣粒度更加均匀，有利于后续的筛分和利用，满足对钢渣粒度的要求，根据实际应用需求，选择合适的破碎棍之间的间隙，使得辊压机在钢渣处理领域发挥更好的作用，提高设备的可靠性；

25、8.在破碎细磨部件的上方设置有密封罩，可以减少噪音和防止粉尘飞扬；

26、9.在破碎细磨部件与筛分部件之间设置有排风装置，可以及时排除工作过程中产生的粉尘和废气，改善工作环境；

27、10.使用可拆卸式筛网可以方便地更换不同目数的筛网，以适应不同的钢渣处理需求，这种灵活性使得设备在处理钢渣时更加高效和灵活；

28、11.确保每个步骤都明确和可控制，从而提高生产效率和质量在每个步骤中检查材料的质量和均匀性，可以及时发现并解决问题逐步提高搅拌机的速度可以防止材料混合不均或产生气泡；

29、12.加装的研磨部件，可以更有针对性的对挤压辊挤压后的钢渣进行细化加工，本设计中，钢渣原料来自施工现场的余料或废料，挤压后其表面有大量裂缝，该裂缝往往无法在经过挤压实现进一步的细化，但是可以经过碾压，利用持续的压力，实现裂缝的扩大，保证材料进一步的破碎。