一种大掺量钢渣粉制备的蒸压砖及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用铁尾矿和钢渣粉制备的蒸压砖及其制备方法，该方法采用加 入抑制剂和砖坯预养护的方法消除钢渣引起的安定性问题，利用钢渣制备出合格的蒸压 砖。
【背景技术】
[0002] 我国是矿业和钢铁大国，尾矿和钢渣的排放量巨大。2014年我国粗钢产量7. 17亿 吨，产生钢渣1亿吨，尾矿堆积总量已达80亿吨；受到利用技术的制约，这两种大宗固体废 弃物的利用率都较低。大量的铁尾矿和钢渣的堆积，容易造成大气、土壤和地下水污染，弓丨 起生态破坏，甚至造成严重的地质灾害。
[0003] 经过多年的研宄，我国在尾矿、钢渣的资源化利用方面取得了一些进展。在制建筑 材料方面。发明专利101725206A提供了一种利用尾矿制蒸压砖的技术，初步解决了大掺量 尾矿蒸压砖的生产技术问题。发明专利103693919A采用"湿法混磨-化学激发-余热处 理"的复合方法，解决了传统方案存在的钢渣安定性问题。但钢渣与尾矿混合湿磨加重了粉 磨任务，余热处理延长了生产周期，能耗同样较高。发明专利103524058A采用在磨细钢渣 粉中加入化学激发剂再经低温湿热养护的方法，解决钢渣安定性问题。但在养护钢渣粉的 过程中，造成胶凝活性浪费，损失了蒸压砖的部分强度。发明专利CN103539417A提供了一 种利用铁尾矿、钢渣制蒸压砖的方法，是在钢渣粉中掺加消解剂和水先对钢渣粉进行湿热 处理制成改性钢渣粉，再用改性钢渣粉制蒸压砖。但是该方法工序较复杂，在钢渣粉改性的 过程中，造成其胶凝活性的损失。
[0004] 针对上述问题，本发明通过在砖坯中掺加抑制剂和对砖坯预养护相结合的方法制 备蒸压砖，即在砖坯的预养护过程中实现对钢渣的安定性处理。本发明简化了生产工艺，充 分利用了水泥、钢渣的胶凝活性，提高了产品性能，降低了劳动强度和生产成本。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种利用铁尾矿和钢渣粉制备的蒸压砖，还提供了一种该蒸压砖的 制备方法。本发明有效地解决了因钢渣的使用而带来的蒸压砖体积安定性不良的问题，实 现了对钢渣、尾矿的资源化利用。
[0006] 本发明所涉及的蒸压砖按重量比其配比为：铁尾矿22. 4~67. 9%、钢渣粉20~ 55%、水泥5~7%、碎石7~15%、抑制剂0. 1~0. 6%，水料比0. 08~0. 11 ;所述的抑制剂为 羟基羧酸盐。
[0007] 进一步的，所述的抑制剂，为柠檬酸钠、酒石酸钠、酒石酸钾钠、葡萄糖酸钠、苹果 酸钠、羟基乙酸钠中的任意一种。
[0008] 进一步的，所述的钢渣粉，其游离氧化钙含量为1~8%、游离氧化镁含量< 2%，比 表面积为400~650m2/kg。
[0009] 进一步的，所述的水泥，为《通用水泥》GB175-2007中的任意一种。
[0010] 进一步的，所述的铁尾矿，其二氧化硅含量为50~65%，最大粒径< 2mm。
[0011] 进一步的，所述的碎石，其粒径< 10mm。
[0012] 本发明所述的蒸压砖的制备方法包括以下步骤： 步骤一：将22. 4~67. 9%的铁尾矿、20~55%的钢渣粉、5~7%的水泥、7~15%的碎 石、0. 1~0. 6%的抑制剂和水按比例混合均匀后压制（成型压力20MPa)成砖坯，水料比为 0· 08 ~0· 11 ; 步骤二：将上述步骤一中的砖坯在50~90°C湿热条件下预养护1~24小时； 步骤三：将上述步骤二中预养护后的砖坯经蒸压工序制成蒸压砖。
[0013] 进一步的，所述步骤二中的预养护过程可以在蒸压釜或养护窑中进行。
[0014] 进一步的，所述步骤三中的蒸压工序的蒸压制度为：升温1.5~2小时、180°C恒温 4~7小时、降温2小时。
[0015] 在所述步骤二中的湿热预养护过程中，砖坯中的水化抑制剂与钙离子结合生成络 合物，抑制了水泥和钢渣中的C 2S、C3S活性成分水化生成水化硅酸钙产物（C-S-H)的进程， 使更多的C2S、C 3S等活性成分在后续蒸压过程中水化生成托贝莫来石等水化产物，这使得 水泥和钢渣中的胶凝活性得到了充分的利用，有利于产品性能的提高。在预养护过程中，砖 坯中的水泥和钢渣中的活性成分水化程度较低，产生的水化产物较少，砖坯还具有一定的 塑性。另外，该湿热养护过程会使砖坯中的游离氧化钙快速水化生成氢氧化钙，使砖坯内局 部产生体积膨胀，这种局部的体积膨胀一部分填充了砖坯中的孔隙使砖坯的密实度提高， 另一部分被砖坯的塑性所吸收，使得砖坯不会因这种局部的体积膨胀而产生开裂。因此，本 发明的利用大掺量钢渣粉制备的蒸压砖及其制备方法，由于游离氧化钙已经在预养护过程 中提前水化，消除了砖坯在蒸压过程中出现开裂的隐患。
[0016] 本发明的有益效果 本发明通过抑制剂的使用以及对砖坯的预养护，消除了由钢渣引起的蒸压砖安定性不 良的问题，解决了以大掺量钢渣为原料的蒸压砖在生产过程中出现开裂的问题。本发明还 简化了蒸压砖的生产工艺，充分利用了水泥和钢渣的胶凝活性，提高了产品性能，降低了劳 动强度和生产成本。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合实施例对本发明作详细说明，蒸压砖的测试参照《砌墙砖试验方法》GB/T 2542-2012。
[0018] 实施例一 将62. 6%的铁尾矿、20%的钢渣粉、7%的42. 5#矿渣硅酸盐水泥、10%碎石、0. 6%的柠檬 酸钠和水称量后送入搅拌机，搅拌成均匀物料后用制砖机压制（成型压力20MPa)成砖坯。水 料比为0. 08 ;钢渣粉的比表面积为623m2/kg，其中游离氧化钙含量为7. 58,游离氧化镁为 0. 37% ;铁尾矿的二氧化硅含量为63. 84%，最大粒径< 2mm。
[0019] 将上述砖坯，在50°C湿热养护24小时，然后，按升温1. 5小时、180°C恒温4小时、 降温2小时的蒸压制度制成蒸压砖，测试结果见表1。
[0020] 实施例二 将55. 5%的铁尾矿、30%的钢渣粉、7%的42. 5#复合硅酸盐水泥、7%碎石、0. 5%的酒石 酸钠和水称量后送入搅拌机，搅拌成均匀物料后用制砖机压制（成型压力20MPa)成砖坯。水 料比为0. 09 ;钢渣粉的比表面积为575m2/kg，其中游离氧化钙含量为5. 52,游离氧化镁为 1. 72% ;铁尾矿的二氧化硅含量为63. 84%，最大粒径< 2mm。
[0021] 将上述砖坯，在70°C湿热养护6小时，然后，按升温1. 5小时、180°C恒温5小时、降 温2小时的蒸压制度制成蒸压砖，测试结果见表1。
[0022] 实施例三 将41. 4%的铁尾矿、40%的钢渣粉、6%的42. 5#粉煤灰硅酸盐水泥、12%碎石、0. 6%的葡 萄糖酸钠和水称量后送入搅拌机，搅拌成均匀物料后用制砖机压制（成型压力20MPa)成砖 坯。水料比为0. 09 ;钢渣粉的比表面积为428m2/kg，其中游离氧化钙含量为1. 63,游离氧化 镁为1. 82% ;铁尾矿的二氧化硅含量为57. 16%，最大粒径< 2mm。
[0023] 将上述砖坯，在60°C湿热养护12小时，然后，按升温2小时、180°C恒温6小时、降 温2小时的蒸压制度制成蒸压砖，测试结果见表1。
[0024] 实施例四 将29. 7%的铁尾矿、50%的钢渣粉、6%的42. 5#矿渣硅酸盐水泥、14%碎石、0. 3%的苹果 酸钠和水称量后送入搅拌机，搅拌成均匀物料后用制砖机压制（成型压力20MPa)成砖坯。水 料比为0. 10 ;钢渣粉的比表面积为487m2/kg，其中游离氧化钙含量为3. 84,游离氧化镁为 0. 76% ;铁尾矿的二氧化硅含量为51. 62%，最大粒径< 2mm。
[0025] 将上述砖坯，在90°C湿热养护1小时，然后，按升温2小时、180°C恒温7小时、降温 2小时的蒸压制度制成蒸压砖，测试结果见表1。
[0026] 实施例五 将24. 9%的铁尾矿、55%的钢渣粉、5%的42. 5#普通硅酸盐水泥、15%碎石、0. 1%的羟基 乙酸钠和水称量后送入搅拌机，搅拌成均匀物料后用制砖机压制（成型压力20MPa)成砖坯。 水料比为0. 11 ;钢渣粉的比表面积为533m2/kg，其中游离氧化钙含量为2. 87,游离氧化镁 为0. 94% ;铁尾矿的二氧化硅含量为51. 62%，最大粒径< 2mm。
[0027] 将上述砖坯，在80°C湿热养护2小时，然后，按升温2小时、180°C恒温7小时、降温 2小时的蒸压制度制成蒸压砖，测试结果见表1。
[0028] 表1蒸压砖测试结果
注：表1中的对比一、对比二是与实施例的对比试验数据。
[0029] (1)对比一：除了砖坯未进行预养护外，原材料、配比、制砖工艺、蒸压制度等均与 实施例一相同。与实施例一相比，对比一说明砖坯如不进行预养护，在蒸压时存在体积安定 性问题。
[0030] (2)对比二：除了砖坯中未掺加抑制剂外，其它原材料的配比、制砖工艺、预养护制 度、蒸压制度等均与实施例四相同。与对比二相比，实施例四说明砖坯中的抑制剂能够抑制 钢渣和水泥中的C2S、C 3S等活性组分在预养护过程的水化，使其中更多的活性组分在蒸压 过程中的水化，使蒸压水化产物增多，这在宏观上表现为强度的提高。
【主权项】
1. 一种蒸压砖，其特征在于：按重量比其配比为，铁尾矿22. 4~67. 9%、钢渣粉20~ 55%、水泥5~7%、碎石7~15%、抑制剂0. 1~0. 6%，水料比0. 08~0. 11 ;所述的抑制剂为 羟基羧酸盐。2. 根据权利要求1所述的蒸压砖，其特征在于：所述的抑制剂，为柠檬酸钠、酒石酸钠、 酒石酸钾钠、葡萄糖酸钠、苹果酸钠、羟基乙酸钠中的任意一种。3. 根据权利要求1所述的蒸压砖，其特征在于：所述的钢渣粉，其游离氧化钙含量为 1~8%、游离氧化镁含量< 2%，比表面积为400~650m2/kg。4. 根据权利要求1所述的蒸压砖，其特征在于：所述的水泥，为《通用水泥》GB175-2007 中的任意一种。5. 根据权利要求1所述的蒸压砖，其特征在于：所述的铁尾矿，其二氧化硅含量为 50~65%，最大粒径< 2_。6. 根据权利要求1至5中任意一项权利要求所述的蒸压砖，其特征在于：所述的碎石， 其粒径< 10mm。7. -种制备权利要求1所述的蒸压砖的制备方法，其特征在于：包括以下步骤， 步骤一：将22. 4~67. 9%的铁尾矿、20~55%的钢渣粉、5~7%的水泥、7~15%的碎 石、0. 1~0. 6%的抑制剂和水按比例混合均匀后压制成砖还，水料比为0. 08~0. 11 ; 步骤二：将上述步骤一中的砖坯在50~90°C湿热条件下预养护1~24小时； 步骤三：将上述步骤二中预养护后的砖坯经蒸压工序制成蒸压砖。8. 根据权利要求7所述的蒸压砖的制备方法，其特征在于：所述步骤三中的蒸压工序 的蒸压制度为：升温1. 5~2小时、180°C恒温4~7小时、降温2小时。
【专利摘要】利用钢渣粉、铁尾矿制备蒸压砖，按重量比其配比为，铁尾矿22.4～67.9%、钢渣粉20～55%、水泥5～7%、碎石7～15%、羟基羧酸盐抑制剂0.1～0.6%，水料比0.08～0.11。在抑制剂的作用下对砖坯进行预养护，消除了由钢渣引起的蒸压砖安定性不良的问题，解决了以大掺量钢渣为原料的蒸压砖在生产过程中出现开裂的问题。本发明还简化了蒸压砖的生产工艺，充分利用了水泥、钢渣的胶凝活性，提高了产品性能，降低了劳动强度和生产成本。
【IPC分类】C04B28/00, C04B18/12, C04B18/14
【公开号】CN104909634
【申请号】CN201510303895
【发明人】赵风清, 李鹏冠, 孙英雷, 李配欣, 刘少杰, 刘洪杰, 陈蜜蜜, 樊铁林, 曹素改
【申请人】河北科技大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月4日