專利名稱：一種制備活性鋼粉及利用鋼粉制備混凝土的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加工超細(xì)活性鋼粉的方法以及利用鋼粉制備混凝土的方法， 屬于無機(jī)非金屬材料和環(huán)境工程以及礦物加工工程等學(xué)科交叉領(lǐng)域。 背彔技術(shù)
鋼渣是指鋼鐵工業(yè)大量排放的固體廢渣。鋼渣具有與普通硅酸鹽水泥相 類似的物相組成，具有一定的活性。這一類廢渣由于具有潛在的活性，而且 分布量大，在工業(yè)上有廣泛應(yīng)用的潛力，可以用作路基材料，鋼渣水泥的原 材料，高性能混凝土摻合料，填料等等，有著巨大的市場發(fā)展前景。從上個 世紀(jì)九十年代開始，粉煤灰和礦渣在混凝土中得到了廣泛應(yīng)用。
目前對活性鋼渣的研究主要包括陳平等制備活性鋼粉的方法，介紹了鋼
渣難破碎，難加工的特點(新型建筑材料，2005， 11: 67~68);張高勤等研 究了早強(qiáng)激發(fā)劑的問題(混凝土與水泥制品)，又如浙江大學(xué)博士后李東旭以 及H. Savastano Jr.等研究了各種礦渣以及粉煤灰的活性激發(fā)劑(浙江大學(xué)博 士后出站報告，Cement &Concrete Co即osites， 2001， 23:389 397)，目前鋼渣 的激發(fā)劑也主要是借鑒或者參考礦渣的激發(fā)劑。微波技術(shù)和無機(jī)非金屬材料 科學(xué)的交叉為傳統(tǒng)無機(jī)材料的應(yīng)用提供了技術(shù)支持，如世界著名大學(xué)美國麻 省理工學(xué)院和英國劍橋大學(xué)的聯(lián)合研究人員Christopher K. Y. Leung等利用 微波加熱技術(shù)養(yǎng)護(hù)混凝土顯著的提高了混凝土的早期強(qiáng)度(Cement and Concrete Research, 1997, 27:463 472)，又如美國L.E.LAGOS等學(xué)者構(gòu)建了 微波處理混凝土的熱傳遞模型 (Int. J. Heat Mass Transfer, 1994， 38:887 897)。只是這些有效的技術(shù)還沒有嫁接應(yīng)用于鋼渣混 凝土中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種以鋼鐵廠廢渣為原料，制備超細(xì)活性鋼粉及利 用該鋼粉制備混凝土的方法。
一種制備活性鋼粉的方法，利用振動磨進(jìn)行鋼渣的粗碎，然后過孔徑為 0.9咖(20目)的篩網(wǎng)，得到粗粒鋼渣，再將粗粒鋼渣放入高能球磨機(jī)內(nèi)，
球的質(zhì)量為2. 48-142. 21g，球料比為2 6: 1，球磨l~5h，得到鋼渣粉體，然 后過孔徑為0. 3咖(60目)或者0. 2咖(80目)篩網(wǎng)篩除不易磨的鐵渣等雜 亂物質(zhì)，得到有一定比表面積和粒度分布的鋼粉；在鋼粉中加入CaS04，Na2S04 和水玻璃，加入量為每lOOg鋼渣粉體中添加5g~10 g CaS04， 4g 9g Na2S04， 5ml 15ml水玻璃，在攪拌器中攪拌30min 6h，或者利用200W 900W微 波處理2min 30min,得超細(xì)活性鋼粉，該超細(xì)活性鋼粉可取代10~50%的水泥配 制混凝土。
所述球磨機(jī)球磨介質(zhì)單個優(yōu)選49. 35 g，球徑2.39cm，球磨時間優(yōu)選3 5 h，球料比優(yōu)選5: 1。
一種利用超細(xì)活性鋼粉制備混凝土的方法，混凝土配合比為混合水泥 水砂卵石=1: 0.36^0.38: 1.20: 2.17;混合水泥由活性鋼粉與水泥組 成，活性鋼粉與水泥的比例為0. 10~0.50: 1。
砂料的基本物理特性如下細(xì)度模數(shù)為2.5 2.7;表觀密度為2550 2670 kg/m3;堆積密度為1560 1660;含泥量為0. 2~0. 5%;泥塊含量為0~0. 3%，依 據(jù)GB14684-2001的標(biāo)準(zhǔn)，含泥量和泥塊含量合格，屬于II區(qū)中砂。卵石的基
本物理特性如下最大尺寸《37.5;含泥量0.2~0.3%;泥塊含量0 0. 2%;壓
碎指標(biāo)平均為8%;表觀密度為2620 kg/m3;堆積密度為1590 1630 kg/m3，依 據(jù)GB14685-2001標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)檢驗所用卵石的含泥量和泥塊含量均合格，屬于連 續(xù)級配。采用的高效減水劑為聚羧酸鹽系列。
本發(fā)明采用高能球磨的機(jī)械力作用活化鋼渣，增大鋼粉的比表面積，改 變鋼渣的原始物相分布，使活性鋼粉的物相成分更加貼近水泥的成分，有利 于在混凝土中的應(yīng)用；采用微波加熱和化學(xué)激發(fā)相結(jié)合的方法，對活性鋼粉 進(jìn)行激活，顯著的提高了鋼渣混凝土的早強(qiáng)，降低混凝土的用水量；所制得 的粒徑在0.09咖左右(180目)活性鋼粉的百分含量》50%，鋼粉粒度整體分 布合理，比表面積超過3883 cm7g，利用鋼粉作為摻合料取代水泥20%時，混 凝土的3天和7天強(qiáng)度依然為23MPa和30MPa。本發(fā)明工藝過程簡單，降低了 電耗。


圖h破碎后原始鋼渣的粒度分布曲線；
圖2: A和C兩種鋼球(球料比5/1)不同球磨時間磨細(xì)鋼粉的比表面積
變化曲線；
圖3， 4: A和C兩種鋼球不同球料比和不同鋼球球磨后的粒度分布； 圖5:球磨不同時間的鋼粉的物相變化圖(XRD);
圖6:不同鋼粉摻合量的混凝土的3天和7天強(qiáng)度。
具體實施例方式
實施例1:振動磨破碎后的鋼渣(20目篩下料)，先隨機(jī)稱取5份均為1 kg的鋼渣，并測定其原始粒度分布。然后在高能球磨機(jī)中球磨l 5h，其中球 料比為2/1-6/1,單個鋼球質(zhì)量分別為142. 21g (A)和49.35g (C)，直徑為 3.32和2.39cm，得到鋼粉。用60目標(biāo)準(zhǔn)篩篩分得到的鋼粉，篩除大于60目 的鐵屑等大顆粒物料。取鋼粉341g， 17.05gCaSO4, 13.64gNa2S04 ， 34.1ml 水玻璃，加入適量的水和0.7%的聚羧酸鹽高效減水劑，得到流動性較好的混 合物漿料，再攪拌3h之后，即得到活性鋼粉漿料。取代10%和20%水泥用于 配置混凝土再分別稱取1.705， 1.53 kg (鋼渣取代水泥10%)， 1.395 kg (取 代20%)水泥(普通水泥，標(biāo)號為32. 5)，分別稱取0. 648 kg, 0. 648 kg (10%)， 0.6 kg (20%)水，2.086 kg砂子，3.708 kg卵石，混合上述物料，人工充分拌 和后，得到混凝土。
權(quán)利要求
1.一種制備活性鋼粉的方法，其特征在于利用振動磨進(jìn)行鋼渣的粗碎，然后過孔徑為0.9mm的篩網(wǎng)，得到粗粒鋼渣，再將粗粒鋼渣放入高能球磨機(jī)內(nèi)，球的質(zhì)量為2.48～142.21g，球料比為2～6∶1，球磨1～5h，得到鋼渣粉體，然后過孔徑為0.3mm或者0.2mm篩網(wǎng)篩除不易磨的鐵渣，得到鋼粉；在鋼粉中加入CaSO4，Na2SO4和水玻璃，加入量為每100g鋼渣粉體中添加5g～10g CaSO4，4g～9g Na2SO4，5ml～15ml水玻璃，攪拌30min～6h或者利用200W～900W微波處理2min～30min，得超細(xì)活性鋼粉。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述球磨機(jī)球磨介質(zhì)質(zhì)量為 49.35 g，球徑2. 39 cm,球磨時間3~5 h，球料比5: 1。
3.—種利用權(quán)利要求1所述方法制備的超細(xì)活性鋼粉制備混凝土的方法， 其特征在于混凝土配合比為混合水泥水砂:卵石=1: 0. 36~0. 38: 1.20: 2.17;混合水泥由活性鋼粉與水泥組成，活性鋼粉與水泥的比例為-0.10~0. 50: 1。
全文摘要
一種加工超細(xì)鋼粉的方法以及循環(huán)利用鋼粉制備混凝土的工藝。本發(fā)明采用高能球磨球磨鋼渣，球磨后用篩分的方法去除鐵屑等易磨性差的組分，得到比表面積2885～5846cm²/g、粒徑約為0.09mm，百分含量在50％以上的鋼粉。本發(fā)明是以機(jī)械力化學(xué)的原理處理鋼渣，使得Ca(OH)₂等物相發(fā)生轉(zhuǎn)變，使鋼粉的組分更有利于水化；本發(fā)明工藝簡單，條件較為寬松，采用微波與化學(xué)方法激發(fā)活化鋼粉，簡單易行；本發(fā)明產(chǎn)品的表面積較大，粒度分布合理的鋼粉，處理后的鋼粉可以取代水泥10％～40％，在保持混凝土流動性的前提下，3天強(qiáng)度可以保持在20～30MPa，完全可以滿足工程建設(shè)的需求。
文檔編號B22F9/02GK101176919SQ20061003256
公開日2008年5月14日 申請日期2006年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月10日
發(fā)明者劉天成, 唐愛東, 楊華明 申請人:中南大學(xué)