[发明专利]一种新型钢矿粉复合掺合料激发剂及其制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种新型钢矿粉复合掺合料激发剂及其制备和使用方法。

背景技术

钢渣是炼钢工业中用石灰提取杂质而大量生成的固态废弃物，矿渣是指高炉炼铁排放的玻璃态物质，两者均具有一定的水化活性。随着利用技术水平的提高，矿渣作为混合材、掺合料在混凝土中应用广泛。但钢渣的生成温度高，其矿物结晶致密，晶粒较大，导致水化速度缓慢，水化活性较低；另一方面，由于钢渣本身含有MgO和fCaO，具有微膨胀特性，需用水进行消解，而水和钢渣中具有水化活性的组分进行反应，降低了钢渣的水化活性。钢渣微粉若直接用于水泥、混凝土，将导致早期强度降低，限制了其在砂浆、混凝土中的应用。由此，目前我国对钢渣的利用率不到30%，钢渣累计储量达4亿吨，占地6万亩。

与此同时，“十一五”环境规划中国家对大型燃煤企业烟气脱硫工程的投入加大，产生的工业副产品脱硫石膏的高效利用问题引起人们的广泛关注，若处置不当，烟气脱硫工程只是转化了污染形态，并未从根本上解决二氧化硫的污染，且堆置起来将更加严重的污染土地、水源等宝贵资源。因此，如何资源化高效利用脱硫石膏成为解决二氧化硫污染的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种对钢矿粉复合掺合料具有激发效应，能提高钢矿粉复合掺合料强度，特别是早期强度的复合激发剂。

本发明提供的一种新型钢矿粉复合掺合料激发剂，由脱硫石膏组分与碱性组分混合而成：

半水脱硫石膏40wt%-70wt%；

二水脱硫石膏25wt%-45wt%；

氢氧化钠5wt%-15wt%。

上述比例可根据钢矿粉复合掺合料中钢渣比例适当调整。

上述激发剂的制备工艺为：将脱硫石膏在200℃下煅烧1h，得到半水脱硫石膏，在50℃下烘干至恒重得到二水脱硫石膏，将半水脱硫石膏、二水脱硫石膏、氢氧化钠按既定比例混合均匀，得到所需产品。制备过程中控制其主要化学成分为：CaO：21wt%-33wt%；SO₃：25wt%-47wt%；Na₂O：4wt%-12wt%；水分不大于5wt%。

上述激发剂的使用方法为：将所述激发剂掺入钢矿粉复合掺合料中混磨，掺量为钢矿粉复合掺合料质量的2%-5%，优选3%。

本发明中，脱硫石膏为燃煤电厂烟气脱硫后产生的废弃物，经加工处理后，对钢渣矿渣复合微粉有较好的激发作用。这一方面由于半水石膏与二水石膏能促进水泥熟料的水化，其中SO₄^2-能参与C-S-H的生成，置换出其中的SiO₄^-，被置换出的SiO₄^-进一步与Ca²⁺、Al³⁺反应生成水化产物，这样相对于未掺激发剂的水化体系，增大了液相中Ca(OH)₂的浓度，与激发剂中的碱性物质一同为钢矿粉复合掺合料碱激发提供了条件；另一方面，体系中的脱硫石膏在碱性环境中，可直接与钢矿粉复合掺合料中的A1₂O₃活性组分反应生产钙矾石，对体系的强度有较大的贡献。由此可见，复合激发剂在掺钢矿粉复合掺合料胶凝体系中同时促进了水泥和钢渣矿渣微粉的水化，对其起到碱性激发和硫酸盐激发的双重效果。

当钢矿粉复合掺合料中钢渣掺量为30%-40%时，掺入本发明提供的复合激发剂后，其7d活性指数可提高8%-12%，28d活性指数可提高3%-5%，满足GB/T18046-2000《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》中S95级要求，改性效果显著。同时，利用本发明复合激发剂，还能大量利用工业废渣，减少水泥用量，实现节能减排的目标。

具体实施方式

实施例1

将脱硫石膏在200℃下煅烧1h，得到半水脱硫石膏，在50℃下烘干至恒重得到二水脱硫石膏，将半水脱硫石膏、二水脱硫石膏、氢氧化钠按表1比例混合均匀，得到所需产品。

表1复合激发剂配比

当钢矿粉复合掺合料中钢渣比例为30%时，将复合激发剂掺入钢矿粉复合掺合料中，掺量为3%，参照GB/T18046-2000《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》测定钢矿粉复合掺合料活性指数。表2为掺复合激发剂的钢矿粉复合掺合料，由表可知，未掺复合激发剂的钢矿粉复合掺合料7d、28d活性指数分别为85、94，掺入复合激发剂后钢矿粉复合掺合料7d活性指数提高了12%，28d活性指数提高了3%。