[发明专利]制造高端性能钢渣料基建筑用产品的方法

说明书

本发明一般涉及将钢渣料，制钢副产物升级成创新的粘合性材料。通过活化转炉渣料矿物，钢渣料可以转为高效的粘合剂，其可用于生产各种建筑用产品。更具体地，本发明涉及一种用于建筑用产品的渣料混合物，其包含钢渣料、水和螯合剂，以及涉及制备包含钢渣料的建筑用产品的方法。它还涉及建筑用产品和预混套件。

本发明整体涉及将钢渣料，制钢副产物，升级成创新的粘合性材料。通过活化转炉渣料矿物，钢渣料可以转为高效的粘合剂，其可用于生产各种建筑用产品。更具体地，本发明涉及一种用于建筑用产品的渣料混合物，其包含钢渣料、水和螯合剂，以及涉及制备包含钢渣料的建筑用产品的方法。它还涉及建筑用产品和预混套件。

碱性氧气转炉(BOF)钢渣料(也称为LD-Converter渣料)是来自Linz-Donawitz制钢工艺的副产物。在欧洲，BOF渣料的年产量约为1040万吨。目前填埋大量钢渣料，约占产生的钢渣料总质量的23％，导致环境问题。至今，钢渣料作为水泥和混凝土生产中的反应性粘合剂的应用尚未成功。在工业上，钢渣料主要用于道路施工(2014年的总钢渣料量的约54％，和2016年总钢渣料量的约46％)。在混凝土行业中，钢渣料用作骨料(2014年总钢渣料量的约7％，和2016年总钢渣料量的约4％)。在这些年内，钢渣料应用中观察到在两个工业部分中减少的倾向是由因现有游离石灰导致的膨胀问题以及因此的钢渣料利用的更多限制规则引起的。

钢渣料在水泥和混凝土工艺中的应用受到限制，这是由于许多技术障碍：低液压活性(低的无定形含量、高的惰性相量)、体积不稳定性问题(游离CaO的存在)和重金属污染(特别是钒和铬)。由于这些技术障碍，根据现有技术，钢渣料不能用于高端性能建筑用产品。

因此，希望改性钢渣料，使其可用于高端性能建筑用产品，其具有高机械性能、低孔隙度和低环境冲击。

根据本发明，提供了一种用于建筑用产品的渣料混合物，其包含钢渣料、水和螯合剂。还提供了一种制备包括钢渣料的建筑用产品的方法，包含钢渣料的建筑用产品和包含钢渣料的预混套件。本发明利用一种方法活化转炉渣料矿物，从而生产粘合性材料，其可用作高效粘合剂以生产建筑用产品。

在第一方面，提供了一种用于建筑用产品的渣料混合物，其包含钢渣料、水和螯合剂。

在渣料混合物中螯合剂(其充当活化剂以及超增塑剂)的存在，导致钢渣料的水需求的高度降低，并且进而导致钢渣料浆料中所需的水量减少。这导致所得产物的高性能，例如高抗压强度和低孔隙率。据信，通过活化铁相，本发明允许将钢渣料升级成可用于生产高端性能的建筑用产品的粘合性材料。

基于钢渣料的相组成，选择螯合剂以活化含铁相，同时充当超增塑剂以降低钢渣料的水需求。过量的水将导致产物的孔隙率增加和抗压强度降低。通过使用螯合剂，获得具有良好流动性的浆料所需的水量显著降低，因此最初需要较低的水量，特别是与不使用超增塑剂的情况相比。

因此，本发明允许转炉渣料转化为具有高性能(例如优异的抗压强度)的石质产物，其可以潜在地用于生产混凝土管、路面、结构元件。据信，形成粘合剂的目标相是C₂F(黑钙铁矿(Srebrodolskite)/铁铝酸四钙、铁酸二钙，其中铁可以被铝、钛和钒取代)和方铁矿(FeO、MgO和MnO固溶体)以及较小程度的C₂S(贝利特、硅酸二钙，其受钒污染)。由于用螯合剂活化钢渣料，渣料混合物将产生这样的浆料：其直接用作建筑用产品或可通过在固化前添加添加剂而用作建筑用产品中的粘合剂。

应注意，在整个说明书中，LD转炉炉渣、BOF渣料和钢渣料可互换使用。在所有情况下，它指的是从Linz-Donawitz制钢工艺的转炉中作为副产物在碱性氧气转炉中获得的渣料。此外，术语渣料混合物和钢渣料浆料可以互换使用。但应当注意，渣料混合物本身可以用作建筑用产品或建筑用产品中的粘合剂。