一种钢渣陶粒及其制备方法和其应用

技术领域

本发明属于固废再利用技术领域，具体涉及一种钢渣陶粒及其制备方法和其应用。

背景技术

钢渣是炼钢厂在冶炼粗钢时排放的固体废弃物。钢渣的主要化学成分为：CaO、MgO、SiO

国内对钢的需求量还将进一步增加，钢渣的排放量也将随之增加。钢渣的堆放会占用土地，而且钢渣中化学物质的挥发和渗透会污染周边的空气和河流。合理利用钢渣不仅能变废为宝，同时可保护环境，因此钢渣的资源化利用具有重大意义。

中国专利CN101423362B公开了将钢渣、水泥和增强外加剂制备得到钢渣聚合物水泥砂浆，仍需要额外添加增强剂才能够满足使用强度的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种钢渣陶粒，本发明提供的钢渣陶粒强度为26.2～30.6MPa，作为建筑材料骨料使用时，能够显著提高建筑材料的强度性能，不需要额外添加增强剂，不仅有效的解决钢渣堆放造成的环境污染问题，而且减少了建筑用石子原料的使用，实现了固废再利用和节能环保的双重目的。

本发明提供了一种钢渣陶粒，包括以下质量份数的组分：

钢渣 50～60份；

黏土 20～30份；

水玻璃 15～20份。

优选的，所述钢渣陶粒的粒径为5～15mm。

优选的，所述钢渣的粒径≤0.15mm。

优选的，所述水玻璃的模数为1.5～2.5。

本发明提供了上述技术方案所述钢渣陶粒的制备方法，包括以下步骤：

将钢渣、黏土和水玻璃依次进行混合、成球和煅烧；

所述煅烧包括：依次进行低温煅烧和高温煅烧。

优选的，所述成球的时间为20～30min，所述成球在成球盘中进行，所述成球盘的转速为20-40r/min，成球盘的倾斜角为35～55°。

优选的，所述低温煅烧的温度为500～700℃；保温时间为20～50min。

优选的，所述高温煅烧的温度为1100～1150℃，保温时间为30～60min。

优选的，对所述成球得到的料球进行养护，所述养护的温度为5～30℃，养护的时间为12～24h，养护的湿度为50～70％。

本发明提供了上述技术方案所述钢渣陶粒或上述技术方案所述的制备方法得到的钢渣陶粒作为建筑材料骨料的应用。

本发明提供了一种钢渣陶粒，包括以下质量份数的组分：钢渣50～60份；黏土20～30份；水玻璃15～20份。本发明提供的钢渣陶粒以黏土作为固体粘结试剂，以水玻璃作为液体粘结试剂，共同增强了钢渣的可塑性，使钢渣与钢渣之间的结合能力增强，从而提高了钢渣陶粒的强度，作为建筑材料骨料使用时，能够显著提高建筑材料的强度性能，不仅有效的解决钢渣堆放造成的环境污染问题，而且减少了建筑用石子原料的使用，实现了固废再利用和节能环保的双重目的。由实施例的结果表明，本发明提供的钢渣陶粒的强度为26.2～30.6MPa。

具体实施方式

本发明提供了一种钢渣陶粒，包括以下质量份数的组分：

钢渣 50～60份；

黏土 20～30份；

水玻璃 15～20份。

以质量份数计，本发明提供的钢渣陶粒包括50～60份的钢渣，优选为53.5～56份，在本发明中，所述钢渣的粒径优选≤0.15mm，更优选≤0.1mm；在本发明中，所述钢渣为炼钢厂在冶炼粗钢时排放的固体废弃物，本发明对所述钢渣的具体来源没有特殊要求。

本发明优选对炼钢厂排放的固体废弃物进行前处理，在本发明中，所述前处理优选包括破碎和研磨，本发明对所述破碎和研磨的具体实施过程没有特殊要求，本发明通过破碎和研磨使钢渣的粒径满足本发明的需要。

本发明以钢渣为主要原料制备钢渣陶粒，将钢渣陶粒用于建筑材料的骨料组分时，实施例得到的钢渣陶粒的强度为26.2～30.6MPa，不仅有效的解决钢渣堆放造成的环境污染问题，而且减少了建筑用石子原料的使用，实现了固废再利用和节能环保的双重目的。

以钢渣为基准，本发明提供的钢渣陶粒包括20～30份的黏土，优选为25～28.5份，本发明对所述黏土的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。

本发明以黏土作为钢渣陶粒的固体粘合剂，增强钢渣的可塑性。

以钢渣为基准，本发明提供的钢渣陶粒包括15～20份的黏土，优选为16.5～18份。在本发明中，所述黏土的粒径优选为1～10mm。

以钢渣为基准，本发明提供的钢渣陶粒包括15～20份水玻璃，优选为17～19份；在本发明中，所述水玻璃的模数优选为1.5～2.5；本发明对所述水玻璃的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。

本发明以水玻璃作为钢渣陶粒的液体粘结剂，增强钢渣的可塑性。

在本发明中，所述钢渣陶粒的粒径优选为5～15mm，更优选为7～12mm。

本发明提供了上述技术方案所述钢渣陶粒的制备方法，包括以下步骤：

将钢渣、黏土和水玻璃依次进行混合、成球和煅烧；

所述煅烧包括依次进行低温煅烧和高温煅烧。

本发明将钢渣、黏土和水玻璃进行混合；在本发明中，所述混合优选优选包括以下步骤：

将所述钢渣和黏土进行第一混合，得到第一混料；

将所述第一混料和水玻璃进行第二混合，得到第二混料。

本发明将所述钢渣和黏土进行第一混合，得到第一混料；在本发明中，所述第一混合优选在搅拌的条件下进行，所述混合的速度优选为25～35r/min，本发明对所述搅拌的具体实施过程没有特殊要求。

得到第一混料后，本发明将所述第一混料和水玻璃进行第二混合，得到第二混料；在本发明中，所述第二混合还优选加入水，本发明加水使第二混料更易成球，本发明对所述水的加入量没有特殊要求，以使第二混料能够成功成球即可；在本发明中，所述第二混合优选在成球盘中进行。

得到第二混料后，本发明将所述第二混料进行成球，得到煅烧前驱体。在本发明中，所述成球的时间优选为20～30min；在本发明中，所述成球优选在成球盘中进行，所述成球盘的转速优选为20～40r/min，成球盘的倾斜角优选为35～55°，更优选为40～45°。

成球完成后，本发明优选对所述成球得到的料球进行养护，在本发明中，所述养护的温度优选为5～30℃，更优选为10～25℃；所述养护的时间优选为12～24h，养护的湿度优选为50～70％，更优选为55～65％；在本发明中，所述养护优选在养护室中进行，本发明通过养护能够更进一步增强钢渣、黏土和水玻璃的之间结合力。

养护完成后，本发明优选对料球养护后的料球进行干燥，得到煅烧前驱体，在本发明中所述干燥的温度优选为80～120℃，更优选为90～100℃；所述干燥的时间优选为1～4h，更优选为2～3h；在本发明中，所述干燥优选在烘干箱中进行。

得到煅烧前驱体后，本发明将所述煅烧前驱体进行煅烧，得到钢渣陶粒。在本发明中，所述煅烧包括依次进行低温煅烧和高温煅烧；在本发明中，所述低温煅烧的温度优选为500～700℃；保温时间优选为20～50min，更优选为30～40min；所述高温煅烧的温度优选为1100～1150℃，保温时间优选为30～60min，更优选为35～50min。本发明对升温至所述煅烧的温度的速率没有特殊的限定。

本发明将煅烧分成两步进行更有利于得到结构完整，表面无细小裂纹的钢渣陶粒。

本发明提供了上述技术方案所述钢渣陶粒或上述技术方案所述的制备方法得到的钢渣陶粒作为建筑材料骨料的应用。

在本发明中，所述钢渣陶粒作为建筑材料的骨料，用于制备陶粒混凝土。

在本发明中，所述陶粒混凝土优选包括水泥、砂和钢渣陶粒，本发明对所述水泥和砂没有特殊要求。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

将55份钢渣和25份的黏土在25r/min的搅拌条件下进行第一混合，得到第一混料；将第一混料放入成球盘中，加入20份模数为1.5的水玻璃和5份水，转动成球盘是物料进行成球成球时间为30min，成球盘的转速为40r/min，成球盘的倾斜角为35°，得到料球；将料球放入养护室进行养护，养护的温度为5℃，时间为24h，湿度为50％，随后在80℃时在烘干箱中干燥2h，得到煅烧前驱体球，将煅烧前驱体球在600℃时保温30min进行低温煅烧，然后在1120℃时保温60min进行高温煅烧，得到钢渣陶粒。

按照《陶粒测试性能标准》：GB/17431-1998，对实施例的产品进行性能测试，本实施例得到的钢渣陶粒的强度为30.6MPa。

实施例2～4

按照实施例1的方法进行实施例2～4，不同之处和制备得到的钢渣陶粒的强度列于表1中。

表1实施例1～4的配方和方法和产品性能

由表1得出，本发明提供的钢渣陶粒的强度为26.2～30.6MPa，作为建筑材料骨料使用时，能够显著提高建筑材料的强度性能，不仅有效的解决钢渣堆放造成的环境污染问题，而且减少了建筑用石子原料的使用，实现了固废再利用和节能环保的双重目的。由实施例的结果表明，本发明提供的钢渣陶粒。

应用例1

按照水泥、砂和钢渣陶粒的质量比为1:2.09:2.09，将水泥、砂、钢渣陶粒和水混合，其中，水灰比为0.47，将得到的含有钢渣陶粒的陶粒混凝土在室温条件下养护10，测得陶粒混凝土强度可达到30MPa。

尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。