[发明专利]一种钢渣基高活性掺合料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钢渣基高活性掺合料及其制备方法，涉及工业固废资源化利用及建筑材料制备领域。由主体材料和外加剂制成，所述的主体材料包括主材和配合料，所述的主材为热闷钢渣，所述的配合料为矿渣和粉煤灰；主体材料中热闷钢渣、矿渣和粉煤灰的质量比为55‑65:25‑30:10‑15；本发明的掺合料满足GB/T 51003‑2014规定中S95级活性掺合料要求，生产成本低、活性高，可为钢渣的资源化利用提供切实可行的技术方案，符合绿色发展理念。

技术领域

本发明属于固体废弃物资源化利用及建筑材料技术领域，具体涉及一种钢渣基高活性掺合料及其制备方法。

背景技术

钢渣是钢铁工业生产过程中产生的工业废渣，其产生量约为钢铁产生量10%~20%。钢渣的资源化利用是一个世界性的难题，亦是制约钢铁产业可持续发展的关键因素之一。目前，钢渣主要的利用途径是钢渣返回冶金再用、制造微晶玻璃、废水处理吸附剂、生产水泥原料、作为水泥或混凝土掺合料和农业生产等方面，但国内尚未利用的钢渣存放量大，加之钢渣中含有比较多的游离氧化钙、游离氧化镁和其他杂质，成分波动较大，胶凝组分的活性较低，使得钢渣在建筑材料方面难以应用，很大程度限制了钢渣的大宗化利用。

钢渣中含有大量的矿物如C₃S、C₂S等，存在潜在的水化活性，具有和水泥熟料相似的化学组成，经过一定的激活工艺处理后具有活性，可做水泥和掺合料，在建筑领域具有十分广阔的应用市场，特别是随着我国建筑行业的发展，钢渣制备水泥或者高活性掺合料变得尤为重要。然而，钢渣因为自身的活性低，在市场上常见的复配钢渣的掺合料活性相对较低。为解决这一问题，人们通常减少替代普通硅酸盐水泥的量、提高掺合料的对细度，从而使得钢渣利用量低，难以大宗化利用。

目前，市场中常见的掺合料中，因安定性问题，钢渣掺量一般小于30%，并且在替代硅酸盐水泥使用时，应钢渣中含有大量的C₂S，前期水化速率慢，难以提供强度，因此只能少量替代硅酸盐水泥，约30%。本发明与其相比，钢渣的用量增加，降低掺合料的制作成本；在符合安定性的前提下，添加外加剂，提高了掺合料的活性，更有利于大量利用，可实现钢渣的大宗化利用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种钢渣基高活性掺合料及其制备方法，本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种钢渣基高活性掺合料，由主体材料和外加剂制成，所述的主体材料包括主材和配合料，所述的主材为热闷钢渣，所述的配合料为矿渣和粉煤灰；主体材料中热闷钢渣、矿渣和粉煤灰的质量比为55-65:25-30:10-15；所述的外加剂包括助磨剂、激发剂和表面活性剂；所述的助磨剂的加入量为主体材料质量的0.5-1.0‰；所述的表面活性剂的加入量为主体材料质量的1-2‰；所述的激发剂由主激发剂和配合剂制成，所述的主激发剂的加入量为主体材料质量的2-4%，所述的配合剂的加入量为主激发剂质量的30-50%。

优选的，所述的助磨剂由三乙醇胺、二乙二醇、硬脂酸钠以及糖蜜中的至少两种复配而成。

优选的，所述的表面活性剂由十二烷基磺酸钠、木质素磺酸钙、羟乙基纤维素、月桂醇硫酸钠以及石油磺酸钠中的至少三种复配而成。

优选的，所述的主激发剂由以氟硅酸为原料生产氟化铝过程中所产生的工业固废在400-500℃条件下煅烧40-60min而成；所述的配合剂包含固体工业水玻璃、脱硫石膏以及碳酸钠中的至少一种。

所述的工业固废中包含无定型氧化硅、氟化铝及氢氧化铝。

本发明还提供一种钢渣基高活性掺合料的制备方法，包含如下步骤：

（1）选材，选取符合GB/T 51003-2014标准中的二级技术指标级别的热闷钢渣作为主材；选取符合GB/T 51003-2014标准中的S75技术指标级别的矿渣以及符合GB/T 51003-2014标准中的二级技术指标级别的粉煤灰作为配合料；