[发明专利]使用快速冷却炼钢还原炉渣粉末的水硬性粘结剂组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用快速冷却炼钢还原炉渣粉末的水硬性粘结剂组合物及其制备方法。更具体而言，快速冷却炼钢还原炉渣(RC-LFS)粉末通过以下方式获得：将气体以高压和高速喷射并飞散至电炉熔融还原炉渣上，所述电炉熔融还原炉渣是炼铁厂进行炼铁期间生成的副产物之一；并快速冷却和粉碎炉渣。快速冷却炼钢还原炉渣(RC-LFS)粉末的初期的高水化热反应和初期凝固被延迟，以确保作业性。将延缓剂和石膏混合至快速冷却炼钢还原炉渣(RC-LFS)粉末中，以激活针状钙矾石的生成，并由此发展初期和长期强度，因此本发明的快速冷却炼钢还原炉渣(RC-LFS)粉末可以用作普通波特兰水泥的替代物。

背景技术

通过重力差分离的炼钢炉渣比铁轻，并且几乎不含重金属。因此，炼钢炉渣不太有害，因而对炼钢炉渣有较为活跃的研究以用作建筑材料。然而，炼钢炉渣含有游离CaO，因而其体积会因与水接触时发生的化学反应而膨胀。因此，当将炼钢炉渣用作道路建设或混凝土用材料时可能发生开裂，因而极大地限制了其应用。

为使炼钢炉渣得到广泛使用，开发了一种利用高速空气控制游离CaO生成量的方法并常用作快速冷却熔融态炼钢炉渣的方法。该炼钢炉渣也称作雾化炼钢炉渣(ASS，atomizing steelmaking slag)，因为根据该方法产生的炼钢炉渣具有球形形状。另外，该炼钢炉渣称作快速冷却炼钢炉渣(RCSS，rapidly-cooled steelmaking slag)，因为该炼钢炉渣根据快速冷却工艺而制备。另外，炼钢炉渣常被称作贵渣球(PS球，precious slag ball)。

PS球不含游离CaO，因而消除了任何因膨胀而导致坍塌的风险。另外，由于PS球具有类似于球形形状的细集料形状，因此当用作混凝土用建筑材料时，其流动性因滚珠携带效果(ball bearing effect)而增加。此外，PS球具有比构成混凝土的其他材料更高的密度，因而已尝试将PS球用于如道路填充物、重量平衡材料等各种用途。

同时，普通水泥和水泥产品在24小时的时间点硬化，然后在28天的材龄达到峰值强度。与此相似，普通水泥和水泥产品的总体特性从材龄上得以体现，因而快速硬化水泥及使用它的产品被用于如道路、桥梁、港口、卫生管道工程等应急工程中。

普通快速硬化水泥通过以下方式制备：将石膏与含有诸如CaO·Al₂O₃、12CaO·7Al₂O₃、11CaO·7Al₂O₃·CaX(其中X为卤元素)等快速硬化矿物的熟料混合，然后粉碎；或者将快速硬化矿物的粉碎材料与普通波特兰水泥、石膏和其他添加剂混合(韩国专利申请公报76-397号和90-33号，以及日本专利申请公报52-139819号、63-285114号和64-37450号)。

然而，为生产快速硬化水泥，熟料在高温烧炉中制备，因而制备成本高昂，并且难以控制挥发物或熔融元素，因而水泥性质可能因制备时间而不同。具体而言，因为大量Al₂O₃或Al(OH)₃凝胶水合物对于水分具有较低的稳定性，快速硬化水泥具有因钙矾石(3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O)晶形转变所致的体积变化，钙矾石为通过与水反应而生成的水合物之一，并且是展现快速硬化性质的主要水合物之一。另外，由于硫酸盐的存在，会通过与SO₃离子的反应而发生体积膨胀。这些现象均被认为是缺陷，因为结构稳定性可能在长期时劣化。

作为一种改进这种快速硬化水泥性能和硬化后结构稳定性的先进方法，已知有下述制备方法，其涉及将作为主要材料的含有硫铝酸钙的蓝方石系熟料的粉碎材料与普通波特兰水泥、石膏和熟石灰等混合(韩国专利申请公报97-008685号、10-0220340号和10-0310657号)。

韩国专利0310657号公开了一种快速硬化水泥的基本制备方法，韩国专利0670458号公开了一种利用快速硬化水泥制备砂浆的方法，韩国专利0755272号公开了一种快速硬化水泥和乳胶混凝土的制备方法。