[發明專利]用于對鋼渣進行高溫活化處理的性能調節材料及其應用

有效

• 申請號: 200910039605.0
• 申請日: 2009-05-19
• 公開（公告）號: CN101560578A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 余其俊;李建新;韋江雄;趙三銀;趙旭光;殷素紅;鐘根;宮晨琛
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C21B3/06
• 分類號: C21B3/06;C22B1/244
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及鋼渣膠凝性技術領域，具體涉及用于對鋼渣進行高溫活化處理的性能調節材料及其應用。

背景技術

鋼渣作為煉鋼時的廢渣，一般為粗鋼產量的20％左右。近年來，隨著我國鋼鐵工業的快速發展，鋼渣的堆積量逐年增長，不僅占用了大量的土地，也造成了嚴重的環境污染。轉爐鋼渣的礦物組成主要為硅酸三鈣、硅酸二鈣、鐵酸鈣、氧化鐵、游離鈣和RO相等，其中硅酸鹽礦物為膠凝活性礦物，因此，鋼渣在用作水泥混合材或混凝土摻合料等方面具備具有良好的利用潛力。但是，由于鋼渣中的礦相存在：(1)C₃S中固溶有鐵、硫等；(2)C₂S中固溶有磷且部分C₂S以低活性的γ-C₂S形態存在；(3)鐵鋁酸鹽中鋁含量低和(4)晶粒粗大、結構致密等特點，導致水化和膠凝活性差，同時，由于f-CaO、方鎂石(MgO)所致的安定性差等問題，嚴重制約了鋼渣作為輔助性膠凝材料在水泥、混凝土行業的廣泛利用。目前，鋼渣在水泥混凝土工業的利用率僅約10％，其主要利用方式是用作筑路材料、回填料等，只能說是一種低附加值的利用模式。因此，開拓新技術或研發新裝備，改善鋼渣的膠凝活性，既可一定程度上減輕水泥、混凝土工業輔助性膠凝材料不足的壓力和降低水泥、混凝土生產成本，又可為鋼廠減輕環境壓力和產生經濟效益。

就改善鋼渣的物化和膠凝性能，國內外眾多學者開展了大量工作，鋼渣活化是迄今為止的主流性研究工作，主要為：

機械力活化，通過研磨，鋼渣顆粒變小，比表面積增大，粉磨能量中的一部分轉化為新生顆粒的內能和表面能，同時顆粒表面形成易溶于水的非晶態結構，因而鋼渣活性提高。甄廣常等在水泥中摻入30～50％的磨細鋼渣粉，制備了52.5復合硅酸鹽水泥。但是，鋼渣易磨性差，粉磨能耗高，而且通過此方法其膠凝活性的提高也有限。

壓蒸養護，通過壓蒸養護，可促進硅酸鹽礦物、鎂橄欖石、黃長石等惰性或低活性礦物發生水熱反應。Yasumasa?Fukashima提出，壓蒸加速了鋼渣與礦渣混合料的水化，可制備出托貝莫來石含量達20％以上的各種道路建筑材料制品；錢光人、徐光亮等通過采用壓蒸手段加速了低堿度鋼渣的水化速度，制備出了蒸壓強度50MPa以上的石英砂橄欖石類鋼渣膠凝材料。

化學激發，化學激發是通過化學的作用(一般是摻加化學外加劑)加速鋼渣的水化硬化。常用激發劑為石膏、熟料、石灰和堿金屬的硅酸鹽、碳酸鹽氫氧化物等。林宗壽等以Na₂SiO₄+Na₂CO₃活化處理鋼渣、粉煤灰，在摻量達35％時可穩定生產42.5早強型水泥。

以上活化措施均屬于“后端”處理技術，是傳統的方法，主要是建立在利用鋼渣中所含有效或潛在的膠凝組分基礎上，但由于鋼渣在活性方面的先天性不足，性能改善的空間不大，而且每種方法也都存在著一定的局限性，也不具備普適性，對鋼渣在水泥、混凝土行業的大規模應用意義不大。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述不足，提供用于對鋼渣進行高溫活化處理的性能調節材料及其應用。利用所述性能調節材料與熔融鋼渣進行混合，于高溫使兩者發生化學反應，提高轉爐鋼渣的水化與膠凝活性。

本發明的主要內容是利用電爐還原渣和煤渣以及少量的淀粉類聚合物或聚乙烯醇生產鋼渣的性能調節材料，利用高溫使之與鋼渣發生重構反應，提高轉爐鋼渣的活性。重構后鋼渣中游離氧化鈣含量小于2％，重構鋼渣粉比表面積400～500m²/kg時，28d活性指數大于85％。具體技術方案如下：

用于對鋼渣進行高溫活化處理的性能調節材料，由如下組分按重量份數混合制成：

電爐還原渣????????????????50～95

煤渣??????????????????????0～50

淀粉類聚合物或聚乙烯醇????0～5。

上的性能調節材料中，所述電爐還原渣的主要化學組成重量百分比為：SiO₂10～25％、FeO0.1～2％、Al₂O₃1～6％、CaO45～65％、MgO5～10％。

上的性能調節材料中，所述煤渣的主要化學組成重量百分比為：SiO₂55～65％、Fe₂O₃1～6％、Al₂O₃16～23％、CaO1～3％、MgO0～3％。