[发明专利]一种电炉渣基矿物掺合料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种电炉渣基矿物掺合料及其制备方法，包括如下步骤：将电炉渣、钢渣、煤渣和石灰质材料的混合物进行煅烧，得到电炉渣基矿物掺合料。本发明以钢渣、煤渣和石灰质材料为改性剂，通过煅烧对电炉渣进行改性，煤渣中含有大量的SiO₂和Al₂O₃，钢渣中含有大量的SiO₂和CaO，而石灰质材料则可直接提供活性钙，煅烧过程中电炉渣、钢渣和煤渣中不具有胶凝活性的矿物如镁蔷薇辉石、铁铝酸钙七铝酸十二钙等分解，释放出活性钙、硅和铝，在高温下活性钙、硅、铝重新组合生成具有胶凝活性的硅酸盐和铝酸盐，从而得到胶凝活性优异的电炉渣基矿物掺合料。

技术领域

本发明涉及冶金渣回收利用领域，尤其涉及一种电炉渣基矿物掺合料及其制备方法与应用。

背景技术

电炉渣是指电弧炉炼钢的还原期操作中，采用碳粉和硅铁粉等还原剂进行扩散脱氧时所形成的渣。随着我国炉外精炼技术的发展，电炉渣的数量也在逐年增多，大量电炉渣的堆积，既占用大量土地，又造成了严重的环境污染。电炉渣的主要矿物组成为：硅酸二钙(γ-C₂S)、七铝酸十二钙(C₁₂A₇)、钙黄长石(C₂AS)、钙长石(CAS₂)、镁蔷薇辉石(C₃MS₂)等，其中硅酸盐矿物具有一定潜在胶凝活性。但是，由于电炉渣中的硅酸盐矿相主要为硅酸二钙，且主要以γ-C₂S晶型存在，几乎无胶凝活性，严重限制了电炉渣作为矿物掺合料在水泥混凝土中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电炉渣基矿物掺合料及其制备方法与应用。本发明所提供的制备方法得到的电炉渣基矿物掺合料具有优异的胶凝活性，可用于水泥混凝土中。

为实现上述目的，本发明提供了一种电炉渣基矿物掺合料的制备方法，包括如下步骤：将包括电炉渣、钢渣、煤渣和石灰质材料的混合物进行煅烧，得到电炉渣基矿物掺合料。

优选的，所述混合物中，电炉渣的含量为50～60wt.％，钢渣的含量为12～18wt.％，煤渣的含量为6～8wt.％，石灰质材料的含量为20～30wt.％。

优选的，所述钢渣包括如下质量含量的化学组分：SiO₂10～16wt.％，Al₂O₃1～5wt.％，Fe₂O₃17～23wt.％和CaO 45～55wt.％。

优选的，所述煤渣包括如下质量含量的化学组分：SiO₂61～69wt.％，Al₂O₃18～22wt.％，Fe₂O₃3～7wt.％和CaO 1～3wt.％。

优选的，所述混合物中还包括助剂；所述助剂为萤石和石膏中的一种或两种组分的混合物。

优选的，所述混合物中助剂的含量为0～2wt.％，不包括含量为0的技术方案。

优选的，所述煅烧的温度为1200～1500℃，所述煅烧的时间为0.5～2h。

优选的，所述煅烧后还包括冷却，所述冷却为在1～2h内将所述煅烧的产物降温至150℃以下。

本发明还提供了一种电炉渣基矿物掺合料，由上述技术方案制备得到。

本发明还提供了上述电炉渣基矿物掺合料在胶凝材料中的应用。