[发明专利]一种现排炉渣三元复合无机胶凝材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种现排炉渣三元复合无机胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：1)将现排的炉渣与石灰石细粉混合搅拌，直至物料温度降至400℃～500℃，记为粉料A；2)在粉料A中加入磷石膏，混合搅拌至温度降至40℃～90℃，记为粉料B；3)将粉料B进行机械粉磨直至最大粒径小于45μm即制得无机胶凝材料。该发明巧妙地利用现排炉渣的热量，采用高温余热煅烧石灰石、低温余热煅烧石膏，并利用石膏煅烧后的水份熟化石灰，同时利用石灰中和磷石膏中的酸性组分最后通过粉磨均化与改性复合胶凝材料。该胶凝材料中三元组分互相激发活性，具有早期强度高、后期强度发展稳定、体积稳定性好、耐水性好等优点，可用于大体积混凝土等的生产。

技术领域

本发明涉及一种现排炉渣三元复合无机胶凝材料的制备方法，属于建筑行业中胶凝材料的制备方法领域。

背景技术

炉渣是在冶炼金属、燃煤、垃圾焚烧等过程中产生的熔融物固体残渣，其组成以氧化物(SiO₂，Al₂O₃，CaO，MgO等)为主，还常夹带少量重金属及其它杂质。2015年我国全年粗钢产量8.04亿吨，生产过程中产生的钢铁工业固体废弃物堆置量约10亿余吨，占地约6.67×10⁷m²，每年仍继续排放固体废弃物约1.5亿吨。2013年我国煤炭需求量为36.1亿吨，其中，火力发电厂用煤将近20亿吨，若假设火力发电厂的用煤完全燃烧，保守估计，我国的炉渣产量每年将达到2亿吨以上。2014年我国生活垃圾焚烧无害化处理量为5300万吨，焚烧过程中有20％的质量转化为灰渣，其中炉渣约占80％，焚烧1t生活垃圾约产生200～250kg炉渣，日处理量为1000t的生活垃圾焚烧厂，一年产生约7～9万吨的炉渣。目前，炉渣的实际利用率较低而产量又极为巨大，易造成炉渣的大量堆积。而炉渣堆积导致的环境问题覆盖了各个方面：一是占用大量的土地，浪费土地资源；二是炉渣中聚集了大量的重金属，其会在酸性土壤、酸雨等因素的作用下由不可溶的重金属氢氧化物转化为易溶的碳酸盐，甚至是含水碳酸盐，从而对土壤和水体造成严重污染。炉渣的占地和污染问题，以及如何高效利用炉渣，已经成为当今世界所瞩目的环境与社会问题。

磷石膏(CaSO₄·2H₂O)是湿法磷酸生产过程中产生的大宗工业固体废弃物，在工业副产石膏废渣中排放量最大，每生产1t湿法磷酸就会产生4.5t～5.5t磷石膏(干基)。2017年全国磷石膏产生量约7000万t，磷石膏利用量约3000万t，国内已堆存的磷石膏总量超过5亿t。磷石膏的产排和堆存已成为制约磷化工行业可持续发展的敏感性安全环保问题。磷石膏废渣会给磷化工企业带来高昂的堆场建设和运维费用，严格的节能环保要求和综合利用准入门槛，磷石膏的综合利用势在必行，迫在眉睫。

研究已证明炉渣本身具有火山灰活性，需要其他材料激发才能具有胶凝性，而磷石膏是一种可再生的石膏资源，但磷石膏中酸性杂质较多，需经过低温烧成；因此，本发明旨在提供一个确实可行的方案，大量的利用这两种工业废弃物。

发明内容

技术问题：基于此，本发明的主要目的是提供一种现排炉渣三元复合无机胶凝材料的制备方法。该方法主要通过利用现排炉渣的热量分解石灰石细粉，提供碱性组份氧化钙；采用磷石膏进一步降低炉渣温度的同时，实现二水石膏向半水石膏的转变，并在转变的同时，提供氧化钙熟化的水份，且在转变过程中，中和不利于磷石膏水化的酸性组分。在水化时，石膏先水化，克服了火山灰材料早期强度低的缺点，后期炉渣水化，继续增加体系强度，并从根本上提高耐水性能，表现为材料早期强度高，后期强度持续发展，体积稳定性好，耐水性好等性能。

技术方案：本发明提供了一种现排炉渣三元复合无机胶凝材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

1)将现排的炉渣与石灰石细粉混合搅拌，直至物料温度降至400℃～500℃，记为粉料A；

2)在粉料A中加入磷石膏，混合搅拌至温度降至40℃～90℃，记为粉料B；