[发明专利]一种改性矿渣复合掺合料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物的资源化利用和环保节能技术领域，涉及一种改性矿渣复合掺合料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着我国商品混凝土的蓬勃发展和水泥混凝土研究与应用技术的发展与深入，矿物掺合料已经成为现代混凝上必不可少的重要组成之一。三大工业废渣中的矿渣和粉煤灰在水泥混凝土行业中已经得到普遍而又成熟的运用，但作为三大工业废渣之一的钢渣，仍未实行高附加值资源化利用。发展循环经济、走可持续发展道路是中国的既定国策，而工业废渣的资源化利用是循环经济中的重点环节之一，这就要提高钢渣高附加值资源化利用率，而水泥混凝土行业对矿物掺合料的需求与日俱增，促使开发钢渣作为新型高效的矿物掺合料以满足现代混凝土的发展与需求成为水泥混凝土研究的一个重要内容。

矿渣是由炼铁时排出的处于融溶状态的炉渣经急速水淬而成。它含有大量的CaO(约35-48％)，并含有活性SiO₂和Al₂O₃，它们本身无独立的水硬性，但在CaO、CaSO₄作用下，其潜在的水硬性可以被激发出来，产生缓慢的水化作用，矿渣和水泥一样是高性能混凝土必不可少的组分，随着高性能混凝土应用技术的发展和进步，优质的矿物掺合料的需求量越来越大。

白渣是在电弧炉炼钢的还原期操作中，采用碳粉和硅铁粉为还原剂进行扩散脱氧时所形成的渣，主要成分为：CaO 50％～60％；MgO 5％～10％；Al₂O₃ 3％～6％；SiO₂ 10％～20％；CaF₂ 3％～10％；CaS 1％～3％；FeO＜0.5％及少量Cr₂O₃和P₂O₅等氧化物。从成分可知，白渣为一种碱性渣，可作惰性掺合料激发剂进行使用。

钢渣是在转炉、电炉或精炼炉熔炼过程中产生的由炉料杂质、造渣材料等熔化形成的以氧化物为主、有时还含少量氟化物、硫化物等的废弃物，发生量约占钢铁企业的20％左右。钢渣排放后不仅占用土地资源且会造成环境污染、危害人体健康，引起钢铁工业生产进行不顺等负面作用，因而对钢渣进行资源化利用已变得迫在眉睫。钢渣中含有一定数量的硅酸三钙(C₃S)、硅酸二钙(C₂S)等，因而可用作水泥混合材和混凝土掺合料。而将钢渣加工成钢渣粉应用于混凝土领域是具有较大优势：首先，相比于其他产品，以钢渣粉形式供应市场能产生很高的经济效益；其次，钢渣以微粉形式进行资源化利用，可使其潜在胶凝活性得到充分利用；再次，大量的工程建设需要使用大量的混凝土材料，而钢渣粉作为混凝土掺合料之一，必将拥有巨大市场。

授权公开号为CN102219461A，申请号为20111017056.1的专利文献，公开了一种“粒化高炉矿渣粉稳定类混合料”，是一种由经过稳定化处理的钢渣加入重量百分比为3～10％的粒化高炉矿渣粉，允许掺入粉煤灰，加水拌合形成的混合料。授权公开号为CN102173627A，申请号为201110042677.8的专利文献，公开了“一种矿渣粉复合掺合料及使用方法”，它是将生石灰、煅烧石膏以一定比例配制后磨细至比表面积400m²/kg～600m²/kg，可以等量替代10％～40％强度等级32.5以上的水泥。授权公开号为CN1557763A，申请号为200410016148.0的专利文献公开了一种“利用复合钢渣微粉制备高性能混凝土掺合料的方法”，由钢渣微粉和矿渣微粉按一定的比例配制而成。

目前，粉煤灰、矿渣粉作为矿物掺合料已广泛应用到水泥混凝土中，用于改善新拌混凝土流变性能和硬化混凝土的力学性能以及耐久性能，但迄今为止，利用钢渣粉、白渣与高炉矿渣粉复合应用于混凝土中尚未见报道。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种改性矿渣复合掺合料，利用该改性矿渣复合掺合料配制混凝土试件，其抗渗性能、抗碳化性能、氯离子电通量与S95级矿粉配制混凝土试件相似，耐磨性有明显提高。

本发明的另一个目的是提供一种上述改性矿渣复合掺合料的制备方法。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种改性矿渣复合掺合料，该矿渣复合掺合料是由以下质量百分含量的组分制成：矿渣粉60～80％；钢渣粉15～30％；白渣5～10％。