[发明专利]氧化钠改性高玻璃相锰渣的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建材技术领域，涉及一种低活性工业废渣的改性方法，特别是氧化钠改性高玻璃相锰渣的制备方法。

背景技术

水淬锰渣是锰铁合金在高温冶炼过程中由所排放的熔渣经水急冷而成的粒状颗粒，因氧化亚锰含量较高又称锰渣，其制备工艺及性质类似于水淬高炉矿渣，本质上是一种MnO含量较高的矿渣，水淬锰渣经水淬急冷后，具备潜在水硬性和火山灰性，与矿渣、粉煤灰等工业废渣一样，具有应用开发的价值。由于水硬性和火山灰活性相对矿渣较差，限制了其在水泥、混凝土等行业的应用。锰渣活性低一方面源于可能因为锰渣中存在过多Si-O、Mn-O高键能组分。根据键合理论，高键能组分愈多，其断键熔融越难，熔融急冷时玻璃相就越少，活性越低；另一方面，锰渣中存在低活性结晶MnS物质，降低了锰渣水化胶凝性。众所周知，矿渣活性与玻璃相含量及玻璃相的结构有密切联系。为此，可以通过提高锰渣玻璃相含量及改善其玻璃相结构来提高锰渣活性。

相调节剂首先必须能够快速、有效降低熔体粘度。降低熔融体粘度、促进结晶体熔化的常见做法有：打断硅氧骨架网络、引入含“游离氧”阳离子、缩短链段长度等。氧化钠是玻璃种常用的碱金属氧化物，因其M-O键的离子性强，能够提供“游离氧”，具有高温助熔、断网作用。因此，可以将氧化钠作为锰渣改性的相调节剂。此外，矿渣作为潜在水硬性的材料，已经成为水泥工业活性混合材的重要来源。目前，我国钢铁工业排出的矿渣已经完全得到综合利用，甚至供不应求。部分地区S95级矿渣微粉的价格高达270元/吨，与42.5普通硅酸盐水泥价格接近，矿渣俨然成为一种供不应求的资源。将其用于混凝土中，对降低混凝土成本已无明显的优势。因此，研究低活性锰渣的改性具有现实意义。

发明内容

本发明的目的就是为了采用相调节剂氧化钠改性制备高玻相锰渣，通过提高锰渣的玻璃相含量制备出高活性锰渣微粉。提供一种以氧化钠为相调节剂，通过改变煅烧温度、保温时间、氧化钠掺量等实验条件来制备高玻璃相锰渣的方法。

具体步骤为：

(1)原料由锰渣和氧化钠组成，各组分质量百分比含量如下：锰渣75-95%、氧化钠5～25%。 

(2)将锰渣烘干至含水率小于1%，放入球磨机中粉磨至比表面积300～400㎡/Kg；将碳酸钠粉磨至完全过200目筛；将粉磨合格的物料分别静置24小时，待用。

(3)将步骤（2）制备好的物料按照步骤（1）的配比置于混料机中混料，使各组分均匀混合，将混合均匀的物料置于电阻炉中煅烧，煅烧温度为1300-1400°C，保温时间1-2小时，待保温结束后，进行水淬冷却，冷却至100°C以下时，置于干燥箱中进行干燥，即制得高玻璃相锰渣。

本发明采用氧化钠作为相调节剂对锰渣的玻璃相含量及结构进行改性。所制得的锰渣的玻璃相含量可达到95%以上。将高玻相锰渣烘干、粉磨，密封保存，可以作为成品直接用作水泥混合材或高性能混凝土掺合料。

具体实施方式

实施例1：

(1)原料由锰渣和氧化钠组成，各组分质量百分比含量如下：锰渣90%、氧化钠10%。 

(2)将锰渣烘干至含水率小于1%，放入球磨机中粉磨至比表面积300～400㎡/Kg；将氧化钠粉磨至完全过200目筛；将粉磨合格的物料分别静置24小时，待用。

(3)将步骤（2）制备好的物料按照步骤（1）的配比置于混料机中混料，使各组分均匀混合，将混合均匀的物料置于电阻炉中煅烧，煅烧温度为1400°C，保温时间1小时，待保温结束后，进行水淬冷却，冷却至100°C以下时，置于干燥箱中进行干燥，即制得玻璃相含量为98.4%的高玻璃相锰渣。

将粉磨合格的高玻璃相锰渣与基准水泥按1:1比例配比进行活性试验。所制备的高玻璃相锰渣的7d活性指数为62.4%，28d活性指数达88.9%。

实施例 2：

(1)原料由锰渣和氧化钠组成，各组分质量百分比含量如下：锰渣95%、氧化钠5%。 

(2)将锰渣烘干至含水率小于1%，放入球磨机中粉磨至比表面积300～400㎡/Kg；将氧化钠粉磨至完全过200目筛；将粉磨合格的物料分别静置24小时，待用。

(3)将步骤（2）制备好的物料按照步骤（1）的配比置于混料机中混料，使各组分均匀混合，将混合均匀的物料置于电阻炉中煅烧，煅烧温度为1350°C，保温时间2小时，待保温结束后，进行水淬冷却，冷却至100°C以下时，置于干燥箱中进行干燥，即制得玻璃相含量为90.1%的高玻璃相锰渣。