一种冶金渣加气混凝土及其加工工艺和应用

摘要

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种冶金渣加气混凝土及其加工工艺和应用。本发明的冶金渣加气混凝土，其组成包括干料、外加剂和水；所述干料的组成按重量百分比计包括：水泥5～12wt%，钢渣粉2～4wt%，矿渣粉3～5wt%，冶金不含铁尘泥15～25wt%，粉煤灰36～50wt%，生石灰15～20wt%，石膏：3～5wt%；外加剂包括减水剂和铝粉，减水剂的含量为干料重量的0.5～2.0wt%，铝粉的含量为干料重量的0.04～0.2wt%；水与干料的质量比为0.45～0.6:1。本发明的冶金渣加气混凝土具有利废环保、保温隔音及防火等作用，属于工业废物的再利用，减少环境污染，符合可持续发展的要求。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种冶金渣加气混凝土及其加工工艺和应用。

背景技术

本发明涉及一种冶金渣加气混凝土及其制备的方法，是以钢渣粉、矿渣粉、冶金不含 铁尘泥和粉煤灰等工业废弃物为主要原料，属于工业固废物的再利用，可适用于保温、隔 音以及防火材料等轻质建筑材料领域。

加气混凝土是以钙质材料和硅质材料为基本组分，以化学发气的方法形成多孔结构， 通过蒸压养护获得强度的轻质人工石材。其具有轻质高强、隔热保温、防火、隔音、抗水 减震等特性，是新型节能环保型建筑材料，在高层建筑墙体制作、保温和衬垫等工程中得 到了广泛的应用。

随着建筑行业的发展，建筑材料资源和能源的紧缺，工业废弃物作为一种闲置的资源， 已经越来越多的被应用在建筑材料领域，起到了节能降耗、降低成本和减轻环境负荷的作 用。

本文中冶金渣包括钢渣、矿渣、冶金不含铁尘泥。

钢渣是炼钢工业的废渣。其矿物组成包括橄榄石、硅酸二钙、硅酸三钙以及少量游离 氧化钙、氧化镁、玻璃体等成分。具有一定的水化自硬能力，经过超细粉活化处理后，可 以较好地解决游离氧化钙、氧化镁的膨胀问题，具有一定的活性。

冶金不含铁尘泥是钢厂中不含铁的灰、渣、泥，广义来说，也是钢渣资源的一种。冶 金不含铁尘泥种类繁多，涵盖了冶金生产全流程。其状态多为微细颗粒，在混凝土制品中 起到微细集料的作用。

矿渣也称为粒化高炉矿渣、水淬矿渣或水渣，是冶金企业在炼铁炉中炼铁时浮于铁水 表面的熔渣，排出时用水急冷得到。粒化高炉矿渣同时含有CaO、SiO₂、A1₂O₃，是钙--铝-- 硅三元体系，其经过磨细后称为磨细矿渣。具有较高的潜在活性。在碱性环境下能够发生 水化硬化而产生强度。磨细矿渣在一定细度条件下自身也能发生水化硬化反应，具有自硬 性。

粉煤灰是燃煤发电厂排放的烟道灰，经收尘得到。粉煤灰经过高温过程以及收尘的快 速冷却过程．其产物以玻璃态物质为主并含有少量结晶态物质。粉煤灰的化学成分以SiO₂、 A1₂O₃为主，二者的含量之和一般在60％-85％之间，其物相形态以玻璃体为主，因而具有潜 在活性。粉煤灰与水泥及其他固废物相比属于轻质材料，会降低材料的单位质量。

钢渣粉、矿渣粉、粉煤灰和冶金不含铁尘泥均属于工业固体废弃物，是一种闲置的资 源，如果不循环进行再利用，不但造成资源的极大浪费，而且还会污染环境占用大量的生 产场地。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中工业固体废弃物污染的问题，提供一种冶金渣加气 混凝土及其制备工艺。本发明的冶金渣加气混凝土具有利废环保、保温隔音以及防火等作 用，而且属于工业固废物的再利用，变废为宝，减少环境污染。

本发明首先公开了一种冶金渣加气混凝土，其组成包括干料、外加剂和水；所述干料 的组成，按重量百分比计包括：水泥5～12wt%，钢渣粉2～4wt%，矿渣粉3～5wt%，冶金 不含铁尘泥15～25wt%，粉煤灰36～50wt%，生石灰15～20wt%，石膏3～5wt%；所述外 加剂包括减水剂和铝粉膏，其中减水剂的含量为干料重量的0.5～2.0wt%，铝粉膏的含量为 干料重量的0.04～0.2wt%；水与干料的质量比为0.45～0.6:1。

较优的，本发明所述冶金渣加气混凝土，其干表观密度为500kg/m³～800kg/m³。

干料：

本发明所采用的水泥为本领域常规水泥，优选的，为42.5级普通硅酸盐水泥。

本发明所述钢渣粉由转炉钢渣经过磨细制成；优选的，所述钢渣粉的比表面积≥ 400m²/kg。更优选的，钢渣粉所含游离氧化钙≤3wt%。钢渣粉由上海宝冶钢渣综合开发实 业有限公司提供。

本发明所矿渣粉由粒化高炉水渣经过粉磨制成；优选的，所述矿渣粉的比表面积≥ 400m²/kg。矿渣粉由上海宝田新型建材有限公司。

本发明所述冶金不含铁尘泥为石灰石污泥和/或白云石污泥。所述石灰石污泥为制造生 石灰过程中所产生的石灰石破碎除尘调湿泥；所述白云石污泥为制造生石灰过程中所产生 的白云石清洗污泥。由上海宝钢集团有限公司提供。

外加剂：

较优的，所述减水剂为萘系减水剂。更优的，所述减水剂型号为FDN-2型。由五冶集 团上海源筑新型建材有限公司提供。

本发明所采用的铝粉膏符合国家标准《发气铝粉》（GB/T2084）和《加气混凝土用铝 粉膏》（JC/T407）要求。

本发明第二方面公开了前述冶金渣加气混凝土的加工工艺，包括如下步骤：

1）按照所述冶金渣加气混凝土的组成将水泥、钢渣粉、矿渣粉、冶金不含铁尘泥、粉 煤灰、生石灰、石膏均匀搅拌，获得干料混合物；

2）向前一步骤获得的干料混合物中加入减水剂，水和铝粉膏，均匀搅拌5～30分钟， 获得浆料；

3）将制备的浆料导入料槽中注模，经蒸汽预养护，蒸压养护，获得冶金渣加气混凝土。 较优的，步骤3）所述预养护的方法为：温度40℃～45℃，于静养室预养2～4h。

进一步的，蒸汽预养护后，获得强度达到0.2-0.3MPa的配体进行成型切割。

较优的，步骤3）所述蒸压养护的方法为：压强0.8～1.3MPa，于压蒸釜中蒸压养护8-9 小时。

本发明最后公开了前述冶金渣加气混凝土在建筑材料领域的应用。

本发明利用复合冶金渣粉制备的加气混凝土各性能指标符合国家标准GB11968-2006 《蒸压加气混凝土砌块》的要求。

本发明的优点在于利用工业固体废弃物为原料，将钢渣粉、矿渣粉、粉煤灰和冶金不 含铁尘泥进行复合，充分利用钢渣粉、矿渣粉和粉煤灰的潜在火山灰效应来代替部分水泥， 不但降低了生产成本，而且还可以降低水泥的水化热，提高混凝土制品的后期强度。利用 冶金不含铁尘泥的微细集料效应作为加气混凝土砌块的填料，经过蒸压养护后制备的加气 混凝土强度高、耐腐蚀性强，同时具有保温、隔音、防火等作用，属于工业固废物的再利 用，变废为宝，不但节约了日益紧缺的能源资源，而且又保护了我们的生活环境，一举多 得。

附图说明

图1：本发明的加气混凝土制备工艺线路图

具体实施方式

在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特 定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施 方案，而不是为了限制本发明的保护范围。

实施例1

本发明具体配方按重量比为：10wt%的水泥、3wt%的钢渣粉、4wt%的矿渣粉、20wt%的 冶金不含铁尘泥、41wt%的粉煤灰、18wt%的生石灰、4wt%的石膏均匀搅拌；

然后加入干料重量0.8wt%的减水剂、0.16wt%的铝粉膏和50wt%的水，均匀搅拌；

将拌好的浆料导入料槽中注模，推入45℃静养室预养3个小时待配体强度达到0.25MPa 时进行成型切割，然后进入压蒸釜中进行蒸压养护9小时，之后出釜码放。然后测表观干 密度为604kg/m³，强度为4.0MPa。

实施例2

本发明具体配方按重量比为：10wt%的水泥、3wt%的钢渣粉、4wt%的矿渣粉、20wt%的 冶金不含铁尘泥、41wt%的粉煤灰、18wt%的生石灰、4wt%的石膏均匀搅拌；

然后加入干料重量0.8wt%的减水剂、0.20wt%的铝粉膏和50wt%的水，均匀搅拌；

将拌好的浆料导入料槽中注模，推入45℃静养室预养3个小时待配体强度达到0.25MPa 时进行成型切割，然后进入压蒸釜中进行蒸压养护9小时，之后出釜码放。然后测表观干 密度为511kg/m³，强度为3.1MPa。

实施例3

本发明具体配方按重量比为：10wt%的水泥、3wt%的钢渣粉、4wt%的矿渣粉、20wt%的 冶金不含铁尘泥、41wt%的粉煤灰、18wt%的生石灰、4wt%的石膏均匀搅拌；

然后加入干料重量0.8wt%的减水剂、0.04wt%的铝粉膏和50wt%的水，均匀搅拌；

将拌好的浆料导入料槽中注模，推入45℃静养室预养3个小时待配体强度达到0.25MPa 时进行成型切割，然后进入压蒸釜中进行蒸压养护9小时，之后出釜码放。然后测表观干 密度为818kg/m³，强度为7.8MPa。

实施例4

本发明具体配方按重量比为：5wt%的水泥、4wt%的钢渣粉、5wt%的矿渣粉、25wt%的冶 金不含铁尘泥、36wt%的粉煤灰、20wt%的生石灰、5wt%的石膏均匀搅拌；

然后加入干料重量0.5wt%的减水剂、0.16wt%的铝粉膏和60wt%的水，均匀搅拌；

将拌好的浆料导入料槽中注模，推入40℃静养室预养4个小时待配体强度达到0.25MPa 时进行成型切割，然后进入压蒸釜中进行蒸压养护9小时，之后出釜码放。然后测表观干 密度为612kg/m³，强度为3.6MPa。

实施例5

本发明具体配方按重量比为：12wt%的水泥、2wt%的钢渣粉、3wt%的矿渣粉、15wt%的 冶金不含铁尘泥、50wt%的粉煤灰、15wt%的生石灰、3wt%的石膏均匀搅拌；

然后加入干料重量2.0wt%的减水剂、0.16wt%的铝粉膏和45wt%的水，均匀搅拌；

将拌好的浆料导入料槽中注模，推入45℃静养室预养2个小时待配体强度达到0.25MPa 时进行成型切割，然后进入压蒸釜中进行蒸压养护8小时，之后出釜码放。然后测表观干 密度为609kg/m³，强度为4.3MPa。