CN101434458A - 改性超细粒化高炉矿渣微粉的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性超细粒化高炉矿渣微粉的制备方法以及改性超细粒化高炉矿渣微粉作为凝胶材料在建筑领域中的应用。其方法是将粒化高炉矿渣经立磨研磨至比表面积400～440m2/kg符合S95级的矿渣微粉引入卧式球磨机中，在研磨时往磨内喷入已复配好的液体助磨剂和固体激发剂，研磨10～20分钟，使其棱片状的物理外观变为球状型，比表面积提高到480～580m2/kg，即完成改性。上述改性超细粒化高炉矿渣微粉在混凝土中替代水泥的量可占胶凝材料总量的40％～70％，也可以作为水泥生产的中间体按40％～70％的比例与42.5、52.5或62.5级普通硅酸盐水泥之一复合得到相同等级的矿渣硅酸盐水泥。

Description

改性超细粒化高炉矿渣微粉的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种改性超细粒化高炉矿渣微粉的制备工艺和技术，以及这种改性超细粒化高炉矿渣微粉作为胶凝材料在建筑技术领域中的应用方法。
背景技术
建材工业是国民经济的基础产业，亦是天然资源和能源消耗、破坏生态环境大、对大气污染严重的行业。每生产1吨水泥要消耗天然矿物石灰石2吨，排放“温室气体”二氧化碳1吨，还排放大量的NO2、SO2和粉尘，消耗大量的煤、电。世界各国纷纷提出绿色建材概念，“绿色”是建筑材料尽量多地利用各种可循环固体废弃物来替代。生产出能耗低、环境污染小，性能优异的生态水泥。
粒化高炉矿渣是炼铁过程中排出的固体废渣，经水淬急冷后的产物，其玻璃体结构内含有较高的能量，潜在活性大。然而，粒化高炉矿渣由于硬度大，较难磨细。其粉磨生产工艺按磨机类型可分为：立式磨机、卧式球磨机和振动研磨机。国外一般采用立式磨机、国内大企业亦已采用，而中小企业一般采用卧式球磨机。采用立式磨机，按照国家标准一般S95级矿渣微粉的比表面积控制在400～440m2/kg范围。卧式球磨机矿渣微粉比表面积一般只能控制在350～370m2/kg。这些矿渣微粉，由于三天活性指数一般低于65％，早期强度明显偏低的弱点，使它的潜在活性得不到充分发挥，使用性能也受到很大的局限性。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种制备改性超细粒化高炉矿渣微粉的方法，其3天活性指数≥90％，几乎接近基准水泥强度，7天活性指数≥100％，28天活性指数≥110％。本发明所要解决的另一个技术问题是提供两种所述改性超细粒化高炉矿渣微粉作为凝胶材料在建筑领域中的具体应用方法。
本发明技术方案：一种改性超细粒化高炉矿渣微粉的制备方法，包括下列步骤：将粒化高炉矿渣经立磨研磨至比表面积400～440m2/kg，符合S95级的矿渣微粉引入到卧式球磨机中，在研磨时往磨内喷入已复配好的液体助磨剂和固体激发剂，研磨10～20分钟，使矿渣微粉的棱片状物理外观变为球状型，比表面积提高到480～580m2/kg，即得到所述改性超细粒化高炉矿渣微粉；其中，所述液体助磨剂加入量是矿渣微粉重量的1～3‰，液体助磨剂选自组合物甲或组合物乙，组合物甲的组成为：三乙醇胺0.1～0.5‰、异丙醇0.1～0.3‰、氯化钠0.2～0.4‰、木钙0.6～3‰，组合物乙的组成为：三乙醇胺0.1～0.5‰、异丙醇0.1～0.3‰、氯化钙0.1～0.3‰、糖钙0.6～2‰，所述固体激发剂加入量是矿渣微粉重量的5.02～15.8％，所述固体激发剂选自组合物丙或组合物丁，组合物丙的组成为：脱硫石膏(硫酸钙)5～15％、纳米二氧化硅0.1～0.3‰，组合物丁的组成为：脱硫石膏(硫酸钙)5～15％、纳米二氧化硅0.1～0.3‰、硫酸钠0.1～0.5‰。
上述改性超细粒化高炉矿渣微粉作为矿物掺合料可用于混凝土中，其在混凝土中替代水泥的量占胶凝材料总量的40％～70％。
上述改性超细粒化高炉矿渣微粉可作为水泥生产的中间体按50％～70％的比例与42.5、52.5或62.5级普通硅酸盐水泥之一复合得到相同等级矿渣硅酸盐水泥。
本发明的有益效果：本发明制备的改性超细粒化高炉矿渣微粉，活性指数检测方法执行GB/T18046-2008国家标准，产品特性为：
比表面积     480～580m2/kg，物理外观形状为球型。
活性指数     3d≥90％
             7d≥100％
             28≥110％
流动度比≥100％
含水量(质量分数)≤1.0％
三氧化硫(质量分数)≤4.0％
氯离子(质量分数)≤0.06％
烧失量(质量分数)≤3.0％
其优越的品质表现为当比表面积为(480～580)kg/m2时，它3天的活性指数就大于90％，几乎接近和达到基准水泥的三天强度。完全克服了粒化高炉矿渣微粉早期强度(3天强度)差的弱点。7天活性指数可从75％提高到100％；28天活性指数也可从≥95％提高到110％。且每吨产品改性的电耗<15千瓦/吨，在建材行业中属于超低能耗产品。
本发明制备的改性超细粒化高炉矿渣微粉可以单独作为矿物掺合料用于混凝土中，其在混凝土中替代水泥的量可占胶凝材料总量的40％-70％，使用本发明可明显降低混凝土因使用矿渣微粉而引起的干燥收缩裂缝以及提高因使用矿渣微粉而被降低的混凝土早期强度。本发明制备的改性超细粒化高炉矿渣微粉也可以作为水泥生产的中间体，按50％-70％的高比列和42.5、52.5、62.5级普通硅酸盐水泥复合，配制成为水化热低、流动度好、干缩裂纹小、耐久性优越的各同等级矿渣硅酸盐水泥。本发明制备的改性超细粒化高炉矿渣微粉使高炉粒化矿渣的潜在活性得到了最充分的发挥，为矿渣硅酸盐水泥生产开通了一条低能耗，零排发，并使脱硫石膏固体废弃物可循环利用的绿色通道。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进一步详细描述，一种改性超细粒化高炉矿渣微粉的制备方法，包括下列步骤：将粒化高炉矿渣经立磨研磨至比表面积400～440m2/kg，符合S95级的矿渣微粉引入到卧式球磨机中，在研磨时往磨内喷入已复配好的液体助磨剂和固体激发剂，研磨10～20分钟，使矿渣微粉的棱片状物理外观变为球状型，比表面积提高到480～580m2/kg，即得到所述改性超细粒化高炉矿渣微粉；其中，所述液体助磨剂加入量是矿渣微粉重量的1～3‰，液体助磨剂选自组合物甲或组合物乙，组合物甲的组成为：三乙醇胺0.1～0.5‰、异丙醇0.1～0.3‰、氯化钠0.2～0.4‰、木钙0.6～3‰，组合物乙的组成为：三乙醇胺0.1～0.5‰、异丙醇0.1～0.3‰、氯化钙0.1～0.3‰、糖钙0.6～2‰，所述固体激发剂加入量是矿渣微粉重量的5.02～15.8％，所述固体激发剂选自组合物丙或组合物丁，组合物丙的组成为：脱硫石膏(硫酸钙)5～15％、纳米二氧化硅0.1～0.3‰，组合物丁的组成为：脱硫石膏(硫酸钙)5～15％、纳米二氧化硅0.1～0.3‰、硫酸钠0.1～0.5‰。
上述改性超细粒化高炉矿渣微粉作为矿物掺合料可用于混凝土中，其在混凝土中替代水泥的量占胶凝材料总量的40％～70％。
上述改性超细粒化高炉矿渣微粉可作为水泥生产的中间体按50％～70％的比例与42.5、52.5或62.5级普通硅酸盐水泥之一复合得到相同等级矿渣硅酸盐水泥。
实施例1
1.将粒化高炉矿渣经立磨研磨至比表面积410m2/kg的矿渣微粉6吨引入卧式球磨机中。
2.将复配好的三乙醇胺0.5‰，异丙醇0.2‰，氯化钠0.1‰，木钙1.5‰，及适量的水组成助磨剂按立磨矿渣微粉重量的3‰比例均匀地喷入到卧式球磨机的物料中。
3.将复配好的固体激发剂按15.8％比例，其中含脱硫石膏(硫酸钙)15.78％，纳米SiO2 0.2‰，均匀地加入到卧式球磨机的物料中。
4.卧式球磨机粉磨15分钟，即得改性超细粒化高炉矿渣微粉。
5.上述改性超细粒化高炉矿渣微粉，其技术指标达到：
比表面积  515m2/kg，其外观物理形状为球型。
活性指数  3d  91％
          7d  102％
          28  115％
流动度比 102％
含水量(质量分数)  0.68％
三氧化硫(质量分数)3.52％
氯离子(质量分数)  0.025％
烧失量(质量分数)  1.1％
6.将上述改性超细粒化高炉矿渣微粉按70:30比例和42.5级普通硅酸盐水泥复合可成为42.5级矿渣硅酸盐水泥。3天抗压强度为23.90MPa；28天抗压强度为48.20MPa都达到国家标准的规定数值以上。
7.将上述改性超细粒化高炉矿渣微粉按50:50比例和42.5级普通硅酸盐水泥复合可成为42.5级矿渣硅酸盐水泥。3天抗压强度为26.5MPa；28天抗压强度为59.70MPa。明显高于国家标准规定的数值以上。
实施例2
1.将粒化高炉矿渣经立磨研磨至比表面积430m2/kg的矿渣微粉6吨，引入卧式球磨机中。
2.将复配好的三乙醇胺0.15‰，异丙醇0.12‰，氯化钙0.12‰，，糖钙0.6‰及适量的水组成的助磨剂按1‰均匀地喷入到卧式球磨机的物料中。
3.将复配好的固体激发剂按5.02％比例，其中含脱硫石膏(硫酸钙)4.99％和硫酸钠0.2‰，纳米二氧化硅0.1‰均匀地加入到卧式球磨机的物料中。
4.卧式球磨机粉磨20分钟，即得到改性超细粒化高炉矿渣微粉。
5.上述超细粒化高炉矿渣微粉，其技术指标达到：
比表面积  570m2/kg，其物理外观形状为球型。
活性指数  3d  95％
          7d  100％
          28  111％
流动度比  110％
含水量(质量分数)    0.46％
三氧化硫(质量分数)  2.05％
氯离子(质量分数)    0.015％
烧失量(质量分数)    1.3％
6.将上述改性超细粒化高炉矿渣微粉按50:50比例和52.5级普通硅酸盐水泥复合可成为52.5级矿渣硅酸盐水泥。3天抗压强度为28.71MPa，28天抗压强度为68.27MPa；和62.5级普通硅酸盐水泥复合可成为62.5级矿渣硅酸盐水泥。3天抗压强度达到33.65MPa；28天抗压强度达到71.61MPa。
所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种改性超细粒化高炉矿渣微粉的制备方法，包括下列步骤：将粒化高炉矿渣经立磨研磨至比表面积400～440m2/kg，S95级的矿渣微粉引入到卧式球磨机中，在研磨时往磨内喷入已复配好的液体助磨剂和固体激发剂，研磨10～20分钟，使矿渣微粉的棱片状物理外观变为球状型，比表面积提高到480～580m2/kg，即得到所述改性超细粒化高炉矿渣微粉；其中，所述液体助磨剂加入量是矿渣微粉重量的1～3‰，液体助磨剂选自组合物甲或组合物乙。组合物甲的组成为：三乙醇胺0.1～0.5‰、异丙醇0.1～0.3‰、氯化钠0.2～0.4‰、木钙0.6～3‰，组合物乙的组成为：三乙醇胺0.1～0.5‰、异丙醇0.1～0.3‰、氯化钙0.1～0.3‰、糖钙0.6～2‰，所述固体激发剂加入量是矿渣微粉重量的5.02～15.8％，所述固体激发剂选自组合物丙或组合物丁，组合物丙的组成为：脱硫石膏(硫酸钙)5～15％、纳米二氧化硅0.1～0.3‰，组合物丁的组成为：脱硫石膏(硫酸钙)5～15％、纳米二氧化硅0.1～0.3‰、硫酸钠0.1～0.5‰。
2.权利要求1制备的改性超细粒化高炉矿渣微粉作为矿物掺合料可用于混凝土中，其在混凝土中替代水泥的量占胶凝材料总量的40％～70％。
3.权利要求1制备的改性超细粒化高炉矿渣微粉可作为水泥生产的中间体按50％～70％的比例与42.5、52.5或62.5级普通硅酸盐水泥之一复合得到相同等级矿渣硅酸盐水泥。
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