[发明专利]一种改性锰渣微粉及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性锰渣微粉及其应用，属于废渣资源综合利用及建筑材料领域。

背景技术

我国是世界最大的铁合金生产国，不仅是铁合金生产大国，也是铁合金出口大国。2003年我国铁合金产量为637万吨，占世界总产量(2153万吨)的30％，出口铁合金182万吨，占世界贸易总量(1087万吨)的17％。据统计，每吨锰铁合金排放2～2.5倍锰渣，按2004年全国锰铁合金产量为865万吨计，约产生1700万吨的锰渣，而我国每年锰渣排放量达2000万吨左右。目前，全国有八百多家冶炼锰铁合金的企业，随之带来了锰渣排放量日益增多的问题。

锰渣(铁合金渣)是高炉冶炼锰铁合金过程中，所排放的1400℃熔融物经水淬急冷形成的一种工业固体废弃物，其主要化学成分为二氧化硅(SiO₂)、三氧化二铝(Al₂O₃)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化锰(MnO)、三氧化二铁(Fe₂O₃)等，矿物成分中90％为玻璃体，另10％为镁蔷薇辉石(3CaO·MgO·2SiO₂)、镁黄长石(2CaO·MgO·2SiO₂)、钙铝黄长石(2CaO·Al₂O₃·SiO₂)、硅酸二钙(C₂S)和少量的硅酸三钙(C₃S)。锰渣的活性仅次于生铁矿渣，优于粉煤灰，具有较高的利用价值，可用于生产矿渣硅酸盐水泥、锰渣烧结砖和蒸压砖、水泥矿化剂、混凝土粗细骨料、小型空心砌块，以及用作路基材料等。但是这些粗放型的生产没有充分利用锰渣潜在的水凝性的特点，因此这种工业废弃物并没有得到恰当且广泛的应用。而由于这些锰渣得不到充分的利用，堆积成山，不仅占用大量耕地，而且严重污染周边环境，影响到企业的可持续发展。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种改性锰渣微粉及其应用。本发明能够使锰渣微粉在水泥中的内掺量达到20％时，其28天抗折、抗压强度与不掺锰渣微粉的水泥砂浆的强度基本一致，且后期(2个月、3个月)强度增长良好；加强废渣的综合利用，减少土地占用和环境污染；还能降低水泥水化热，节约水泥用量，降低混凝土成本。

本发明是这样实现的：一种改性锰渣微粉，按重量百分比计算，所述改性锰渣微粉是由98％～90％的锰渣微粉和2％～10％的改性剂混合、磨细制成的。

优选的，按重量百分比计算，所述改性锰渣微粉是由94％的锰渣微粉和6％的硫酸盐改性剂混合、磨细制成的。

前述的改性锰渣微粉中，硫酸盐改性剂采用天然硬石膏。

前述的改性锰渣微粉中，天然硬石膏中SO₃的含量大于45％。

前述的改性锰渣微粉中，磨细后的改性锰渣微粉的比表面积不小于350m²/kg。

前述改性锰渣微粉在制备混凝土中的应用。

前述的改性锰渣微粉的应用中，所述混凝土由水硬性胶凝材料和碎石、砂子、水及表面活性剂制备而成；按重量百分比计算，其中所述水硬性胶凝材料由改性锰渣微粉10％～30％和水泥90％～70％组成。

前述的改性锰渣微粉的应用中，按重量百分比计算，所述水硬性胶凝材料由改性锰渣微粉20％和水泥80％组成。

首先，发明人对锰渣的自身特性进行一系列的试验研究。

1、锰渣的化学成分(见表1)：

表1

2、锰渣的XRD图谱：

锰渣的XRD图谱如图1所示，XRD图谱分析表明，锰渣的主要成分为玻璃体(估量90％)，其余为镁蔷薇辉石(3CaO·MgO·2SiO₂)、镁黄长石(2CaO·MgO·2SiO₂)、钙铝黄长石(2CaO·Al₂O₃·SiO₂)、硅酸二钙(C₂S)以及少量的硅酸三钙(C₃S)。所以锰渣具备潜在水凝性和火山灰性，可作为混凝土掺合料和水泥混合材。

3、锰渣的放射性：

按照GB6566-2010《建筑材料放射性核元素限量》的要求，对锰渣进行放射性检测，其结果见表2。

表2锰渣的放射性检测