利用鋼渣水洗球磨泥生產(chǎn)地質(zhì)聚合物的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用鋼渣水洗球磨泥生產(chǎn)地質(zhì)聚合物的方法。它依次包括以下步驟：1）將鋼渣水洗后進(jìn)行固液分離，并控制固體含水的重量百分比為5～10%，得到塵泥干燥基；2）向塵泥干燥基中加入混凝土緩凝劑和礦化劑，混合均勻，其中，混凝土緩凝劑的重量為塵泥干燥基重量的0.1～0.5%，礦化劑的重量為塵泥干燥基重量的3.5～10.5%；3）將塵泥干燥基進(jìn)一步干燥，使其含水量為0.1～1.0%，得到地質(zhì)聚合物粗產(chǎn)品；4）將地質(zhì)聚合物粗產(chǎn)品粉磨至粒度為310～560m2/kg，得到地質(zhì)聚合物產(chǎn)品。該方法能將鋼渣水洗球磨泥用作地質(zhì)聚合物材料，并能解決鋼渣水洗產(chǎn)生的污泥造成的環(huán)境污染問題，實現(xiàn)資源二次有效利用。
【專利說明】利用鋼渣水洗球磨泥生產(chǎn)地質(zhì)聚合物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金渣處理及資源化利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是指一種利用鋼渣水洗球磨泥生產(chǎn)地質(zhì)聚合物的方法。
【背景技術(shù)】[0002]鋼渣水洗球磨泥是粒徑小于30_的磁性鋼渣通過加水濕式球磨磁選粒子鋼后的尾渣，再經(jīng)過二級濕式磁選裝置磁選后所剩尾渣液經(jīng)過沉淀池分級自然沉淀而得到的一種污泥，其實質(zhì)仍是一種鋼渣尾渣，在生產(chǎn)現(xiàn)場俗稱為尾泥。通過對鋼渣水洗球磨泥取樣分析發(fā)現(xiàn)，與未水洗球磨的鋼渣尾渣相比，兩者化學(xué)成分相差無幾，其中，鋼渣水洗球磨泥的P2O5和鐵含量有所降低，Ca0、Si02、Al203、S03和堿度有所增加。但由于長時間浸泡，鋼渣水洗球磨泥活性物質(zhì)基本上都與水反應(yīng)完全。鋼渣水洗球磨泥細(xì)度小、易滲水，飽和含水率約為20%，難以脫水，干燥后又容易板結(jié)，從而導(dǎo)致難以運輸和堆放，嚴(yán)重污染了生產(chǎn)現(xiàn)場。同時該污泥含磷、硫很高，不適合直接用于水泥和其他建材。
[0003]地質(zhì)聚合物(Geopolymer)是近年來國際上研究非常活躍的非金屬材料之一。地質(zhì)聚合物(Geopolymer)的概念在上個世紀(jì)70年代末首先由J.Davidovits提出。該材料是近年來新發(fā)展起來的、有可能在許多場合代替水泥，并有著比水泥更優(yōu)異綜合性能的新型材料。它是以粘土、工業(yè)廢渣或礦渣為主要原料，經(jīng)適當(dāng)?shù)墓に囂幚恚谳^低溫度條件下通過化學(xué)反應(yīng)得到的一類新型無機聚合物材料。地質(zhì)聚合物被認(rèn)為是由地球化學(xué)作用(Geochemistry)或人工模仿地質(zhì)合成作用(Geosynthesis)而制造出的、以無機聚合物為基體的、堅硬的人造巖石。它具有強度高、硬化快、耐酸堿腐蝕等優(yōu)于普通硅酸鹽水泥的獨特性能，同時具有材料豐富、工藝簡單、價格低廉、節(jié)約能源等優(yōu)點引起了國內(nèi)外材料專家的極大興趣。
[0004]鋼渣水洗球磨泥的堿度處于2.9~3.3之間，屬于中偏高水平，具有較高的潛在活性，且其放射性較低，遠(yuǎn)低于國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。這些良好的基本性能為鋼渣水洗球磨泥用于地質(zhì)聚合物提供了可能性。將鋼渣水洗球磨泥通過加工制作成地質(zhì)聚合物，將很好地提高了鋼渣水洗球磨泥的綜合利用附加值，解決鋼渣水洗球磨泥目前污染環(huán)境的難題，更為重要的是，用鋼渣水洗球磨制備地質(zhì)聚合物材料的工藝中無需使用如生產(chǎn)硅酸鹽水泥那樣大量消耗資源和能源的“兩磨一燒”煅燒工藝，且二氧化碳排放少，據(jù)研究地質(zhì)聚合物生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳僅為硅酸鹽水泥的五分之一。因此，如何保持住鋼渣球磨泥本身的活性，以及用作建材后的穩(wěn)定性，并資源化利用鋼渣水洗球磨泥是一項迫切而重要的工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是提供一種利用鋼渣水洗球磨泥生產(chǎn)地質(zhì)聚合物的方法，該方法能有效地將鋼渣水洗球磨泥用作地質(zhì)聚合物材料，并能解決鋼渣水洗產(chǎn)生的污泥造成的環(huán)境污染問題，實現(xiàn)資源二次有效利用。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明的利用鋼渣水洗球磨泥生產(chǎn)地質(zhì)聚合物的方法，依次包括以下步驟:
[0007]I)、將鋼渣水洗后進(jìn)行固液分離，并控制固體含水的重量百分比為5~10%，得到塵泥干燥基；
[0008]2)向塵泥干燥基中加入混凝土緩凝劑和礦化劑，混合均勻，其中，所述混凝土緩凝劑的重量為所述塵泥干燥基重量的0.1~0.5%，所述礦化劑的重量為所述塵泥干燥基重量的 3.5 ~10.5% ；
[0009]3)將塵泥干燥基進(jìn)一步干燥，使其含水量為0.1~1.0%，得到地質(zhì)聚合物粗產(chǎn)品；
[0010]4)將地質(zhì)聚合物粗產(chǎn)品粉磨至粒度為310~560m2/kg，得到地質(zhì)聚合物產(chǎn)品。
[0011]進(jìn)一步地，所述的混凝土緩凝劑為磷石膏、檸檬酸石膏、脫硫石膏、氟石膏中的一種或者幾種。
[0012]更進(jìn)一步地，所述的礦化劑是由高嶺土、膨潤土、海泡石中的一種或幾種與堿性物質(zhì)在850~1100°C下自然煅燒25~95min形成的礦化混合物,其中，高嶺土、膨潤土、海泡石中的一種或幾種組合物與堿性物質(zhì)的重量比為0.2~4.5:1。
[0013]還進(jìn)一步地，所述堿性物質(zhì)為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸氫鉀中的一種或者幾種。
[0014]本發(fā)明的利用鋼渣水洗球磨泥生產(chǎn)地址聚合物的方法以鋼渣水洗球磨泥為主要原料，經(jīng)過預(yù)處理、加入添加劑、干燥控水，粉磨等步驟，得到了強度與市售水泥相當(dāng)、綜合性能優(yōu)良應(yīng)用范圍廣泛的地質(zhì)聚合物，從而解決了以前鋼渣水洗球磨泥在建材中無活性、發(fā)生膨脹等不良現(xiàn)象，為鋼渣水洗球磨泥的綜合利用提供了一條新的途徑，可以減少鋼渣水洗球磨泥拋棄對環(huán)境的污染，·真正實現(xiàn)“變廢為寶”，有利于環(huán)境治理和環(huán)境保護(hù)。其中，在塵泥干燥基中加入混凝土緩凝劑能有效地保持鋼渣的水化特性，即保持具有水活性，使鋼渣塵泥不水化、不膠凝，在后期與水化合后能具備一定強度，若不保持活性，鋼渣作為地質(zhì)聚合物就沒有強度。礦化劑的加入相當(dāng)于水泥中加入熟料，增加地聚物的膠凝性能。
[0015]同時，本發(fā)明的地質(zhì)聚合物可以取代普通水泥和非金屬填料，廣泛應(yīng)用于汽車和航空工業(yè)、非鐵鑄造及冶金、土木工程、交通及搶修工程、塑料工業(yè)、核泄漏和重金屬污染搶險、礦山回填等領(lǐng)域，可以形成廢物的綜合利用，最大限度地提高固體廢棄物的利用附加值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為利用鋼渣水洗球磨泥生產(chǎn)地質(zhì)聚合物的方法的生產(chǎn)工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明利用鋼渣水洗球磨泥生產(chǎn)地質(zhì)聚合物的方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0018]實施例1
[0019]利用湖北某大型鋼鐵集團(tuán)下屬鋼渣處理企業(yè)生產(chǎn)在脫硫鋼渣水洗球磨泥生產(chǎn)地質(zhì)聚合物的方法，其生產(chǎn)工藝流程如附圖所示，具體包括以下步驟:
[0020]I)對鋼渣進(jìn)行水洗，在2小時內(nèi)對塵泥和水采取選礦工藝進(jìn)行固液分離，使塵泥的含水重量降低到5%，得到塵泥干燥基；[0021]2)立即向塵泥干燥基加入脫硫石膏作為環(huán)保型混凝土緩凝劑，其加入量為塵泥干燥基重量的0.1%，同時加入礦化劑，礦化劑是由高嶺土和海泡石按照質(zhì)量比1:1組合后與氫氧化鈉在1000°c下自然煅燒35min形成的礦化混合物，高嶺土和海泡石組合物與氫氧化鈉的質(zhì)量比為1:5 ;礦化劑的加入量按照重量計算，為塵泥干燥基的3.5%，這樣使塵泥的含水量進(jìn)一步減少，并保持原有活性；
[0022]3)將上述鋼渣塵泥產(chǎn)品經(jīng)烘干機進(jìn)行干燥，使其含水量控制在0.5%，得到地質(zhì)聚合物粗產(chǎn)品；
[0023]4)將上述地質(zhì)聚合物粗產(chǎn)品粉磨，使其粒度保持在400m2/kg，得到地質(zhì)聚合物產(chǎn)品O
[0024]經(jīng)檢測，該地質(zhì)聚合物強度與32.5的普硅水泥相當(dāng)，其3、7、28d的抗壓強度分別達(dá)到了非承重墻體建筑材料MU20、MU25和MU30的強度等級標(biāo)準(zhǔn)，可以用于礦山回填用結(jié)合劑、外墻保溫結(jié)合劑等。
[0025]實施例2
[0026]利用安徽馬鞍山某大型鋼鐵集團(tuán)下屬鋼渣處理企業(yè)生產(chǎn)在轉(zhuǎn)爐鋼渣水洗球磨泥生產(chǎn)地質(zhì)聚合物的方法，其操作流程如附圖所示，具體包括以下步驟:
[0027]I)對鋼渣進(jìn)行水洗，在I小時內(nèi)對塵泥和水采取選礦工藝進(jìn)行固液分離，使塵泥的含水重量降低到8%，得到塵泥干燥基；
[0028]2)立即向塵泥干燥基中加入檸檬酸石膏作為環(huán)保型混凝土緩凝劑，其加入量為塵泥干燥基重量的0.3%，同時加入礦化劑，礦化劑是由膨潤土和高嶺土按照質(zhì)量比1:1組合后與氫氧化鈉在950°C下自然煅燒42min形成的礦化混合物，高嶺土和海泡石組合物與氫氧化鈉的重量比為1:5 ;礦化劑的加入量為塵泥干燥基重量的4.0% ;這樣使塵泥的含水量進(jìn)一步減少，并保持原有活性；
[0029]3)將上述鋼渣塵泥產(chǎn)品經(jīng)烘箱進(jìn)行干燥，使其含水量控制在0.1%，得到地質(zhì)聚合物粗產(chǎn)品；
[0030]4)將上述地質(zhì)聚合物粗產(chǎn)品粉磨，使其粒度保持在500m2/kg，得到地質(zhì)聚合物產(chǎn)品O
[0031]經(jīng)檢測，該地質(zhì)聚合物強度與32.5的普硅水泥相當(dāng)，其3、7、28d的抗壓強度分別達(dá)到了非承重墻體建筑材料MU20、MU25和MU30的強度等級標(biāo)準(zhǔn)，可以用于礦山回填用結(jié)合劑、外墻保溫結(jié)合劑等。
[0032]實施例3
[0033]利用上海某鋼鐵企業(yè)下屬鋼渣處理企業(yè)生產(chǎn)在電爐鋼渣水洗球磨泥生產(chǎn)地質(zhì)聚合物的方法，具體包括以下步驟:
[0034]I)對鋼渣進(jìn)行水洗，在I小時內(nèi)對塵泥和水采取選礦工藝進(jìn)行固液分離，使塵泥的含水重量降低到5%，得到塵泥干燥基；
[0035]2)立即向塵泥干燥基中加入磷石膏作為環(huán)保型混凝土緩凝劑，其加入量為塵泥干燥基重量的0.2%，同時加入礦化劑，礦化劑是由膨潤土與碳酸氫鈉在1050°C下自然煅燒50min形成的礦化混合物,膨潤土與碳酸氫鈉的重量比為1:1 ;礦化劑的加入量按照重量計算，為塵泥干燥基的5.5% ;這樣使塵泥的含水量進(jìn)一步減少，并保持原有活性；
[0036]3)將上述鋼渣塵泥產(chǎn)品經(jīng)烘箱進(jìn)行干燥，使其含水量控制在0.1%，得到地質(zhì)聚合物粗產(chǎn)品；
[0037]4)將上述地質(zhì)聚合物粗產(chǎn)品粉磨，使其粒度保持在450m2/kg，得到地質(zhì)聚合物產(chǎn)品O
[0038]經(jīng)檢測，該地質(zhì)聚合物強度與32.5的普硅水泥相當(dāng)，其3、7、28d的抗壓強度分別達(dá)到了非承重墻體建筑材料MU20、MU25和MU30的強度等級標(biāo)準(zhǔn)，可以用于礦山回填用結(jié)合劑、外墻保溫結(jié)合劑等。
[0039]實施例4
[0040]利用江蘇某鋼鐵企業(yè)下屬鋼渣處理企業(yè)生產(chǎn)在電爐鋼渣水洗球磨泥生產(chǎn)地質(zhì)聚合物的方法，具體包括以下步驟:
[0041]I)對鋼渣進(jìn)行水洗，在1.5小時內(nèi)對塵泥和水采取選礦工藝進(jìn)行固液分離，使塵泥的含水重量降低到8%，得到塵泥干燥基；
[0042]2)立即向塵泥干燥基中加入磷石膏作為環(huán)保型混凝土緩凝劑，其加入量為塵泥干燥基重量的0.5%，同時加入礦化劑，礦化劑是由膨潤土與海泡石按照質(zhì)量比1:1組合后與碳酸鈉在1000°C下自然煅燒60min形成的礦化混合物，膨潤土和海泡石組合物與碳酸鈉的重量比為2:1，；礦化劑的加入量按照重量計算，為塵泥干燥基的9.5% ;這樣使塵泥的含水量進(jìn)一步減少，并保持原有活性；
[0043]3)將上述鋼渣塵泥產(chǎn)品經(jīng)烘箱進(jìn)行干燥，使其含水量控制在0.5%，得到地質(zhì)聚合物粗產(chǎn)品；
[0044]4)將上述地質(zhì)聚合物粗產(chǎn)品粉磨，使其粒度保持在500m2/kg，得到地質(zhì)聚合物產(chǎn)品O
[0045]經(jīng)檢測，該地質(zhì)聚合物強度與32.5的普硅水泥相當(dāng)，其3、7、28d的抗壓強度分別達(dá)到了非承重墻體建筑材料MU20、MU25和MU30的強度等級標(biāo)準(zhǔn)，可以用于礦山回填用結(jié)合劑、外墻保溫結(jié)合劑等。
【權(quán)利要求】
1.一種利用鋼渣水洗球磨泥生產(chǎn)地質(zhì)聚合物的方法，其特征在于:它依次包括以下步驟: 1)、將鋼渣水洗后進(jìn)行固液分離，并控制固體含水重量百分比為5~10%，得到塵泥干燥基； 2)向塵泥干燥基中加入混凝土緩凝劑和礦化劑，混合均勻，其中，所述混凝土緩凝劑的重量為所述塵泥干燥基重量的0.1~0.5%，所述礦化劑的重量為所述塵泥干燥基重量的3.5 ~10.5% ； 3)將塵泥干燥基進(jìn)一步干燥，使其含水量為0.1~1.0%，得到地質(zhì)聚合物粗產(chǎn)品； 4)將地質(zhì)聚合物粗產(chǎn)品粉磨至粒度為310~560m2/kg，得到地質(zhì)聚合物產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鋼渣水洗球磨泥生產(chǎn)地質(zhì)聚合物的方法，其特征在于:所述混凝土緩凝劑為磷石膏、檸檬酸石膏、脫硫石膏、氟石膏中的一種或者幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用鋼渣水洗球磨泥生產(chǎn)地質(zhì)聚合物的方法，其特征在于:所述礦化劑是由高嶺土、膨潤土、海泡石中的一種或幾種與堿性物質(zhì)在850~1100°C下自然煅燒25~95min形成的礦化混合物,其中，高嶺土、膨潤土、海泡石中的一種或幾種與堿性物質(zhì)的重量比為0.2~4.5:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用鋼渣水洗球磨泥生產(chǎn)地質(zhì)聚合物的方法，其特征在于:所述堿性物質(zhì)為氫氧 化鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸氫鉀中的一種或者幾種。
【文檔編號】C04B7/24GK103588405SQ201310411112
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】李燦華, 汪平剛, 華洲連, 李亞光, 焦立新, 涂曉芊, 董文楷, 吳江紅, 劉思, 唐嵐, 趙楊 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司