一种钢铁厂固废材料基胶凝材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及固废材料领域，特别涉及一种钢铁厂固废材料基胶凝材料及其制备方法。


背景技术：

2.在钢铁冶炼过程中，会产生大量的钢铁废渣，按来源不同，分为高炉渣(又称为水渣)和钢渣。其中，每生产1t铁产生0.25～0.30t高炉渣，每生产1t钢产生0.15～0.20t钢渣。高炉渣和钢渣的不断积累会造成环境污染和资源浪费。建材行业是提高钢铁渣外循环的有效途径，它既减少了对环境的污染，又增加了建材行业“绿色”含量，对实现低碳经济，节约不可再生资源，促使钢铁企业可持续发展具有十分重要的意义。然而，理论上，将钢铁渣用于建材行业可以实现废弃物的资源化利用，但是在实际应用时，有很多局限和技术障碍需要克服。
3.近些年来，钢渣处理技术不断发展，一批规模化的钢渣深加工生产线建成并运行。但总的来说，钢渣处理技术并未取得实质性进展。大多数钢企对钢渣进行磁选，分选之后将渣钢和磁选粉再进行销售。剩余的尾渣除了少部分卖给水泥厂以外，大部分被堆弃，造成环境污染、土地占用和资源浪费。
4.钢渣是炼钢过程中的副产物，如前文所述，其产生量约为每吨钢100～150kg，物理外观方面钢渣外观形态随着成分和冷却条件的不同而不同。碱性低的钢渣气孔多，呈黑色光泽；碱性高的钢渣呈灰黑色，结构较密实，在高温熔融状态下，进行热闷后的钢渣成粉粒状，自然冷却的钢渣成块状或粒状；化学成分方面钢渣以钙、硅、铁化合物为主，并含有硅酸二钙、硅酸三钙及铁铝酸四钙，使得其具有水硬性，且接近普通硅酸盐水泥熟料组分，但由于钢渣的生成温度过高，并溶入了较多的feo、mgo等杂质使结晶较完善，与水泥中的相同矿物相比活性要低得多并且质地坚硬难破碎。再加上钢渣中含有大量不稳定的游离mgo和游离cao，游离氧化物的不安定性，严重限制钢渣在建材方向的利用。
5.而且，钢渣易磨性差导致能耗大。钢渣中含有较多的铁及铁氧化物，还有部分连续固溶体ro相，这部分物质极其难磨。钢渣中铁含量升高，钢渣的硬度增加，导致其易磨性也下降，这使得钢渣研磨时能耗高且效率低。
6.另外，钢渣早期强度低。钢渣中胶凝组分c3s和c2s的含量少且活性低，经过1650℃高温形成的钢渣矿物结晶粗大，活性胶凝组分外面包裹了大量的玻璃体，而钢渣发生水化反应的前提条件是玻璃体解体，这就导致钢渣的水化速度慢，早期强度低。以上诸多问题导致钢铁厂固废在建材行业的应用中受到了限制。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钢铁厂固废材料基胶凝材料及其制备方法。本发明提供的钢铁厂固废材料基胶凝材料，能够以钢铁厂固废作为主料形成胶凝材料，且所得胶凝材料具有良好的抗压强度。
8.本发明提供了一种钢铁厂固废材料基胶凝材料，由包括以下质量份组分的原料制得：
[0009][0010]
优选的，所述预处理钢渣微粉通过以下制备方法制得：
[0011]
s1、破碎、筛分：
[0012]
对钢渣进行破碎和筛分，得到粒度≤5mm的物料；
[0013]
s2、磁选：
[0014]
对步骤s1所得物料进行磁选除铁，分别得到钢渣尾渣和颗粒钢；
[0015]
s3、湿磨：
[0016]
将所述钢渣尾渣送入强磁性湿式球磨机进行湿磨除铁，得到尾渣泥浆；
[0017]
s4、压滤：
[0018]
对所述尾渣泥浆进行压滤，得到含水率为10％～12％的尾渣滤饼；
[0019]
s5、烘干粉碎：
[0020]
对所述尾渣滤饼进行烘干粉碎，至物料含水率≤1％、粒度为0～1mm，得到预处理钢渣微粉。
[0021]
优选的，所述步骤s2中，所述磁选除铁的磁强为1300～1600gs。
[0022]
优选的，所述步骤s3中湿磨除铁的过程为：将所述钢渣尾渣和水送入强磁性湿式球磨机中，控制球磨机转速为42～50r/min，磁强为15000～20000gs，处理1～2h。
[0023]
优选的，所述步骤s4中，所述压滤在板框式压滤机中进行；所述压滤的压力为1.5～2.0mpa。
[0024]
优选的，所述步骤s1具体包括：
[0025]
将钢渣输送至颚式破碎机进行第一次破碎，得到粒度为0～40mm的破碎料，再送至辊式破碎机进行第二次破碎，得到细粒度破碎料；之后，送入筛分设备进行分离，得到粒度≤5mm的物料；
[0026]
所述细粒度破碎料中，粒度≤5mm的颗粒的质量百分比为≥98％。
[0027]
优选的，所述水渣的粒度为0～0.5mm。
[0028]
优选的，所述熟料为水泥熟料；
[0029]
所述早强剂选自硫酸盐、硫酸复盐、甲酸钙和氯化钙中的一种或多种；
[0030]
所述激发剂选自氧化钙、氢氧化钙和水玻璃中的一种或多种；
[0031]
所述助磨剂选自三乙醇胺和乙二醇中的一种或多种。
[0032]
本发明还提供了一种上述技术方案中所述的钢铁厂固废材料基胶凝材料的制备
方法，包括：
[0033]
将预处理钢渣微粉、水渣、熟料、脱硫石膏、早强剂、激发剂和助磨剂混合球磨，得到胶凝材料。
[0034]
优选的，所述球磨的程度为：使所得胶凝材料的粒度为10～15μm。
[0035]
本发明提供了一种钢铁厂固废材料基胶凝材料，由包括以下质量份组分的原料制得：40～50份预处理钢渣微粉，40～60份水渣，5～10份熟料，10～20份脱硫石膏，1～5份早强剂，5～10份激发剂，15～40份助磨剂。本发明提供的胶凝材料，对钢渣进行一系列预处理得到预处理钢渣微粉，再将其与水渣以一定比例复合，同时配以少量熟料、脱硫石膏以及早强剂、激发剂，得到固废基胶凝材料，所得胶凝材料不仅具有强度高、成本低的特点，还可以有效提高钢铁渣的利用率，完全实现了实现钢铁渣的的资源化综合利用。
[0036]
试验结果表明，本发明提供的钢铁厂固废材料基胶凝材料，能够使材料的3d抗折强度达到4.1mpa以上，28d抗折强度达到9.2mpa以上；3d抗压强度达到20.8mpa以上，28d抗压强度达到47.9mpa以上；力学强度达到425等级。
附图说明
[0037]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0038]
图1为本发明钢渣预处理以及制备胶凝材料的流程图。
具体实施方式
[0039]
本发明提供了一种钢铁厂固废材料基胶凝材料，由包括以下质量份组分的原料制得：
[0040][0041]
高炉渣(即水渣)和钢渣的不断积累会造成环境污染和资源浪费，建材行业是提高钢铁渣外循环的有效途径，它既减少了对环境的污染，又增加了建材行业“绿色”含量，对实现低碳经济，节约不可再生资源，促使钢铁企业可持续发展具有十分重要的意义。但是，固废物与建材常规原料不同，用于建材行业时往往难以达到常规建材原料所能达到的效果，因此，实际上，固废的应用受限、利用率低。而本发明提供的胶凝材料，对钢渣进行一系列预处理得到预处理钢渣微粉，再将其与水渣以一定比例复合，同时配以少量熟料、脱硫石膏以
及早强剂、激发剂，得到固废基胶凝材料，所得胶凝材料不仅具有强度高、成本低的特点，还可以有效提高钢铁渣的利用率，完全实现了实现钢铁渣的的资源化综合利用。
[0042]
关于预处理钢渣微粉：
[0043]
本发明中，所述预处理钢渣微粉优选通过以下制备方法制得：
[0044]
s1、破碎、筛分：
[0045]
对钢渣进行破碎和筛分，得到粒度≤5mm的物料；
[0046]
s2、磁选：
[0047]
对步骤s1所得物料进行磁选除铁，分别得到钢渣尾渣和颗粒钢；
[0048]
s3、湿磨：
[0049]
将所述钢渣尾渣送入强磁性湿式球磨机进行湿磨除铁，得到尾渣泥浆；
[0050]
s4、压滤：
[0051]
对所述尾渣泥浆进行压滤，得到含水率为10％～12％的尾渣滤饼；
[0052]
s5、烘干粉碎：
[0053]
对所述尾渣滤饼进行烘干粉碎，至物料含水率≤1％、粒度为0～1mm，得到预处理钢渣微粉。
[0054]
关于步骤s1：本发明中，首先对未除铁钢渣进行破碎预处理加工。所述破碎优选包括两次破碎，具体的：将钢渣输送至颚式破碎机进行第一次破碎，得到粒度为0～40mm的破碎料，再送至辊式破碎机进行第二次破碎，得到细粒度破碎料。其中，第二破碎的程度为：使所得细粒度破碎料中，粒度≤5mm的颗粒的质量百分比为≥98％，即大部分颗粒的粒度分布为0～5mm。本发明中，经上述破碎处理后进行筛分，具体将第二次破碎后得到的细粒度破碎料送入筛分设备中进行分离，将粒度≤5mm的颗粒筛分出来，从而得到粒度≤5mm的物料。
[0055]
关于步骤s2：本发明中，所述磁选除铁在磁选除铁设备中进行，所述磁选除铁设备优选为振动磁选机。本发明中，所述磁选除铁过程中，优选控制待选钢渣处的磁强为1300～1600gs，具体可为1300gs、1350gs、1400gs、1450gs、1500gs、1550gs、1600gs。本发明中，所述磁选除铁处理的时长优选为0.5～1h，具体可为0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1h。通过上述磁选除铁，分别得到钢渣尾渣和颗粒钢，其中的钢渣尾渣用于本发明后续工序。
[0056]
关于步骤s3：本发明中，所述湿磨除铁的过程优选为：将所述钢渣尾渣和水送入强磁性湿式球磨机中，控制球磨机转速为42～50r/min，磁强为15000～20000gs，处理1～2h。其中，所述湿磨过程的水料比(即水∶钢渣尾渣的质量比)优选为(0.5～1)∶1，更优选为0.8∶1。所述湿磨中采用的球磨介质优选为硅酸锆研磨球，球料比(即研磨球∶钢渣尾渣的质量比)优选为7∶(3～6)，更优选为7∶5。上述湿磨除铁过程中，未使用其它任何外加剂。本发明中，控制球磨机转速为42～50r/min，具体可为42r/min、43r/min、44r/min、45r/min、46r/min、47r/min、48r/min、49r/min、50r/min，优选为50r/min。本发明中，上述湿磨除铁过程中，控制磁强为15000～20000gs，具体可为15000gs、16000gs、17000gs、18000gs、19000gs、20000gs。本发明中，上述湿磨除铁过程中，控制处理时长为1～2h，具体可为1h、1.5h、2h。经上述湿磨除铁处理，得到尾渣泥浆。
[0057]
关于步骤s4：本发明中，所述压滤优选在板框式压滤机中进行。所述压滤的压力优选为1.5～2.0mpa，具体可为1.5mpa、1.6mpa、1.7mpa、1.8mpa、1.9mpa、2.0mpa。通过上述压滤使尾渣泥浆脱水，尾渣滤饼；本发明中优选控制尾渣滤饼的含水率为10％～12％，具体可
为10％、11％、12％。本发明采用压滤手段，可有效降低后续烘干造成的能耗，同时回收的清水可以运用在湿法球磨中，节省成本。
[0058]
关于步骤s5：本发明中，所述烘干粉碎可在烘干粉碎机中进行。其中，烘干的温度优选为98～102℃。本发明优选控制烘干粉碎至物料含水率≤1％、粒度为0～1mm，从而得到预处理钢渣微粉。所述预处理钢渣微粉的比表面积为400～500m2/kg。
[0059]
本发明中，所述预处理钢渣微粉的用量为40～50份，具体可为40份、41份、42份、43份、44份、45份、46份、47份、48份、49份、50份。
[0060]
关于水渣：
[0061]
本发明中，所采用水渣的粒度优选为0～3mm。本发明中，以预处理钢渣微粉用量40～50份为基准，所述水渣的用量为40～60份，具体可为40份、41份、42份、43份、44份、45份、46份、47份、48份、49份、50份、51份、52份、53份、54份、55份、56份、57份、58份、59份、60份。
[0062]
关于其它原料：
[0063]
本发明中，所述熟料优选为水泥熟料。本发明中，以预处理钢渣微粉用量40～50份为基准，所述熟料的用量为5～10份，具体可为5份、6份、7份、8份、9份、10份。
[0064]
本发明中，形成胶凝材料的原料还包括脱硫石膏。本发明中，以预处理钢渣微粉用量40～50份为基准，所述脱硫石膏的用量为10～20份，具体可为10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份。
[0065]
本发明中，所述早强剂优选为硫酸盐、硫酸复盐、甲酸钙和氯化钙中的一种或多种。其中，所述硫酸盐优选为硫酸钠、硫酸钙和硫酸铝中的一种或多种。所述硫酸复盐优选为硫酸亚铁铵和硫酸铁钾中的一种或多种。本发明中，以预处理钢渣微粉用量40～50份为基准，所述早强剂的用量为1～5份，具体可为1份、2份、3份、4份、5份。
[0066]
本发明中，所述激发剂优选为氧化钙、氢氧化钙和水玻璃中的一种或多种。本发明中，以预处理钢渣微粉用量40～50份为基准，所述激发剂的用量为5～10份，具体可为5份、6份、7份、8份、9份、10份。
[0067]
本发明中，所述助磨剂优选为三乙醇胺和乙二醇中的一种或多种。本发明引入助磨剂可以有效促进钢渣胶凝材料的粉磨细化，促进体系的水化反应。本发明中，以预处理钢渣微粉用量40～50份为基准，所述助磨剂的用量为15～40份，具体可为15份、20份、25份、30份、35份、40份。
[0068]
本发明还提供了一种上述技术方案中所述的钢铁厂固废材料基胶凝材料的制备方法，包括：将预处理钢渣微粉、水渣、熟料、脱硫石膏、早强剂、激发剂和助磨剂混合球磨，得到胶凝材料。
[0069]
其中，所述预处理钢渣微粉、水渣、熟料、脱硫石膏、早强剂、激发剂和助磨剂的种类及用量等均与上述技术方案中所述一致，在此不再一一赘述。
[0070]
本发明中，所述混合球磨的程度优选为：使所得材料的粒度为10～15μm。通过上述混合球磨，得到复合微粉胶凝材料。本发明中，所得胶凝材料的fe含量＜1％。
[0071]
参见图1，图1为本发明钢渣预处理以及制备胶凝材料的流程图。
[0072]
本发明还提供了一种混凝土，所述混凝土包括胶凝材料；其中，所述胶凝材料为上述技术方案中所述的钢铁厂固废材料基胶凝材料。
[0073]
本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
[0074]
1、本发明对钢渣进行一定的预处理，具体在破碎筛分和磁选后，对钢渣尾渣进行湿磨除铁处理，能够降低颗粒表面的表面能态，防止颗粒的团聚，此外，湿磨中水介质的存在还能促使钢渣中游离氧化钙和游离氧化镁发生一定程度的水化，以较低能耗实现钢渣超细化的同时消弱其中f-cao和f-mgo对体积安定性的影响，缓解钢渣所带来的体积安定性不良问题。
[0075]
2、本发明将钢渣与水渣按一定比例复合最终得到钢铁渣粉，使混凝土液相碱度提高，为混凝土中的钢筋锈蚀提供更好的保护，降低钢筋锈蚀率。水渣粉早期强度增长快，能提高混凝土的密实性，避免单独使用钢渣粉导致的水泥凝结时间长、早期强度低等缺点。钢渣粉的粒径可以填补水渣粉颗粒级配中断档的粒径范围，提高了复合粉颗粒级配的连续性，有利于提高水化强度。水渣粉利用自身水化产生的收缩，降低体系因钢渣粉中f-cao、f-mgo延迟膨胀造成开裂的风险。钢渣微粉主要物相为硅酸三钙(3cao
·
sio2)和氧化镁(mgo)，水渣微粉主要为玻璃体。钢渣微粉、水渣微粉双掺制备钢渣-水渣复合微粉，钢渣粉和水渣粉协同作用，避免产生单独使用水渣粉和钢渣粉的缺点，可有效改善水泥性能，成为钢渣高附加值利用的主要方向。而且，从化学组成上看，钢渣与水渣可以起到互补的作用，因此，本发明以上述合适比例的钢渣和矿渣复掺能够更大程度地改善胶凝材料的使用性能，而且钢渣和水渣复掺能够取代大量水泥，这是单一掺合料无法达到的效果。
[0076]
3、本发明中对钢渣湿磨不仅可以使颗粒减小，使钢渣表面与水的接触面积增大，水化速率增加从而增加钢渣的活性，除此之外，在机械力作用下钢渣内部的晶格重新排列，矿物更易与水发生反应，活性提高。而且钢渣与水渣粉磨时加入助磨剂可以有效提高粉磨效率，使得一些惰性相更加容易粉磨，且使复合微粉的颗粒粒径分布更加均匀，也可以提高胶凝材料的早期强度。
[0077]
4、本发明提供的胶凝材料发挥双激发作用：物理激发：通过湿磨使钢渣比表面积达到400～500m2/kg，其内在活化性能可较充分地发展，从而使得胶凝材料的早期强度增大。化学激发：钢渣自身具有一定的胶凝性能，属高碱性硅酸盐；采用激发剂，可进一步提高其活性，钢渣微粉与水渣、熟料、石膏等一起粉磨，对钢渣活性的激发有很大的促进，从而提高其强度。通过上述物料激发和化学激发的双激发作用，使胶凝材料的强度达到425等级。
[0078]
5、本发明提供的胶凝材料以大量固废作为主料(刨除添加剂外，固废在4种原料中的占比达到73％以上)，并保证了力学强度，因此，可以大量替代水泥，既对固废充分资源化利用，又降低了材料成本。
[0079]
高炉渣(即水渣)和钢渣的不断积累会造成环境污染和资源浪费，建材行业是提高钢铁渣外循环的有效途径，它既减少了对环境的污染，又增加了建材行业“绿色”含量，对实现低碳经济，节约不可再生资源，促使钢铁企业可持续发展具有十分重要的意义。但是，固废物与建材常规原料不同，用于建材行业时往往难以达到常规建材原料所能达到的效果，因此，实际上，固废的应用受限、利用率低。而本发明提供的胶凝材料，对钢渣进行一系列预处理得到预处理钢渣微粉，再将其与水渣以一定比例复合，同时配以少量熟料、脱硫石膏以及早强剂、激发剂，得到固废基胶凝材料，所得胶凝材料不仅具有强度高、成本低的特点，还可以有效提高钢铁渣的利用率，完全实现了实现钢铁渣的的资源化综合利用。
[0080]
试验结果表明，本发明提供的钢铁厂固废材料基胶凝材料，能够使材料的3d抗折强度达到4.1mpa以上，28d抗折强度达到9.2mpa以上；3d抗压强度达到20.8mpa以上，28d抗
压强度达到47.9mpa以上；力学强度达到425等级。
[0081]
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
[0082]
实施例1
[0083]
1、原料：
[0084][0085]
2、预处理钢渣的制备：
[0086]
s1、破碎、筛分：
[0087]
将钢渣原料输送至颚式破碎机进行第一次破碎，得到粒度为0～40mm的破碎料；再送至辊式破碎机进行第二次破碎，得到细粒度破碎料(粒度≤5mm的颗粒的质量百分比≥98％)。之后，送入筛分设备进行分离，得到粒度0～5mm的物料。
[0088]
s2、磁选：
[0089]
将步骤s1所得物料送入振动磁选机中进行磁选除铁，控制待选钢渣处的磁强为1300gs、处理0.5h，磁选除铁结束后，分别得到钢渣尾渣和颗粒钢。
[0090]
s3、湿磨：
[0091]
将钢渣尾渣和水送入强磁性湿式球磨机中，水料比为0.8∶1；采用硅酸锆研磨球，球料比为7∶5。在球磨机转速50r/min、磁强15000gs的条件下处理1h，得到尾渣泥浆。
[0092]
s4、压滤：
[0093]
将尾渣泥浆送入板框式压滤机中进行压滤脱水，压力为1.5mpa，得到含水率为12％的尾渣滤饼。
[0094]
s5、烘干粉碎：
[0095]
将尾渣滤饼送入烘干粉碎机中进行烘干粉碎处理，烘干粉碎至物料含水率为≤1％，粒度为0～1mm，得到预处理钢渣微粉。
[0096]
3、制备胶凝材料：
[0097]
将预处理钢渣微粉、水渣、助磨剂、熟料、脱硫石膏、早强剂和激发剂投入球磨机中进行混合球磨，于34r/min下球磨4h，得到复合微粉胶凝材料。所得材料的比表面积为650m2/kg，fe含量＜1％。
[0098]
实施例2
[0099]
1、原料：
[0100][0101][0102]
2、预处理钢渣的制备：
[0103]
s1、破碎、筛分：
[0104]
将钢渣原料输送至颚式破碎机进行第一次破碎，得到粒度为0～40mm的破碎料；再送至辊式破碎机进行第二次破碎，得到细粒度破碎料(粒度≤5mm的颗粒的质量百分比≥98％)。之后，送入筛分设备进行分离，得到粒度0～5mm的物料。
[0105]
s2、磁选：
[0106]
将步骤s1所得物料送入振动磁选机中进行磁选除铁，控制待选钢渣处的磁强为1450gs、处理0.5h，磁选除铁结束后，分别得到钢渣尾渣和颗粒钢。
[0107]
s3、湿磨：
[0108]
将钢渣尾渣和水送入强磁性湿式球磨机中，水料比为0.8∶1；采用硅酸锆研磨球，球料比为7∶5。在球磨机转速50r/min、磁强18000gs的条件下处理1h，得到尾渣泥浆。
[0109]
s4、压滤：
[0110]
将尾渣泥浆送入板框式压滤机中进行压滤脱水，压力为1.8mpa，得到含水率为11％的尾渣滤饼。
[0111]
s5、烘干粉碎：
[0112]
将尾渣滤饼送入烘干粉碎机中进行烘干粉碎处理，烘干粉碎至物料含水率为≤1％，粒度为0～1mm，得到预处理钢渣微粉。
[0113]
3、制备胶凝材料：
[0114]
将预处理钢渣微粉、水渣、助磨剂、熟料、脱硫石膏、早强剂和激发剂投入球磨机中进行混合球磨，于34r/min下球磨4h，得到复合微粉胶凝材料。所得材料的比表面积为650m2/kg，fe含量＜1％。
[0115]
实施例3
[0116]
1、原料：
[0117]
[0118][0119]
2、预处理钢渣的制备：
[0120]
s1、破碎、筛分：
[0121]
将钢渣原料输送至颚式破碎机进行第一次破碎，得到粒度为0～40mm的破碎料；再送至辊式破碎机进行第二次破碎，得到细粒度破碎料(粒度≤5mm的颗粒的质量百分比≥98％)。之后，送入筛分设备进行分离，得到粒度0～5mm的物料。
[0122]
s2、磁选：
[0123]
将步骤s1所得物料送入振动磁选机中进行磁选除铁，控制待选钢渣处的磁强为1600gs、处理0.5h，磁选除铁结束后，分别得到钢渣尾渣和颗粒钢。
[0124]
s3、湿磨：
[0125]
将钢渣尾渣和水送入强磁性湿式球磨机中，水料比为0.8∶1；采用硅酸锆研磨球，球料比为7∶5。在球磨机转速50r/min、磁强20000gs的条件下处理1h，得到尾渣泥浆。
[0126]
s4、压滤：
[0127]
将尾渣泥浆送入板框式压滤机中进行压滤脱水，压力为2.0mpa，得到含水率为10％的尾渣滤饼。
[0128]
s5、烘干粉碎：
[0129]
将尾渣滤饼送入烘干粉碎机中进行烘干粉碎处理，烘干粉碎至物料含水率为≤1％，粒度为0～1mm，得到预处理钢渣微粉。
[0130]
3、制备胶凝材料：
[0131]
将预处理钢渣微粉、水渣、助磨剂、熟料、脱硫石膏、早强剂和激发剂投入球磨机中进行混合球磨，于34r/min下球磨4h，得到复合微粉胶凝材料。所得材料的比表面积为650m2/kg，fe含量＜1％。
[0132]
实施例4
[0133]
按照实施例1实施，不同的是：将硫酸盐早强剂替换为甲酸钙，将氢氧化钙激发剂替换为水玻璃，将三乙醇胺助磨剂替换为乙二醇。
[0134]
实施例5
[0135]
按照实施例1实施，不同的是：将硫酸盐早强剂替换为氯化钙，将氢氧化钙激发剂替换为氧化钙。
[0136]
对比例1
[0137]
按照实施例1实施，不同的是：调整主料用量，将预处理钢渣用量降低至30份，水渣用量增大至70份。
[0138]
对比例2
[0139]
按照实施例1实施，不同的是：原料中省去激发剂。
[0140]
对比例3
[0141]
按照实施例1实施，不同的是：不对钢渣进行预处理，而是直接以原始未处理的钢渣作为原料。
[0142]
实施例6：性能测试
[0143]
分别将实施例1～5和对比例1～3制得的胶凝材料按照gb/t 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法iso法》成型砂浆试件。将成型后的试件标准养护1d后脱模，将做好标记的试件立即水平放在20
±
1℃水中养护，待养护至3d后，测试3d的抗折强度和抗压强度，剩余砂浆试件标准养护至28d，然后测试28d的抗折强度和抗压强度。同时，为了对比说明，制作一组以纯水po42.5水泥为胶凝材料的砂浆试件作为对照组。测试结果参见表1。
[0144]
表1实施例1～5及对比例1～3的性能测试结果
[0145][0146]
由表1测试结果可以看出，本发明实施例1～5所得胶凝材料基试件的3d和28d抗折强度与纯水泥对照组基本持平，3d和28d抗压强度与纯水泥对照组相比有所提升，尤其是28d抗压强度明显提升。可见，本发明提供的胶凝材料虽然以大量固废物作为主料，但仍然保证了较高的力学强度，达到425等级。而与本发明实施例相比，对比例1～3的力学强度明显降低，其中，与对比例1的效果对比证明，本发明将预处理钢渣与水渣以一定的比例复掺搭配，才能有效提升材料的力学强度。与对比例2的效果对比证明，在本发明主料体系的基础上，添加激发剂，通过两种激发方式的共同作用，才能够有效提升材料的力学强度。与对比例3的效果的对比证明，本发明对钢渣进行一定的预处理获得预处理钢渣微粉，才能与水渣及其它组分较好的配合，提升材料的力学强度。
[0147]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有近似于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

技术特征：
1.一种钢铁厂固废材料基胶凝材料，其特征在于，由包括以下质量份组分的原料制得：2.根据权利要求1所述的钢铁厂固废材料基胶凝材料，其特征在于，所述预处理钢渣微粉通过以下制备方法制得：s1、破碎、筛分：对钢渣进行破碎和筛分，得到粒度≤5mm的物料；s2、磁选：对步骤s1所得物料进行磁选除铁，分别得到钢渣尾渣和颗粒钢；s3、湿磨：将所述钢渣尾渣送入强磁性湿式球磨机进行湿磨除铁，得到尾渣泥浆；s4、压滤：对所述尾渣泥浆进行压滤，得到含水率为10％～12％的尾渣滤饼；s5、烘干粉碎：对所述尾渣滤饼进行烘干粉碎，至物料含水率≤1％、粒度为0～1mm，得到预处理钢渣微粉。3.根据权利要求2所述的钢铁厂固废材料基胶凝材料，其特征在于，所述步骤s2中，所述磁选除铁的磁强为1300～1600gs。4.根据权利要求2所述的钢铁厂固废材料基胶凝材料，其特征在于，所述步骤s3中湿磨除铁的过程为：将所述钢渣尾渣和水送入强磁性湿式球磨机中，控制球磨机转速为42～50r/min，磁强为15000～20000gs，处理1～2h。5.根据权利要求2所述的钢铁厂固废材料基胶凝材料，其特征在于，所述步骤s4中，所述压滤在板框式压滤机中进行；所述压滤的压力为1.5～2.0mpa。6.根据权利要求2所述的钢铁厂固废材料基胶凝材料，其特征在于，所述步骤s1具体包括：将钢渣输送至颚式破碎机进行第一次破碎，得到粒度为0～40mm的破碎料，再送至辊式破碎机进行第二次破碎，得到细粒度破碎料；之后，送入筛分设备进行分离，得到粒度≤5mm的物料；所述细粒度破碎料中，粒度≤5mm的颗粒的质量百分比为≥98％。7.根据权利要求1所述的钢铁厂固废材料基胶凝材料，其特征在于，所述水渣的粒度为
0～0.5mm。8.根据权利要求1所述的钢铁厂固废材料基胶凝材料，其特征在于，所述熟料为水泥熟料；所述早强剂选自硫酸盐、硫酸复盐、甲酸钙和氯化钙中的一种或多种；所述激发剂选自氧化钙、氢氧化钙和水玻璃中的一种或多种；所述助磨剂选自三乙醇胺和乙二醇中的一种或多种。9.一种权利要求1～8中任一项所述的钢铁厂固废材料基胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括：将预处理钢渣微粉、水渣、熟料、脱硫石膏、早强剂、激发剂和助磨剂混合球磨，得到胶凝材料。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述球磨的程度为：使所得胶凝材料的粒度为10～15μm。

技术总结
本发明提供了一种钢铁厂固废材料基胶凝材料及其制备方法。本发明提供了一种钢铁厂固废材料基胶凝材料，由包括以下质量份组分的原料制得：40～50份预处理钢渣微粉，40～60份水渣，5～10份熟料，10～20份脱硫石膏，1～5份早强剂，5～10份激发剂，15～40份助磨剂。本发明提供的胶凝材料，对钢渣进行一系列预处理得到预处理钢渣微粉，再将其与水渣以一定比例复合，同时配以少量熟料、脱硫石膏以及早强剂、激发剂，得到固废基胶凝材料，所得胶凝材料不仅具有强度高、成本低的特点，还可以有效提高钢铁渣的利用率，完全实现了实现钢铁渣的的资源化综合利用。化综合利用。


技术研发人员：黄山珊 贾屹海 亓熙 陈慧玲 周燕玲 王川行
受保护的技术使用者：广东清大同科环保技术有限公司
技术研发日：2022.03.07
技术公布日：2023/9/20