[发明专利]混凝土用矿物掺合料及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物领域，特别涉及一种混凝土用矿物掺合料及其制作方法。

背景技术

名词解释:

转炉渣，即转炉钢渣是转炉炼钢过程中产生的废渣，主要来源于铁水与废钢中所含元素氧化后形成的氧化物，金属炉料带入的杂质，加入的造渣剂(如石灰石、萤石、硅石)、氧化剂、脱硫产物和被侵蚀的炉衬材料等主要含有CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO、Fe2O3、MnO、P₂O₅和f–CaO(游离氧化钙)等。

硅碎石是硅矿采集中的碎渣，硅含量在90％以上。

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。其主要成分是Al₂O₃、SiO₂，另外还含有数量不等的Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O、K₂O、P₂O₅、SO₃和微量稀有元素(镓、钒、钛、钴)。

烧透煤矸石即为煤矸石彻底燃烧后的产物。

烧失量(Loss on ignition，缩写为LOI)，即将在105—110℃烘干的原料在1000—1100℃灼烧后失去的重量百分比。

筛余(筛余量)是指粉状物料细度的表示方法，一定质量的粉状物料在标准筛上筛分后留在筛上部分的质量比(％)。

以往混凝土的填充料通常会添加火电厂粉煤灰。粉煤灰是一种火电厂的副产品，质量很不稳定，含水量高，在罐装车内有20％打不出，且细度和烧失量都偏高，严重影响混凝土的质量。且国家鼓励发展新能源，水电、核电、风电、光电大量补充电能，火电必将逐步退出能源市场，则火电粉煤灰产量也会逐渐减少甚至退出市场，但是现在还没有粉煤灰的新的制作方法。此外，建筑拆除过程中产生的建筑垃圾、钢铁厂产生的转炉渣；采集硅矿石中产生的硅碎石以及煤矿采集中产生的煤矸石通常被当做固体废弃物处理，浪费了资源且容易污染环境。

发明内容

为了克服以上问题，本发明提供了一种混凝土用矿物掺合料及其制作方法。本发明生产工艺简单，成本低，以建筑垃圾、转炉渣、烧透煤矸石和硅碎石等常见的固体废弃物为主要材料，所得的矿物掺合料可以取代混凝土中部分高强水泥和矿粉，有效提高混凝土早期、后期强度，增强了混凝土抗弯折、抗渗漏、抗腐蚀抗辐射和耐久性的能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:

一种混凝土用矿物掺合料，包括20-30重量份的烧透煤矸石、10-60重量份的转炉渣、10-40重量份的硅碎石和10-20重量份的建筑垃圾；其中硅碎石中硅元素含量≥90％，所述建筑垃圾为水泥类建筑垃圾。

进一步的改进，包括20重量份的烧透煤矸石、40重量份的转炉渣、30重量份的硅碎石和10重量份的建筑垃圾。

进一步的改进，所述建筑垃圾包括拆碎的混凝土柱、混凝土敦、混凝土墙、混凝土路面、水泥砖、水泥瓦和红砖。

进一步的改进，所述矿物掺合料的细度为：在45微米的方孔筛中的筛余量≤23％。

一种混凝土用矿物掺合料的制作方法，所述制作方法如下：

20-30重量份的烧透煤矸石、10-60重量份的转炉渣、10-40重量份的硅碎石和10-20重量份的建筑垃圾混合破碎研磨为粉料状的矿物掺合料；矿物掺合料的细度为：在45微米的方孔筛中的筛余量≤23％；其中硅碎石中硅元素含量≥90％；所述建筑垃圾为水泥类建筑垃圾。

进一步的改进，预先将烧透煤矸石和建筑垃圾破碎为径粒≤40mm的碎块，硅碎石烘干后破碎为径粒≤50mm的碎块；预先将转炉渣烘干至含水量≤2％；然后将烧透煤矸石、转炉渣、硅碎石和建筑垃圾混合破碎研磨为粉料状的矿物掺合料。

进一步的改进，所述建筑垃圾包括拆碎的混凝土柱、混凝土敦、混凝土墙、混凝土路面、水泥砖、水泥瓦和红砖。

进一步的改进，所述烧透煤矸石、转炉渣、硅碎石和建筑垃圾混合后，首先使用辊磨机压碎，然后使用球磨机研磨成粉，再进行风选。