CN113200698A

CN113200698A - 一种固废基胶凝材料早强助剂的制备方法

Info

Publication number: CN113200698A
Application number: CN202110566305.9A
Authority: CN
Inventors: 张玉婷; 赵风清; 郑琪; 潘仕文; 李配欣; 胡倩倩; 陈兰菊; 张志国; 范小响
Original assignee: Hebei University of Science and Technology
Current assignee: Hebei University of Science and Technology
Priority date: 2021-05-24
Filing date: 2021-05-24
Publication date: 2021-08-03

Abstract

本发明提供了一种利用工业废渣制备胶凝材料早强助剂的方法，具体为：将脱硫石膏在600℃～700℃下煅烧得到无水脱硫石膏，再与二水脱硫石膏混合得到混合脱硫石膏；将矿渣、垃圾焚烧飞灰、精炼渣、混合脱硫石膏、铝酸钙水泥、水等物料混合后，加热反应，然后干燥、粉磨制成早强助剂。本发明的早强助剂能够提高固废基胶凝材料的早期强度，具有成本低、绿色环保等特点，为工业废渣协同利用和协同开拓了新途径。

Description

一种固废基胶凝材料早强助剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种利用钢铁渣为主要原料制备固废基胶凝材料早强助剂的方法。

背景技术

钢铁渣是钢铁生产过程中产生的副产物，我国作为钢铁大国每年都会产生大量废渣，不仅会占用土地、污染环境，还会造成资源的浪费，因此提高钢铁渣的利用率不仅解决了环境问题也实现了资源的最大化利用。

钢铁渣富含硅酸二钙、硅酸三钙等矿物，具一定的胶凝性能，可以用于生产胶凝材料，并具有低碳环保利废优势，近年来以钢铁渣为主要原料制备胶凝材料在众多领域替代水泥显示出巨大潜力。但是由于钢铁渣的活性较差，制备的胶凝材料早强性低，影响应用。为此，如何改善固废基胶凝材料的早强性能成为当前研究的热点。

钢铁渣在碱性环境下与石膏水热反应会生成胶凝材料强度主要来源的水化产物钙矾石等复盐，加入垃圾焚烧飞灰、铝酸钙水泥等有助于强化该过程。产品加入到废渣基胶凝材料中可以定向诱导和强化体系水化硬化过程的进行，优化水化产物，提高体系早期强度。

本发明以高炉矿渣、精炼渣、垃圾焚烧飞灰和煅烧脱硫石膏为主要原料，加热反应制备早强助剂，提高固废基胶凝材料早期强度，实现了废渣的增值利用。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种固废基胶凝材料早强助剂的制备方法，能够提高矿渣基胶凝材料的早期强度。

一种固废基胶凝材料早强助剂的制备方法，具体方法如下：

1）将脱硫石膏在600℃～700℃煅烧1h得到无水脱硫石膏；

2）将无水脱硫石膏和二水脱硫石膏混合得到混合脱硫石膏；

3）将矿渣、垃圾焚烧飞灰、混合脱硫石膏、铝酸钙水泥、精炼渣与加水混合后，常温放置48h，然后在70℃～80℃反应24h，干燥、粉磨制成早强助剂。

所述步骤2）中，无水脱硫石膏占混合脱硫石膏重量的30%～70%。

所述步骤3）中，矿渣、精炼渣的比表面积为350 m²/kg～500m²/kg。

进一步地，所述早强助剂物料配比为，矿渣80%～90%、垃圾焚烧飞灰1%～5%、混合脱硫石膏6%～10%、铝酸钙水泥2%～5%、精炼渣2%～5%，加水量为固体物料重量的30%～40%。

所述垃圾焚烧飞灰为垃圾焚烧过程中产生，其组成主要为CaO 16%～36%、SiO₂5%～20%、Al₂O₃1%～13%、MgO 1%～4%、K₂O 0.5%～8%、Na₂O 1%～4%、Fe₂O₃1%～4%、无机氯化物和硫酸盐等。

进一步地，所述早强助剂的比表面积为350 m²/kg～500m²/kg。

所述精炼渣为烧结型精炼渣。

所述矿渣为水淬粒化高炉矿渣。

所述早强助剂可与钢渣、矿渣、钡渣、改性脱硫石膏、铝酸钙水泥、元明粉等物料混合制成胶凝材料，能够提高固废基胶凝材料的早期强度和后期强度。

本发明的积极有益效果：本发明利用矿渣、垃圾焚烧飞灰、混合脱硫石膏、铝酸盐水泥、精炼渣反应生成的复合水化产物作为早强助剂，能够对固废基胶凝材料水化过程起到良好的诱导和激发作用，提高固废基胶凝材料的早期强度和后期强度，本发明实现了多固废的协同利用，对于推进固废基胶凝材料的应用，助力碳达峰碳中和具有重要意义。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的实施例按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》进行。实施例所用矿渣比表面积为436 m²/kg、精炼渣比表面积为442 m²/kg、钢渣比表面积为447 m²/kg、钡渣比表面积为458m²/kg、早强助剂比表面积为446 m²/kg。

对照例（未掺加早强助剂）

将27.3%钢渣、48%份矿渣、10%钡渣、11%改性脱硫石膏、3%铝酸钙水泥、0.7%元明粉混合制成胶凝材料，加42%水（外加0.3份减水剂）搅拌制成水泥胶砂试件，养护至龄期后进行强度测试。

实施例一

1）将脱硫石膏在700℃煅烧1h得到无水脱硫石膏；

2）无水脱硫石膏占混合脱硫石膏重量的30%；

3）将85%矿渣、垃圾焚烧飞灰5%、7%混合脱硫石膏、5%铝酸钙水泥、3%精炼渣和35%水混合，常温放置48h，然后在70～80℃反应24h，干燥、粉磨制成早强助剂；

4）用1%的早强助剂代替对照例中1%的钢渣，制成水泥胶砂试件，养护至龄期后进行强度测试。

实施例二

1）将脱硫石膏在600℃煅烧1h得到无水脱硫石膏；

2）无水脱硫石膏占混合脱硫石膏重量的45%；

3）将90%矿渣、2%垃圾焚烧飞灰、6%混合脱硫石膏、2%铝酸钙水泥、2%精炼渣和35%水混合，常温放置48h，然后在70～80℃反应24h，干燥、粉磨制成早强助剂；

4）用2%的早强助剂代替对照例中2%的钢渣，制成水泥胶砂试件，养护至龄期后进行强度测试。

实施例三

1）将脱硫石膏在650℃煅烧1h得到无水脱硫石膏；

2）无水脱硫石膏占混合脱硫石膏重量的30%～70%；

3）将82%矿渣、4%垃圾焚烧飞灰、10%混合脱硫石膏、3%铝酸钙水泥、5%精炼渣和35%水混合，常温放置48h，然后在70～80℃反应24h，干燥、粉磨制成早强助剂；

4）用3%的早强助剂代替对照例中3%的钢渣，制成水泥胶砂试件，养护至龄期后进行强度测试。

实施例四

1）将脱硫石膏在650℃煅烧1h得到无水脱硫石膏；

2）无水脱硫石膏占混合脱硫石膏重量的70%；

3）将84%矿渣、1%垃圾焚烧飞灰、9%混合脱硫石膏、4%铝酸钙水泥、3%精炼渣和35%水混合，常温放置48h，然后在70～80℃反应24h，干燥、粉磨制成早强助剂；

4）用4%的早强助剂代替对照例中4%的钢渣，制成水泥胶砂试件，养护至龄期后进行强度测试。

以上实施例说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。

Claims

1.一种固废基胶凝材料早强助剂的制备方法，具体方法如下：

1）将脱硫石膏在600℃～700℃煅烧1h得到无水脱硫石膏；

2）将无水脱硫石膏和二水脱硫石膏混合得到混合脱硫石膏；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2）中，所述无水脱硫石膏占所述混合脱硫石膏重量的30%～70%。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述早强助剂物料配比为，矿渣80%～90%、垃圾焚烧飞灰1%～5%、混合脱硫石膏6%～10%、铝酸钙水泥2%～5%、精炼渣2%～5%。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3）中，所述矿渣、精炼渣的比表面积为350 m²/kg～500m²/kg。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述垃圾焚烧飞灰为垃圾焚烧过程中产生，其组成主要为CaO 16%～36%、SiO₂5%～20%、Al₂O₃1%～13%、MgO 1%～4%、K₂O 0.5%～8%、Na₂O 1%～4%、Fe₂O₃1%～4%、无机氯化物和硫酸盐等。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述早强助剂的比表面积为350 m²/kg～500m²/kg。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述精炼渣为烧结型精炼渣。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述矿渣为水淬粒化高炉矿渣。