[发明专利]一种钢渣高温改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢渣高温改性方法，主要涉及一种转炉钢渣高温改性并磁选分离除铁获得活性水泥熟料的方法。

背景技术

目前，转炉钢渣的大量排放与堆积，已造成严重的土地、环境污染，以及资源的浪费。钢渣中含有胶凝性硅酸盐矿物硅酸三钙(C₃S)和硅酸二钙(C₂S)，因此开辟了钢渣在水泥、混凝土方面的应用。但钢渣中硅酸盐矿物含量很少，且晶粒较大、结构致密，水化和胶凝活性差，因此其活性远低于水泥熟料，而钢渣中铁酸二钙(C₂F)和RO相的存在使得钢渣的易磨性变差，游离氧化钙(f-CaO)会导致钢渣水泥膨胀、开裂等体积安定性不良的问题。

针对钢渣体积安定性不良和胶凝活性不足等问题，国内外学者已研究出不少解决方法。一些传统的后端技术，如旨在提高钢渣活性的化学激发、物理激发和热力激发，但由于钢渣本身硅酸盐矿物含量不足，激发活性后的钢渣仍不能满足水泥强度的要求。最新研究的钢渣高温重构改性技术，是将钢渣与性能调节材料混合高温重熔，通过重新反应来调节钢渣的矿物成分，但由此改性的钢渣最多只能代替30～50％的水泥熟料，且掺加改性钢渣的水泥强度不如纯水泥熟料的强度高。可见目前的研究，仍没有实现钢渣活性的显著提高，及在水泥中的大量应用。

发明内容

本发明提出一种用富硅质材料对钢渣高温重构改性后，再进行磁选分离除去含铁物相，进而获得高活性易磨水泥熟料的方法。富硅质材料的加入，在固定f-CaO和夺取C₂F中CaO的同时还可生成活性矿物C₂S或C₃S，通过磁选将改性钢渣中含铁磁性矿物分离出来。磁选后尾渣中硅酸盐矿物所占比例进一步提高，且磁选出的磁性物质含铁量高，可作为炼铁原料使用。本发明实现了最大限度利用转炉钢渣的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：

在实验室内，将钢渣与富硅质材料粉磨混合，在高温煅烧中重新发生反应，使之生成更多的硅酸盐矿物。之后再将重构改性钢渣进行破碎、磨细、磁选，将含铁矿物分离出来，从而可以达到提高钢渣尾渣体积稳定性和胶凝活性的效果。

发明特点

1.高温下，利用富硅质材料对钢渣的化学成分和矿物成分进行调节，提高钢渣的体积稳定性和胶凝活性，减少了后期钢渣的处理加工工艺。

2.所添加富硅质材料中的SiO₂，不仅可以固定f-CaO，还可夺取C₂F中的CaO，生成新的含铁物相和更多的C₂S。同时实现了降低f-CaO和C₂F含量、提高活性矿物硅酸盐含量的目的。

3.在钢渣改性后增加磁选工艺，通过磁选选出钢渣中含铁物相，将大量铁分离出，进一步提高改性钢渣中活性矿物硅酸盐含量，且磁选出含铁量高的物质还可用作炼铁原料使用。

附图说明

图1实施例1改性渣的XRD图谱；

图2原钢渣与掺8％SiO₂的改性渣的磁性对比；

图3(a)磁选尾渣XRD图谱(b)磁选精渣XRD图谱；

图4实施例2改性渣的XRD图谱；

图5原钢渣与掺15％粉煤灰的改性渣的磁性对比；

图6(a)磁选尾渣XRD图谱(b)磁选精渣XRD图谱。

具体实施方式

以下是本发明的实施例：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实验室实施方式，表1给出了实施例中涉及的钢渣、粉煤灰的化学组成。

表1钢渣及粉煤灰的化学成分  wt％

*C/S—CaO与SiO₂质量分数百分比

实施例1

取转炉钢渣50g，富硅质材料改性剂为分析纯SiO₂，掺量为钢渣质量的8％。将钢渣与SiO₂混合均匀后，用MgO坩埚盛装，再置于硅钼棒加热炉中，升温至1500℃煅烧30min，降温至1250℃保温2h结束后，将渣样取出放入水中急冷。冷却后的渣样经球磨成粉，分别进行化学成分和XRD图谱的测定，结果见表2及图1。

表2掺8％SiO₂的改性钢渣的化学成分  wt％