[发明专利]一种砂浆用胶凝材料及其用途

说明书

本发明提供一种砂浆用胶凝材料及其用途，属于固废资源化利用和建筑材料领域，上述砂浆用胶凝材料的制备方法，包括：将钢渣颗粒进行掺杂预处理，上述颗粒细度为0.35mm筛余小于3％；使预处理后的钢渣颗粒接受机械脉冲，制得钢渣粉体，上述粉体的粒径分布如下：≤15μm占比为5‑35％，≤45μm占比为40‑75％，≤60μm占比为92‑97％；以及，将上述钢渣粉体和高炉矿渣微粉、石膏混磨，即得胶凝材料。本发明制备的胶凝材料早期水化反应快，强度高，自收缩率低，体积稳定性强，表现出极好的防裂性能和抗冻融性能；能兼具高掺量、坍落度小、良好泵送性能和净化能力；用于砂浆中替代硅酸盐水泥以降低水泥使用量和生产成本。

技术领域

本发明属于固废资源化利用和建筑材料领域，具体涉及一种砂浆用胶凝材料及其用途。

背景技术

冶金固废产生于冶金工业生产过程。固体废弃物，即冶金固废，主要为炼铁炉中产生的高炉渣、钢渣、有色金属渣(产生于有色金属的冶炼过程，如铜渣、铅渣、锌渣、镍渣等)、赤泥(产生于铝土矿提炼氧化铝的过程)以及氧化铁渣(产生于轧钢过程)等。大部分钢厂经过充分选铁后的钢尾渣中还有3％左右的残余金属铁，并含有比水泥熟料更高的二价金属离子。2016年，我国钢渣的排放量约为1亿吨，镁渣的排放量超过600万吨，利用率不到30％，钢渣及镁渣的长期大量堆积，不仅占用大量的土地资源，而且造成严重的生态破坏及环境污染。因此，如何处理这些工业固废物并提高其综合利用率，继而探索钢渣、镁渣等冶金固废的高附加值资源化应用新途径，对我国冶金及钢铁工业的可持续发展具有重要意义。

研究表明磨细的钢渣粉、高炉矿渣粉、磷渣粉、锰渣等均可以作为混凝土掺合料配制出满足要求的混凝土。此外钢渣、高炉矿渣、磷渣和锰渣也被用于水泥生产且可以制备出具有特殊性能的复合水泥，虽然此类型水泥相比于普通硅酸盐水泥具有早期缓凝的缺点，但是其后期强度仍能达标且具有较好的耐腐蚀性、耐久性和耐热性等性能。

水泥行业属于高能耗高污染行业，水泥在生产过程中不但消耗大量的煤、石灰石和粘土等不可再生的能源和资源，而且排放大量粉尘、SO₂和CO₂等废弃物，造成大量的资源消耗以及严重的环境污染。因此，利用固体废弃物取代部分水泥制备胶凝材料，降低水泥产量、节约资源和提高环境质量，成为了水泥行业可持续发展的有效途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种早期水化反应快，强度高，自收缩率低，体积稳定性强，表现出极好的防裂性能和抗冻融性能；能兼具高掺量、坍落度小、良好泵送性能和净化能力的砂浆用胶凝材料的制备方法，所制胶凝材料用于砂浆中替代硅酸盐水泥以降低水泥使用量和生产成本。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种砂浆用胶凝材料的制备方法，包括：

将钢渣颗粒进行掺杂预处理，上述颗粒细度为0.35mm筛余小于3％；

使上述预处理后的钢渣颗粒接受机械脉冲，制得钢渣粉体，上述粉体的粒径分布如下：≤15μm的占比为5-35％，≤45μm的占比为40-75％，≤60μm的占比为92-97％；以及，

将上述钢渣粉体和高炉矿渣微粉、石膏混磨，即得胶凝材料。

本发明以钢渣和高炉矿渣为原料，辅以工业副产物脱硫石膏，将其制成胶凝材料，该胶凝材料能部分或全部取代硅酸盐水泥，降低了水泥使用量，使得高强度混凝土的生产成本降低，还能达到节能减排的有益效果。钢渣粉体提供了不同粒径，其中较小粒径的粉体比表面积较大，有利于水化反应的快速发生，能提高砂浆或混凝土的早期强度，大粒径则能避免小粒径的团聚现象，改善砂浆的流动性，使砂浆在保持较小坍落度的同时，具有良好的泵送性能，提高钢渣在砂浆中的掺量；另外的，不同粒径的粉体能增加胶凝材料在砂浆中的使用量，或在相同使用量的前提下，能提高砂浆或混凝土的强度。