本发明涉及固体废弃物资源化利用，具体涉及一种利用冶金固废的水硬性胶凝材料及其生产方法和应用。
背景技术：
1、在钢铁企业的生产过程中，伴随着钢铁冶炼会产生大量的固体废弃物（简称冶金固废），如钢渣、矿渣、脱硫石膏、粉煤灰等。而随着钢铁需求的日益增加、钢铁产能的不断提升，冶金固废的产出量也越来越大。采用堆存或填埋的方法处理冶金固废不仅会占用大量的空间，还会造成资源的浪费，处理不当还可能导致环境污染。因此对冶金固废进行资源化利用是钢铁冶炼中意义重大的课题。
2、现有技术中，对冶金固废中的几种具体成分已经有了一定的回收和利用方式，如对于含铁量较高的钢渣一般采用“热焖-磁选”工艺回收其中的大部分铁，回收后的钢渣尾渣一般粉磨后用作水泥或混凝土的掺合料；矿渣粉磨后可作为水泥或混凝土的外加剂；脱硫石膏可应用于水泥及石膏板生产；粉煤灰可用于生产水泥和制备混凝土。
3、然而，现有技术对冶金固废的处理方式较为单一且相互独立，钢渣尾渣、矿渣、脱硫石膏、粉煤灰虽然均能应用于水泥生产中，但只作为辅料使用，生产水泥时还需要加入大量其他原料。因此，现有回收利用冶金固废的方法一方面消耗量较小，无法与冶金固废的大量产出相平衡，冶金固废的资源化利用程度低；另一方面将冶金固废作为水泥辅料应用所产生的附加值低、经济效益较差。
技术实现思路
1、针对现有技术中对冶金固废的处理方式单一独立，消耗量小、资源化利用程度低，附加值低、经济效益差的问题，本发明提供一种利用冶金固废的水硬性胶凝材料及其生产方法和应用，使用多种冶金固废作为原料生产水硬性胶凝材料，可同步消耗各种冶金固废，实现良好的资源化利用；制得的水硬性胶凝材料具有良好的力学性能，可替代水泥生产混凝土，降低水泥和混凝土的生产成本，经济效益高。
2、第一方面，本发明提供一种利用冶金固废的水硬性胶凝材料，以重量份计，原料包括28-32份钢渣尾渣，48-52份矿渣，13-17份脱硫石膏，3-7份粉煤灰，共100份；
3、其中，钢渣尾渣为转炉钢渣经过热焖、选铁后剩余的钢渣尾渣；
4、矿渣为高炉矿渣经过水淬后的粒化高炉矿渣，矿渣的指标满足gb/t 203-2008《用于水泥中的粒化高炉矿渣》中的要求；
5、脱硫石膏为通过cao脱硫方法产生的，以caso4为主要成分的脱硫石膏，脱硫石膏的指标满足gb/t 21371-2019《用于水泥中的工业副产石膏》中的要求；
6、粉煤灰为燃烧煤粉后收集的粉煤灰，粉煤灰指标满足gb/t 1596-2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中的水泥活性混合材料用粉煤灰的理化性能指标要求。
7、进一步的，钢渣尾渣中的磁性铁含量≤3wt.%，粒度≤25mm。
8、进一步的，水硬性胶凝材料具有水硬性，按照gb/t 17671-2021《水泥胶砂强度检验方法》、gb/t 1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》对水硬性胶凝材料进行检测，测得初凝时间为150-200min，终凝时间为240-260min，3天抗压强度为16-20mpa，28天抗压强度为40-60mpa；使用雷氏夹法检测水硬性胶凝材料的安定性，数值≤1mm。
9、第二方面，本发明提供一种上述水硬性胶凝材料的生产方法，步骤包括：
10、（1）将钢渣尾渣、矿渣、脱硫石膏、粉煤灰按设定配比进行配料并混合，得到混合原料；
11、（2）对混合原料进行磨粉和选粉，制得粉状的水硬性胶凝材料。
12、进一步的，步骤（2）使用立式磨机进行磨粉，使用选粉机进行选粉；磨盘直径为4-6m，投料量为100-150t/h，选粉机转速为1200-1500r/min。
13、进一步的，步骤（2）制得的水硬性胶凝材料的比表面积≥480m2/kg。
14、第三方面，本发明提供一种上述水硬性胶凝材料的应用，将水硬性胶凝材料、砂、石子、水与外加剂混合配置为混凝土材料，浇筑于所需位置。
15、进一步的，以重量份计，混凝土材料的原料包括420-500份水硬性胶凝材料，800-900份砂，950-1050份石子，150-200份水，10-20份外加剂。
16、进一步的，外加剂包括减水剂、防冻剂、引气剂、阻锈剂、缓凝剂、早强剂中的一种或多种。
17、本发明的有益效果在于：
18、1. 本发明使用多种冶金固废作为原料生产水硬性胶凝材料，同步消耗各种冶金固废的同时无需消耗其他原料，可根据冶金固废的存量批量生产水硬性胶凝材料，有助于实现冶金固废回收再利用量与产出量的平衡，冶金固废的利用率高，可实现良好的资源化利用。
19、2. 本发明制得的水硬性胶凝材料初凝时间为150-200min，终凝时间为240-260min，3天抗压强度为16-20mpa，28天抗压强度为40-60mpa；使用雷氏夹法检测水硬性胶凝材料的安定性，数值≤1mm，具有良好的力学性能，可替代常规水泥进行施工，或作为原料进一步生产混凝土，应用前景广泛。
20、3. 本发明的水硬性胶凝材料的原料均为冶金固废，生产成本低，用于替代常规水泥施工或作为原料制备混凝土可显著降低材料成本，经济效益高。
1.一种利用冶金固废的水硬性胶凝材料，其特征在于，以重量份计，原料包括28-32份钢渣尾渣，48-52份矿渣，13-17份脱硫石膏，3-7份粉煤灰，共100份；
2.如权利要求1所述的水硬性胶凝材料，其特征在于，钢渣尾渣中的磁性铁含量≤3wt.%，粒度≤25mm。
3. 如权利要求1所述的水硬性胶凝材料，其特征在于，水硬性胶凝材料具有水硬性，按照gb/t 17671-2021《水泥胶砂强度检验方法》、gb/t 1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》对水硬性胶凝材料进行检测，测得初凝时间为150-200min，终凝时间为240-260min，3天抗压强度为16-20mpa，28天抗压强度为40-60mpa；使用雷氏夹法检测水硬性胶凝材料的安定性，数值≤1mm。
4.一种如权利要求1所述的水硬性胶凝材料的生产方法，其特征在于，步骤包括：
5.如权利要求4所述的生产方法，其特征在于，步骤（2）使用立式磨机进行磨粉，使用选粉机进行选粉；磨盘直径为4-6m，投料量为100-150t/h，选粉机转速为1200-1500r/min。
6.如权利要求4所述的生产方法，其特征在于，步骤（2）制得的水硬性胶凝材料的比表面积≥480m2/kg。
7.一种如权利要求1所述的水硬性胶凝材料的应用，其特征在于，将水硬性胶凝材料、砂、石子、水与外加剂混合配置为混凝土材料，浇筑于所需位置。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，混凝土材料的原料包括420-500份水硬性胶凝材料，800-900份砂，950-1050份石子，150-200份水，10-20份外加剂。
9.如权利要求7所述的应用，其特征在于，外加剂包括减水剂、防冻剂、引气剂、阻锈剂、缓凝剂、早强剂中的一种或多种。