一種低活性酸性水淬渣制備的充填凝膠材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種采礦用充填凝膠材料，具體涉及一種低活性酸性水淬渣制備的充 填凝膠材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 高爐水淬渣是熔融的高爐渣經(jīng)水淬急冷后產(chǎn)生的一種具有潛在活性的粒狀固體 廢棄物。水淬渣的主要化學(xué)成分是CaO、Si0 2、A1203、FeO、MgO,其含量達(dá)到水淬渣的95%以 上。一般情況下，CaO和Al 2O3含量高，SiO2含量低，水淬渣的活性越好，質(zhì)量越高。通常采 用水淬渣的質(zhì)量系數(shù)f、堿度系數(shù)M 0和活性系數(shù)Ma 3個(gè)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)水淬渣的質(zhì)量。當(dāng)水 淬渣堿性系數(shù)M/l. 0時(shí)為酸性渣，質(zhì)量系數(shù)I. 2〈M〈1. 6屬于低質(zhì)量礦渣，活性系數(shù)Ma〈0. 3 屬于低活性礦渣。
[0003] 由于鋼鐵廠的冶煉工藝及其原材料的不同，水淬渣的化學(xué)成分、活性系數(shù)與質(zhì)量 系數(shù)也不同，甚至存在較大差異。我國(guó)很多鋼鐵廠的水淬渣為質(zhì)量不高的低活性酸性渣，例 如我國(guó)酒鋼、寶鋼、內(nèi)江、曲靖等水淬渣均為酸性渣；酒鋼、曲靖、內(nèi)江和江蘇等水淬渣質(zhì)量 系數(shù)均小于1. 6,屬于低質(zhì)量的水淬渣。酒鋼礦渣的活性系數(shù)僅為0. 29,為典型的低活性、 低質(zhì)量的酸性水淬渣。
[0004] 目前對(duì)質(zhì)量系數(shù)大于1. 6的高活性堿性礦渣的開發(fā)利用已經(jīng)取得成功，并且已經(jīng) 廣泛應(yīng)用于水泥摻合料以及制備礦用充填膠凝材料。但對(duì)于低活性、低質(zhì)量的酸性渣應(yīng)用 目前仍存在問題，尤其利用低活性、低質(zhì)量的酸性渣制備充填膠凝材料目前尚無(wú)成功案例。 因此，在當(dāng)前節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)的形勢(shì)下，開發(fā)利用低質(zhì)量酸性礦渣制備礦用充填膠凝 材料，由此替代水泥用于充填法采礦，對(duì)固體廢棄物資源化利用具有重要的實(shí)際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種低活性酸性水淬渣制備的充填凝 膠材料，使用本發(fā)明的充填膠凝材料制備的充填砂漿流動(dòng)性好，充填體強(qiáng)度高，制備成本 低。
[0006] 上述目的是通過下述方案實(shí)現(xiàn)的： 一種低活性酸性水淬渣制備的充填凝膠材料，其特征在于，該充填凝膠材料以重量百 分比計(jì)包括：16 %-18 %電廠煙氣脫硫石膏、4%-6 %生石灰、1% -3%工業(yè)芒硝、1% - 2%亞 硫酸鈉和71 %-78 %水淬渣。
[0007] 根據(jù)上述的充填凝膠材料，其特征在于，所述電廠煙氣脫硫石膏中SO3重量百分含 量大于 37%，粒度分布為：d1(l= 13.35-15·46μπκ d5(l= 38.3-40·01μπι、d9(l= 72.68- 80. 25 μ m，dav= 42. 17-44. 19 μ m，比表面積為 2326. 46-2435. 96cm 2/cm3。
[0008] 根據(jù)上述的充填凝膠材料，其特征在于，所述生石灰中CaO重量百分含量大于 71%，粒度分布為：d 10= 3. 97-5. 06 μ m> d 50= 8. 06-13. 68 μ m、d 90= 22. 19-42. 21 μ m, dav= 11. 09-24. 55 μ m，比表面積 5720. 68-8377. 99cm 2/cm3。
[0009] 根據(jù)上述的充填凝膠材料，其特征在于，所述水淬渣的粒度分布為：d1(l= 3. 65- 4. 48 μ m、d50= 7. 26-12. 13 μ m、d 90= 29. 99-61. 68 μ m, d av= 12. 26-24. 31 μ m ;水淬禮： 的堿性系數(shù)M/l. 0,質(zhì)量系數(shù)I. 2〈Μ〈1. 6,活性系數(shù)Ma〈0. 3。
[0010] 本發(fā)明的有益效果： 本發(fā)明以電廠煙氣脫硫石膏、生石灰和作為復(fù)合激發(fā)劑，采用芒硝和亞硫酸鈉作為外 加劑，對(duì)具有潛在活性的低活性酸性水淬渣進(jìn)行激發(fā)，從而產(chǎn)生水化膠凝作用，在水化反映 過程中結(jié)石硬化，形成具有強(qiáng)度較高的膠結(jié)充填體。本發(fā)明的激發(fā)劑材料主要為電廠廢棄 的脫硫石膏，材料來(lái)源廣，價(jià)格低，無(wú)需粉磨加工，成本較低；水淬渣是煉鐵廢棄物，來(lái)源廣， 成本低，易于粉磨。使用本發(fā)明的充填膠凝材料制備的充填砂漿流動(dòng)性好，充填體強(qiáng)度高， 在相同配比條件下，與32. 5#普通硅酸鹽水泥具有相同的充填體強(qiáng)度，而材料成本只是普 通硅酸鹽水泥的80%~90%。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 本發(fā)明的充填膠凝材料適用于大粒徑的充填骨料，其粒度分布為d1(l= 0.25- 0· 33mm、d30= 0· 96 -L 25mm、d 50= 3. I -3. 9mm、d 90= 4· 6 -5. 7mm, d av= 5. 55 -6. 31mm〇
[0012] 本發(fā)明的一種低活性酸性水淬渣制備的充填凝膠材料以重量百分比計(jì)包括： 16% -18%電廠煙氣脫硫石膏、4 % - 6 %生石灰、1% - 3%工業(yè)芒硝、1% - 2%亞硫酸鈉和 71 %-78%水淬渣。水淬渣為低活性酸性水淬渣，其堿性系數(shù)M/1. 0,質(zhì)量系數(shù)I. 2〈M〈1. 6， 活性系數(shù)仏〈0· 3,粒度分布為：d1Q= 3. 65-4. 48ym、d5Q= 7. 26 -12. 13ym、d9Q= 29. 99- 61. 68 μ m，dav= 12. 26- 24. 31 μ m。電廠煙氣脫硫石膏中SO3重量百分含量大于37%，粒度 分布為：d10= 13. 35-15. 46 μ m> d 50= 38. 3-40. 01 μ m、d 90= 72. 68-80. 25 μ m, d av= 42. 17-44. 19 μ m，比表面積為2326. 46-2435. 96cm2/cm3。生石灰中CaO重量百分含量大于 71%，粒度分布為：d 10= 3. 97-5. 06 μ m> d 50= 8. 06-13. 68 μ m、d 90= 22. 19-42. 21 μ m, dav= 11. 09-24. 55 μ m，比表面積 5720. 68-8377. 99cm 2/cm3。
[0013] 水淬渣的堿性系數(shù)、質(zhì)量系數(shù)和活性系數(shù)的計(jì)算方法如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種低活性酸性水淬渣制備的充填凝膠材料，其特征在于，該充填凝膠材料以重量 百分比計(jì)包括：16%-18%電廠煙氣脫硫石膏、4%-6%生石灰、1% - 3%工業(yè)芒硝、1% - 2% 亞硫酸鈉和71 %-78 %水淬渣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的充填凝膠材料，其特征在于，所述電廠煙氣脫硫石膏中SO3重 量百分含量大于37%，粒度分布為：(1 1(|= 13.35-15.46 4 111、（15(|= 38.3-40.01 4 111、（19(| = 72. 68-80. 25 μ m，dav= 42. 17-44. 19 μ m，比表面積為 2326. 46-2435. 96cm 2/cm3。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的充填凝膠材料，其特征在于，所述生石灰中CaO重量百分 含量大于 71%，粒度分布為：d1(l= 3. 97-5. 06 μ m、d 5。= 8. 06-13. 68 μ m、d 9。= 22. 19- 42. 21 μ m，dav= 11. 09-24. 55 μ m，比表面積 5720. 68-8377. 99cm 2/cm3。
4. 根據(jù)權(quán)利要求I所述的充填凝膠材料，其特征在于，所述水淬渣的粒度分布為：d 1(l = 3. 65 -4· 48 μ m、d50= 7· 26 -12. 13 μ m、d 90= 29. 99-61. 68 μ m, d av= 12. 26-24. 31 μ m ； 水淬渣的堿性系數(shù)Μ/1. 0,質(zhì)量系數(shù)1. 2〈Μ〈1. 6,活性系數(shù)仏〈0. 3。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低活性酸性水淬渣制備的充填凝膠材料，該充填凝膠材料以重量百分比計(jì)包括：16％—18％電廠煙氣脫硫石膏、4％—6％生石灰、1%—3%工業(yè)芒硝、1%—2%亞硫酸鈉和71％—78％水淬渣，其中水淬渣的堿性系數(shù)M0<1.0，質(zhì)量系數(shù)1.2<M<1.6，活性系數(shù)Ma<0.3。使用本發(fā)明的充填膠凝材料制備的充填砂漿流動(dòng)性好，充填體強(qiáng)度高，在相同配比條件下，與32.5#普通硅酸鹽水泥具有相同的充填體強(qiáng)度，而材料成本只是普通硅酸鹽水泥的80%~90%。
【IPC分類】C04B7-21
【公開號(hào)】CN104609749
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410810083
【發(fā)明人】楊志強(qiáng), 高謙, 把多恒, 王永定, 肖柏林, 侯春
【申請(qǐng)人】金川集團(tuán)股份有限公司, 北京科技大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年12月24日