[发明专利]一种高钛高炉渣高强轻集料及制备方法

说明书

本发明公开了一种高钛高炉渣高强轻集料及其制备方法，所述的一种高钛高炉渣高强轻集料，各组分按质量百分比计为，高钛高炉渣40％～75％、硅铝质改性组分25％～40％、引气剂3％～8％和助溶剂2％～12％混合组成，所述的制备方法，包括以下步骤：S1、准备好已经粉碎完毕的高炉渣，以及硅铝质改性组分，引气剂和助熔剂；本发明的有益效果是：本发明结合高钛高炉渣的元素组成和结构特征，对轻集料成品中矿物组成和结构的优化设计，提升了轻集料整体结构的抗压承载能力，同时，高钛高炉渣消耗量大，且生产工艺简单、实用，所得轻集料综合性能显著优于陶粒，基本满足高强轻集料混凝土的性能要求，可以用于各类大型重点工程。

技术领域

本发明涉及混凝土材料技术领域，具体为一种高钛高炉渣高强轻集料及其制备方法。

背景技术

高强轻集料混凝土轻质和高强的特点，不仅有利于减轻结构自重、缩小结构断面、降低工程造价，也有利于结构工程抗震防灾能力的提升和服役寿命的延长，为装配式构件、超高层建筑、超大跨度桥梁等大型工程建设提供了新材料，具有显著的技术、经济和社会价值。在我国，做为高强轻集料混凝土的核心材料的高强高性能轻集料仍面临质量参差不齐，供不应求的窘境，严重制约了高性能轻集料混凝土的发展。

固体废弃物(粉煤灰、河道淤泥、脱水污泥、生活垃圾以及矿山尾矿和废料)代替黏土和页岩等不可再生资源，作为轻集料的主要原料，符合国家环保与可持续发展的要求，已经成为主流。综合目前以废弃物或尾矿为原料制备轻集料的文献后，可以发现：虽然新原料仍然以硅铝质为主，但其物理化学性能，特别是次要元素和微量元素的变化给轻集料的制备和烧成带来的诸多不稳定因素，使基于Riley三角形得到的元素在实际应用中不断受到挑战。因此，需要结合原料特点和制备工艺，特别是烧成制度的调整，实现新原料在轻集料领域的应用，不仅可以拓宽轻集料生产制备的原料来源，也可为固废提供新的利用途径。

高钛高炉渣中钛的提取、回收方面的开发和利用一直是研究重点，通过物理-化学方法使钛元素富集在某一矿相(主要为钙钛矿)，后通过选-冶结合提钛是理论上可行的技术方案，但工艺复杂，且会产生严重的二次污染，故基本停留在实验室研究阶段，大规模推广应用困难重重。综合来看，目前为止尚未发现一种切实可行的方法，从根本上解决其产量大、资源利用率低，附加值不高的问题。现阶段而言，高钛高炉渣的非提钛利用途径，具有技术门槛低，投资小，无二次污染风险等，可迅速推广和规模化应用潜力巨大，能解决堆场占用大量土地和环境污染等问题，是从根本上解决高钛高炉渣综合利用的有效方式。关于高钛高炉渣非提钛利用途径的相关研究，主要包括制备混凝土骨料，釉面砖、陶瓷砖和地砖、新型墙体材料、微晶玻璃等几个方面。综合现有公开资料和技术可知，高钛型高炉渣的综合利用难度仍然较大，非提钛利用途径具备更优的技术效应和经济效应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高钛高炉矿渣磨料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种高钛高炉渣高强轻集料，各组分按质量百分比计为，高钛高炉渣40％～75％、硅铝质改性组分25％～40％、引气剂3％～8％和助溶剂2％～12％混合组成。

作为优选，所述高钛高炉矿渣中的化学元素按质量百分比计为：二氧化钛含量15％～25％，氧化钙含量25％～35％，二氧化硅含量20％～25％，余量为三氧化二铝，氧化锰、三氧化二铁以及碱金属氧化物。

作为优选，所述硅铝质改性组分包括粘土，高领土，粉煤灰和硅灰中一种或几种的混合。

作为优选，所述引气剂包括碳粉，煤粉，碳酸钙，硫酸钙中一种或几种的混合；所述助溶剂包括长石，水玻璃，烧碱中一种或几种的混合。

一种高钛高炉渣高强轻集料的制备方法，包括以下步骤：

S1、准备好已经粉碎完毕的高炉渣，以及硅铝质改性组分，引气剂和助熔剂；