[发明专利]用于对钢渣进行高温活化处理的性能调节材料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及钢渣胶凝性技术领域，具体涉及用于对钢渣进行高温活化处理的性能调节材料及其应用。

背景技术

钢渣作为炼钢时的废渣，一般为粗钢产量的20％左右。近年来，随着我国钢铁工业的快速发展，钢渣的堆积量逐年增长，不仅占用了大量的土地，也造成了严重的环境污染。转炉钢渣的矿物组成主要为硅酸三钙、硅酸二钙、铁酸钙、氧化铁、游离钙和RO相等，其中硅酸盐矿物为胶凝活性矿物，因此，钢渣在用作水泥混合材或混凝土掺合料等方面具备具有良好的利用潜力。但是，由于钢渣中的矿相存在：(1)C₃S中固溶有铁、硫等；(2)C₂S中固溶有磷且部分C₂S以低活性的γ-C₂S形态存在；(3)铁铝酸盐中铝含量低和(4)晶粒粗大、结构致密等特点，导致水化和胶凝活性差，同时，由于f-CaO、方镁石(MgO)所致的安定性差等问题，严重制约了钢渣作为辅助性胶凝材料在水泥、混凝土行业的广泛利用。目前，钢渣在水泥混凝土工业的利用率仅约10％，其主要利用方式是用作筑路材料、回填料等，只能说是一种低附加值的利用模式。因此，开拓新技术或研发新装备，改善钢渣的胶凝活性，既可一定程度上减轻水泥、混凝土工业辅助性胶凝材料不足的压力和降低水泥、混凝土生产成本，又可为钢厂减轻环境压力和产生经济效益。

就改善钢渣的物化和胶凝性能，国内外众多学者开展了大量工作，钢渣活化是迄今为止的主流性研究工作，主要为：

机械力活化，通过研磨，钢渣颗粒变小，比表面积增大，粉磨能量中的一部分转化为新生颗粒的内能和表面能，同时颗粒表面形成易溶于水的非晶态结构，因而钢渣活性提高。甄广常等在水泥中掺入30～50％的磨细钢渣粉，制备了52.5复合硅酸盐水泥。但是，钢渣易磨性差，粉磨能耗高，而且通过此方法其胶凝活性的提高也有限。

压蒸养护，通过压蒸养护，可促进硅酸盐矿物、镁橄榄石、黄长石等惰性或低活性矿物发生水热反应。Yasumasa Fukashima提出，压蒸加速了钢渣与矿渣混合料的水化，可制备出托贝莫来石含量达20％以上的各种道路建筑材料制品；钱光人、徐光亮等通过采用压蒸手段加速了低碱度钢渣的水化速度，制备出了蒸压强度50MPa以上的石英砂橄榄石类钢渣胶凝材料。

化学激发，化学激发是通过化学的作用(一般是掺加化学外加剂)加速钢渣的水化硬化。常用激发剂为石膏、熟料、石灰和碱金属的硅酸盐、碳酸盐氢氧化物等。林宗寿等以Na₂SiO₄+Na₂CO₃活化处理钢渣、粉煤灰，在掺量达35％时可稳定生产42.5早强型水泥。

以上活化措施均属于“后端”处理技术，是传统的方法，主要是建立在利用钢渣中所含有效或潜在的胶凝组分基础上，但由于钢渣在活性方面的先天性不足，性能改善的空间不大，而且每种方法也都存在着一定的局限性，也不具备普适性，对钢渣在水泥、混凝土行业的大规模应用意义不大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供用于对钢渣进行高温活化处理的性能调节材料及其应用。利用所述性能调节材料与熔融钢渣进行混合，于高温使两者发生化学反应，提高转炉钢渣的水化与胶凝活性。

本发明的主要内容是利用电炉还原渣和煤渣以及少量的淀粉类聚合物或聚乙烯醇生产钢渣的性能调节材料，利用高温使之与钢渣发生重构反应，提高转炉钢渣的活性。重构后钢渣中游离氧化钙含量小于2％，重构钢渣粉比表面积400～500m²/kg时，28d活性指数大于85％。具体技术方案如下：

用于对钢渣进行高温活化处理的性能调节材料，由如下组分按重量份数混合制成：

电炉还原渣                50～95

煤渣                      0～50

淀粉类聚合物或聚乙烯醇    0～5。

上的性能调节材料中，所述电炉还原渣的主要化学组成重量百分比为：SiO₂10～25％、FeO0.1～2％、Al₂O₃1～6％、CaO45～65％、MgO5～10％。

上的性能调节材料中，所述煤渣的主要化学组成重量百分比为：SiO₂55～65％、Fe₂O₃1～6％、Al₂O₃16～23％、CaO1～3％、MgO0～3％。