[发明专利]一种炉前改性钢渣及其制备方法

说明书

一种炉前改性钢渣及其制备方法，将转炉炼钢排出的温度为1400℃以上的钢渣排出到渣罐，同时将改性剂(石灰石粉、砂岩以及粉煤灰)与熔融态钢渣混合，改性剂的粒径均小于0.15mm，其组分与含量分别为石灰石粉1％‑15％、砂岩粉1％‑10％、粉煤灰1％‑10％，总加入量为5％‑25％。钢渣化学成分中CaO和MgO含量总和应小于55％。本发明的改性钢渣可以作为水泥混合材或混凝土掺合料，应用于水泥或混凝土中。本发明的改性钢渣胶凝活性高，制备方法操作简单。

技术领域

本发明涉及水泥基材料和钢铁产业，具体涉及一种改性钢渣粉及其制备方法和应用。

背景技术

钢渣是炼钢过程中排出的温度在1400℃以上的熔融物经冷却得到的固体废弃物，作为钢铁生产过程的固体废弃物，其产生量为粗钢产量的10％-15％。钢渣产生量大，但其综合利用率仅20％-30％，其利用方向主要为钢厂内部的循环利用、土建及道路工程。钢渣中含有相当数量的废钢或磁性铁氧化物，钢铁企业会对其直接回收；在土建方面，尾渣可以作为水泥混合材或混凝土掺合料使用；在道路工程方面，大多用于道路基层材料。

钢渣的利用率低会导致大部分只能被随意的堆积，这不仅会占用大量的土地，还会对环境造成污染，钢渣中所含有的重金属离子和碱金属离子会随雨水渗入土壤中，影响农作物的生长，而且钢渣中的有害离子渗入地下水中，会对附近的水体造成污染，进而影响到人们的身体健康。

钢渣的化学成分因炼钢过程中造渣剂不同、造渣方法不同、批次不同和处理工艺不同都会导致钢渣的化学成分出现差别，但其主要成分是一致的，主要由CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO及少量f-CaO、MnO、FeO、P₂O₅、金属Fe组成，与普通硅酸盐水泥熟料的化学成分相似，且有一定的胶凝性，所以可将钢渣作为水泥混合材或混凝土掺合料使用。但由于钢渣中含有大量的RO相，导致钢渣存在胶凝活性低、安定性不良等问题，未经改性处理的钢渣，胶凝活性难以达到水泥混合材或混凝土掺合料的活性要求。

有学者使用五种化学试剂复配出钢渣激发剂来激发钢渣的活性，发现碱性激发剂可以提供钢渣水化的碱性环境，加入激发剂后钢渣的活性确实得到了很大的提高。

也有学者通过机械磨细的方法改善钢渣活性，将钢渣磨细后能够加快其水化速率，而且随着比表面积的增大，钢渣的水化速率就越快。

但是，上述方法只是从末端入手对钢渣的特定物性进行改性，没有充分利用熔融态钢渣自身特性，要么活性提高有限，要么重新加热煅烧。

发明内容

为了解决现有处理技术中钢渣活性低、安定性不良等问题，本发明提供了一种操作简单、胶凝活性高、可用作水泥混合材或混凝土掺合料的改性钢渣及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种改性钢渣，所述改性钢渣由炼钢车间刚刚排出的熔融态钢渣，掺入改性剂，充分搅拌、反应后急冷制得；以质量百分比计，各种原料的含量为：钢渣75％-95％，改性剂5％-25％。改性剂的组分与含量分别为石灰石粉1％-15％、砂岩粉1％-10％、粉煤灰1％-10％。

优选的，上述改性钢渣，以质量百分比计，各种原料的含量为：钢渣85％-93％，改性剂7％-15％。

进一步优选的，上述钢渣化学成分中CaO和MgO的含量总和应小于等于55％。

进一步优选的，上述改性剂各组分的粒径均小于0.15mm。

优选的，上述改性钢渣应在熔融态钢渣排出后立即加入改性剂均匀搅拌。

优选的，熔融态钢渣和改性剂搅拌均匀后静置20min。