一種大摻量鋼渣粉制備的蒸壓磚及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用鐵尾礦和鋼渣粉制備的蒸壓磚及其制備方法，該方法采用加 入抑制劑和磚坯預(yù)養(yǎng)護(hù)的方法消除鋼渣引起的安定性問(wèn)題，利用鋼渣制備出合格的蒸壓 磚。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)是礦業(yè)和鋼鐵大國(guó)，尾礦和鋼渣的排放量巨大。2014年我國(guó)粗鋼產(chǎn)量7. 17億 噸，產(chǎn)生鋼渣1億噸，尾礦堆積總量已達(dá)80億噸；受到利用技術(shù)的制約，這兩種大宗固體廢 棄物的利用率都較低。大量的鐵尾礦和鋼渣的堆積，容易造成大氣、土壤和地下水污染，弓丨 起生態(tài)破壞，甚至造成嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害。
[0003] 經(jīng)過(guò)多年的研宄，我國(guó)在尾礦、鋼渣的資源化利用方面取得了一些進(jìn)展。在制建筑 材料方面。發(fā)明專利101725206A提供了一種利用尾礦制蒸壓磚的技術(shù)，初步解決了大摻量 尾礦蒸壓磚的生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)題。發(fā)明專利103693919A采用"濕法混磨-化學(xué)激發(fā)-余熱處 理"的復(fù)合方法，解決了傳統(tǒng)方案存在的鋼渣安定性問(wèn)題。但鋼渣與尾礦混合濕磨加重了粉 磨任務(wù)，余熱處理延長(zhǎng)了生產(chǎn)周期，能耗同樣較高。發(fā)明專利103524058A采用在磨細(xì)鋼渣 粉中加入化學(xué)激發(fā)劑再經(jīng)低溫濕熱養(yǎng)護(hù)的方法，解決鋼渣安定性問(wèn)題。但在養(yǎng)護(hù)鋼渣粉的 過(guò)程中，造成膠凝活性浪費(fèi)，損失了蒸壓磚的部分強(qiáng)度。發(fā)明專利CN103539417A提供了一 種利用鐵尾礦、鋼渣制蒸壓磚的方法，是在鋼渣粉中摻加消解劑和水先對(duì)鋼渣粉進(jìn)行濕熱 處理制成改性鋼渣粉，再用改性鋼渣粉制蒸壓磚。但是該方法工序較復(fù)雜，在鋼渣粉改性的 過(guò)程中，造成其膠凝活性的損失。
[0004] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)在磚坯中摻加抑制劑和對(duì)磚坯預(yù)養(yǎng)護(hù)相結(jié)合的方法制 備蒸壓磚，即在磚坯的預(yù)養(yǎng)護(hù)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼渣的安定性處理。本發(fā)明簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，充 分利用了水泥、鋼渣的膠凝活性，提高了產(chǎn)品性能，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種利用鐵尾礦和鋼渣粉制備的蒸壓磚，還提供了一種該蒸壓磚的 制備方法。本發(fā)明有效地解決了因鋼渣的使用而帶來(lái)的蒸壓磚體積安定性不良的問(wèn)題，實(shí) 現(xiàn)了對(duì)鋼渣、尾礦的資源化利用。
[0006] 本發(fā)明所涉及的蒸壓磚按重量比其配比為：鐵尾礦22. 4~67. 9%、鋼渣粉20~ 55%、水泥5~7%、碎石7~15%、抑制劑0. 1~0. 6%，水料比0. 08~0. 11 ;所述的抑制劑為 羥基羧酸鹽。
[0007] 進(jìn)一步的，所述的抑制劑，為檸檬酸鈉、酒石酸鈉、酒石酸鉀鈉、葡萄糖酸鈉、蘋(píng)果 酸鈉、羥基乙酸鈉中的任意一種。
[0008] 進(jìn)一步的，所述的鋼渣粉，其游離氧化鈣含量為1~8%、游離氧化鎂含量< 2%，比 表面積為400~650m2/kg。
[0009] 進(jìn)一步的，所述的水泥，為《通用水泥》GB175-2007中的任意一種。
[0010] 進(jìn)一步的，所述的鐵尾礦，其二氧化硅含量為50~65%，最大粒徑< 2mm。
[0011] 進(jìn)一步的，所述的碎石，其粒徑< 10mm。
[0012] 本發(fā)明所述的蒸壓磚的制備方法包括以下步驟： 步驟一：將22. 4~67. 9%的鐵尾礦、20~55%的鋼渣粉、5~7%的水泥、7~15%的碎 石、0. 1~0. 6%的抑制劑和水按比例混合均勻后壓制（成型壓力20MPa)成磚坯，水料比為 0· 08 ~0· 11 ; 步驟二：將上述步驟一中的磚坯在50~90°C濕熱條件下預(yù)養(yǎng)護(hù)1~24小時(shí)； 步驟三：將上述步驟二中預(yù)養(yǎng)護(hù)后的磚坯經(jīng)蒸壓工序制成蒸壓磚。
[0013] 進(jìn)一步的，所述步驟二中的預(yù)養(yǎng)護(hù)過(guò)程可以在蒸壓釜或養(yǎng)護(hù)窯中進(jìn)行。
[0014] 進(jìn)一步的，所述步驟三中的蒸壓工序的蒸壓制度為：升溫1.5~2小時(shí)、180°C恒溫 4~7小時(shí)、降溫2小時(shí)。
[0015] 在所述步驟二中的濕熱預(yù)養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，磚坯中的水化抑制劑與鈣離子結(jié)合生成絡(luò) 合物，抑制了水泥和鋼渣中的C 2S、C3S活性成分水化生成水化硅酸鈣產(chǎn)物（C-S-H)的進(jìn)程， 使更多的C2S、C 3S等活性成分在后續(xù)蒸壓過(guò)程中水化生成托貝莫來(lái)石等水化產(chǎn)物，這使得 水泥和鋼渣中的膠凝活性得到了充分的利用，有利于產(chǎn)品性能的提高。在預(yù)養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，磚 坯中的水泥和鋼渣中的活性成分水化程度較低，產(chǎn)生的水化產(chǎn)物較少，磚坯還具有一定的 塑性。另外，該濕熱養(yǎng)護(hù)過(guò)程會(huì)使磚坯中的游離氧化鈣快速水化生成氫氧化鈣，使磚坯內(nèi)局 部產(chǎn)生體積膨脹，這種局部的體積膨脹一部分填充了磚坯中的孔隙使磚坯的密實(shí)度提高， 另一部分被磚坯的塑性所吸收，使得磚坯不會(huì)因這種局部的體積膨脹而產(chǎn)生開(kāi)裂。因此，本 發(fā)明的利用大摻量鋼渣粉制備的蒸壓磚及其制備方法，由于游離氧化鈣已經(jīng)在預(yù)養(yǎng)護(hù)過(guò)程 中提前水化，消除了磚坯在蒸壓過(guò)程中出現(xiàn)開(kāi)裂的隱患。
[0016] 本發(fā)明的有益效果 本發(fā)明通過(guò)抑制劑的使用以及對(duì)磚坯的預(yù)養(yǎng)護(hù)，消除了由鋼渣引起的蒸壓磚安定性不 良的問(wèn)題，解決了以大摻量鋼渣為原料的蒸壓磚在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)開(kāi)裂的問(wèn)題。本發(fā)明還 簡(jiǎn)化了蒸壓磚的生產(chǎn)工藝，充分利用了水泥和鋼渣的膠凝活性，提高了產(chǎn)品性能，降低了勞 動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明，蒸壓磚的測(cè)試參照《砌墻磚試驗(yàn)方法》GB/T 2542-2012。
[0018] 實(shí)施例一 將62. 6%的鐵尾礦、20%的鋼渣粉、7%的42. 5#礦渣硅酸鹽水泥、10%碎石、0. 6%的檸檬 酸鈉和水稱量后送入攪拌機(jī)，攪拌成均勻物料后用制磚機(jī)壓制（成型壓力20MPa)成磚坯。水 料比為0. 08 ;鋼渣粉的比表面積為623m2/kg，其中游離氧化鈣含量為7. 58,游離氧化鎂為 0. 37% ;鐵尾礦的二氧化硅含量為63. 84%，最大粒徑< 2mm。
[0019] 將上述磚坯，在50°C濕熱養(yǎng)護(hù)24小時(shí)，然后，按升溫1. 5小時(shí)、180°C恒溫4小時(shí)、 降溫2小時(shí)的蒸壓制度制成蒸壓磚，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0020] 實(shí)施例二 將55. 5%的鐵尾礦、30%的鋼渣粉、7%的42. 5#復(fù)合硅酸鹽水泥、7%碎石、0. 5%的酒石 酸鈉和水稱量后送入攪拌機(jī)，攪拌成均勻物料后用制磚機(jī)壓制（成型壓力20MPa)成磚坯。水 料比為0. 09 ;鋼渣粉的比表面積為575m2/kg，其中游離氧化鈣含量為5. 52,游離氧化鎂為 1. 72% ;鐵尾礦的二氧化硅含量為63. 84%，最大粒徑< 2mm。
[0021] 將上述磚坯，在70°C濕熱養(yǎng)護(hù)6小時(shí)，然后，按升溫1. 5小時(shí)、180°C恒溫5小時(shí)、降 溫2小時(shí)的蒸壓制度制成蒸壓磚，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0022] 實(shí)施例三 將41. 4%的鐵尾礦、40%的鋼渣粉、6%的42. 5#粉煤灰硅酸鹽水泥、12%碎石、0. 6%的葡 萄糖酸鈉和水稱量后送入攪拌機(jī)，攪拌成均勻物料后用制磚機(jī)壓制（成型壓力20MPa)成磚 坯。水料比為0. 09 ;鋼渣粉的比表面積為428m2/kg，其中游離氧化鈣含量為1. 63,游離氧化 鎂為1. 82% ;鐵尾礦的二氧化硅含量為57. 16%，最大粒徑< 2mm。
[0023] 將上述磚坯，在60°C濕熱養(yǎng)護(hù)12小時(shí)，然后，按升溫2小時(shí)、180°C恒溫6小時(shí)、降 溫2小時(shí)的蒸壓制度制成蒸壓磚，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0024] 實(shí)施例四 將29. 7%的鐵尾礦、50%的鋼渣粉、6%的42. 5#礦渣硅酸鹽水泥、14%碎石、0. 3%的蘋(píng)果 酸鈉和水稱量后送入攪拌機(jī)，攪拌成均勻物料后用制磚機(jī)壓制（成型壓力20MPa)成磚坯。水 料比為0. 10 ;鋼渣粉的比表面積為487m2/kg，其中游離氧化鈣含量為3. 84,游離氧化鎂為 0. 76% ;鐵尾礦的二氧化硅含量為51. 62%，最大粒徑< 2mm。
[0025] 將上述磚坯，在90°C濕熱養(yǎng)護(hù)1小時(shí)，然后，按升溫2小時(shí)、180°C恒溫7小時(shí)、降溫 2小時(shí)的蒸壓制度制成蒸壓磚，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0026] 實(shí)施例五 將24. 9%的鐵尾礦、55%的鋼渣粉、5%的42. 5#普通硅酸鹽水泥、15%碎石、0. 1%的羥基 乙酸鈉和水稱量后送入攪拌機(jī)，攪拌成均勻物料后用制磚機(jī)壓制（成型壓力20MPa)成磚坯。 水料比為0. 11 ;鋼渣粉的比表面積為533m2/kg，其中游離氧化鈣含量為2. 87,游離氧化鎂 為0. 94% ;鐵尾礦的二氧化硅含量為51. 62%，最大粒徑< 2mm。
[0027] 將上述磚坯，在80°C濕熱養(yǎng)護(hù)2小時(shí)，然后，按升溫2小時(shí)、180°C恒溫7小時(shí)、降溫 2小時(shí)的蒸壓制度制成蒸壓磚，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0028] 表1蒸壓磚測(cè)試結(jié)果
注：表1中的對(duì)比一、對(duì)比二是與實(shí)施例的對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0029] (1)對(duì)比一：除了磚坯未進(jìn)行預(yù)養(yǎng)護(hù)外，原材料、配比、制磚工藝、蒸壓制度等均與 實(shí)施例一相同。與實(shí)施例一相比，對(duì)比一說(shuō)明磚坯如不進(jìn)行預(yù)養(yǎng)護(hù)，在蒸壓時(shí)存在體積安定 性問(wèn)題。
[0030] (2)對(duì)比二：除了磚坯中未摻加抑制劑外，其它原材料的配比、制磚工藝、預(yù)養(yǎng)護(hù)制 度、蒸壓制度等均與實(shí)施例四相同。與對(duì)比二相比，實(shí)施例四說(shuō)明磚坯中的抑制劑能夠抑制 鋼渣和水泥中的C2S、C 3S等活性組分在預(yù)養(yǎng)護(hù)過(guò)程的水化，使其中更多的活性組分在蒸壓 過(guò)程中的水化，使蒸壓水化產(chǎn)物增多，這在宏觀上表現(xiàn)為強(qiáng)度的提高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種蒸壓磚，其特征在于：按重量比其配比為，鐵尾礦22. 4~67. 9%、鋼渣粉20~ 55%、水泥5~7%、碎石7~15%、抑制劑0. 1~0. 6%，水料比0. 08~0. 11 ;所述的抑制劑為 羥基羧酸鹽。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸壓磚，其特征在于：所述的抑制劑，為檸檬酸鈉、酒石酸鈉、 酒石酸鉀鈉、葡萄糖酸鈉、蘋(píng)果酸鈉、羥基乙酸鈉中的任意一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸壓磚，其特征在于：所述的鋼渣粉，其游離氧化鈣含量為 1~8%、游離氧化鎂含量< 2%，比表面積為400~650m2/kg。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸壓磚，其特征在于：所述的水泥，為《通用水泥》GB175-2007 中的任意一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸壓磚，其特征在于：所述的鐵尾礦，其二氧化硅含量為 50~65%，最大粒徑< 2_。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的蒸壓磚，其特征在于：所述的碎石， 其粒徑< 10mm。7. -種制備權(quán)利要求1所述的蒸壓磚的制備方法，其特征在于：包括以下步驟， 步驟一：將22. 4~67. 9%的鐵尾礦、20~55%的鋼渣粉、5~7%的水泥、7~15%的碎 石、0. 1~0. 6%的抑制劑和水按比例混合均勻后壓制成磚還，水料比為0. 08~0. 11 ; 步驟二：將上述步驟一中的磚坯在50~90°C濕熱條件下預(yù)養(yǎng)護(hù)1~24小時(shí)； 步驟三：將上述步驟二中預(yù)養(yǎng)護(hù)后的磚坯經(jīng)蒸壓工序制成蒸壓磚。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的蒸壓磚的制備方法，其特征在于：所述步驟三中的蒸壓工序 的蒸壓制度為：升溫1. 5~2小時(shí)、180°C恒溫4~7小時(shí)、降溫2小時(shí)。
【專利摘要】利用鋼渣粉、鐵尾礦制備蒸壓磚，按重量比其配比為，鐵尾礦22.4～67.9%、鋼渣粉20～55%、水泥5～7%、碎石7～15%、羥基羧酸鹽抑制劑0.1～0.6%，水料比0.08～0.11。在抑制劑的作用下對(duì)磚坯進(jìn)行預(yù)養(yǎng)護(hù)，消除了由鋼渣引起的蒸壓磚安定性不良的問(wèn)題，解決了以大摻量鋼渣為原料的蒸壓磚在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)開(kāi)裂的問(wèn)題。本發(fā)明還簡(jiǎn)化了蒸壓磚的生產(chǎn)工藝，充分利用了水泥、鋼渣的膠凝活性，提高了產(chǎn)品性能，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。
【IPC分類】C04B28/00, C04B18/12, C04B18/14
【公開(kāi)號(hào)】CN104909634
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510303895
【發(fā)明人】趙風(fēng)清, 李鵬冠, 孫英雷, 李配欣, 劉少杰, 劉洪杰, 陳蜜蜜, 樊鐵林, 曹素改
【申請(qǐng)人】河北科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月4日