CN103864327A - 一种活化钢粉的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种活化钢粉的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：预处理：将钢渣、脱硫石膏和木钙按比例加入水中混合，搅拌3～5min，形成流动性浆料，将混合后的浆料在30～40℃条件下干燥，时间为12～24小时；钢渣活化：将预处理后的钢渣与电炉还原渣和保塑增稠淀粉混合，加热至850～900℃，保温5～6小时；钢粉研磨：活化后的钢粉冷却至室温，放入高能球磨机球磨，以球料比为5～5.5∶1球磨5～6小时，至钢粉细度达到比表面积480～500m2/kg，得到成品。本发明对钢渣进行预处理，从钢渣的源头进行控制，钢渣的活性提高，克服后期由于钢渣成分波动而引起的活性差异大的缺点，推进了钢渣的大规模应用。

Description

一种活化钢粉的制备方法
技术领域
本发明属于工业固废资源化利用技术领域，具体涉及一种活化钢粉的制备方法。
背景技术
钢渣是钢铁工业大量排放的固体废弃物，钢渣主要是金属炉料中各元素被氧化后生成的氧化物、被侵蚀的炉衬料和补炉材料、金属炉料带入的杂质和为调整钢渣性质而特意加入的造渣材料，如石灰石、白云石、铁矿石、硅石等。钢渣的主要矿物组成为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁酸二钙、RO(R 代表镁、铁、锰的氧化物，即 FeO、MgO、MnO 形成的固熔体 )、游离石灰 (fCaO) 等。若不妥当处理和综合利用，则会占用耕地、破坏环境并造成污染，影响钢铁工业的可持续性发展，也给国民经济的可持续发展带来了巨大的压力和负担。
世界各国的冶金工业，每生产1吨粗钢都会排放约130KG的钢渣，全世界每年排放钢渣量约 1 ～ 1.5 亿吨。我国国内积存钢渣已有 1 亿吨以上，且每年仍以数千万吨的排渣量递增，我国钢渣的利用率较低，约为 10％。若不处理和综合利用，钢渣会占用越来越多的土地、污染环境、造成资源的浪费，影响钢铁工业的可持续发展。因此有必要对钢渣进行减量化、资源化和高价值综合利用研究。
就改善钢渣的物化和凝胶性能，国内外众多学者开展了大量工作，钢渣活化是迄今为止的主流性研究工作，主要为：
机械力活化，通过研磨，钢渣颗粒变小，比表面积增大，粉末能量中的一部分转化为新生颗粒的内能和表面能，同时颗粒表面形成易溶于水的非晶态结构，因而钢渣活性提高。但是钢渣磨性差，粉磨能耗高，而且通过此方法其凝胶活性的提高也有限。
压蒸养护，通过压蒸养护，可以促进硅酸盐矿物、镁橄榄石、黄长石等惰性或活性矿物发生水解反应。
化学激发，通过化学作用加速钢渣的水硬化。
以上活化措施均建立在利用钢渣中所含有效或潜在凝胶组分的基础上，但由于刚在在活性方面的先天不足，性能改善的空间不大，而且每种方法也都存在一定的局限性，也不具备普适性，对钢渣在水泥、混凝土行业的大规模应用意义不大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种活化钢粉的制备方法，该方法处理得到的钢渣的活性提高52%以上。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种活化钢粉的制备方法，其创新点在于：包括如下步骤：
（1）预处理：将钢渣、脱硫石膏和木钙按比例加入水中混合，搅拌3～5min，形成流动性浆料，将混合后的浆料在30～40℃条件下干燥，时间为12～24小时；
（2）钢渣活化：将预处理后的钢渣与电炉还原渣和保塑增稠淀粉混合，加热至850～900℃，保温5～6小时；
（3）钢粉研磨：活化后的钢粉冷却至室温，放入高能球磨机球磨，以球料比为5～5.5:1球磨5～6小时，至钢粉细度达到比表面积480～500m2/kg，得到成品。
进一步的，所述步骤（1）中钢渣、脱硫石膏、木钙的质量百分比为：30～40%:40～60%:10～30%。
进一步的，所述步骤（1）中脱硫石膏的化学成分的重量百分比为：CaO 35.92%、MgO 1.47%、Fe2O3 0.05%、Al2O3 0.88%、SiO2 6.83%、SO3 46.09%、杂质8.75%。
进一步的，所述步骤（1）中钢渣的化学成分的重量百分比为：CaO 38.91%、MgO 6.61%、Fe2O3 15.11%、Al2O3 1.57%、SiO2 13.32%、杂质1.2%。
进一步的，所述步骤（2）中钢渣75～85份、电炉还原渣20～30、保塑增稠淀粉2～3份。
进一步的，所述步骤（2）中电炉渣的主要化学成分的重量百分比为SiO2 22.7%、FeO 1.7%、Al2O3 5.6%、CaO 61.7%、MgO 8.3%。
本发明的有益效果：本发明对钢渣进行预处理，从钢渣的源头进行控制，钢渣的活性提高，克服后期由于钢渣成分波动而引起的活性差异大的缺点，推进了钢渣的大规模应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。
本发明采用的各种原辅料的化学成分如下：
脱硫石膏的化学成分的重量百分比为：CaO 35.92%、MgO 1.47%、Fe2O3 0.05%、Al2O3 0.88%、SiO2 6.83%、SO3 46.09%、杂质8.75%。
钢渣的化学成分的重量百分比为：CaO 38.91%、MgO 6.61%、Fe2O3 15.11%、Al2O3 1.57%、SiO2 13.32%、杂质1.2%。
电炉渣的主要化学成分的重量百分比为SiO2 22.7%、FeO 1.7%、Al2O3 5.6%、CaO 61.7%、MgO 8.3%。
实施例1
（1）预处理：将85份钢渣、25份脱硫石膏和2份木钙加入水中混合，搅拌5min，形成流动性浆料，将混合后的浆料在40℃条件下干燥，时间为24小时；
（2）钢渣活化：将预处理后的钢渣与电炉还原渣和保塑增稠淀粉混合，加热至875℃，保温5.5小时；
（3）钢粉研磨：活化后的钢粉冷却至室温，放入高能球磨机球磨，以球料比为5.5:1球磨6小时，至钢粉细度达到比表面积480m2/kg，得到成品。
所述步骤（1）中钢渣、脱硫石膏、木钙的质量百分比为：35%:55%:15%。
取活化钢渣微粉 225 克、PO42.5 水泥 225 克、水 225 克、标准砂 1350 克，制成40x40x160mm 试件，检测其活性指数：三天抗折强度为3.5MPa、抗压强度为 16.6MPa，二十八天抗折强度6.4MPa、抗压强度为 38.6MPa。
实施例2
（1）预处理：将75份钢渣、20份脱硫石膏和2份木钙加入水中混合，搅拌3min，形成流动性浆料，将混合后的浆料在30℃条件下干燥，时间为14小时；
（2）钢渣活化：将预处理后的钢渣与电炉还原渣和保塑增稠淀粉混合，加热至850℃，保温5小时，钢渣、脱硫石膏、木钙的质量百分比为：30%:40%:30%；
（3）钢粉研磨：活化后的钢粉冷却至室温，放入高能球磨机球磨，以球料比为5:1球磨6小时，至钢粉细度达到比表面积498m2/kg，得到成品。
取活化钢渣微粉 225 克、PO42.5 水泥 225 克、水 225 克、标准砂 1350 克，制成40x40x160mm 试件，检测其活性指数：三天抗折强度为3.8MPa、抗压强度为 16.9MPa，二十八天抗折强度6.5MPa、抗压强度为 38.7MPa。
实施例3
（1）预处理：将80份钢渣、25份脱硫石膏和3份木钙加入水中混合，搅拌4min，形成流动性浆料，将混合后的浆料在35℃条件下干燥，时间为19小时；
（2）钢渣活化：将预处理后的钢渣与电炉还原渣和保塑增稠淀粉混合，加热至900℃，保温6小时，钢渣、脱硫石膏、木钙的质量百分比为： 40%:50%:10%；
（3）钢粉研磨：活化后的钢粉冷却至室温，放入高能球磨机球磨，以球料比为5.2:1球磨6小时，至钢粉细度达到比表面积483m2/kg，得到成品。
取活化钢渣微粉 225 克、PO42.5 水泥 225 克、水 225 克、标准砂 1350 克，制成40x40x160mm 试件，检测其活性指数：三天抗折强度为3.6MPa、抗压强度为 16.8MPa，二十八天抗折强度6.4MPa、抗压强度为 38.6MPa。
对比例
钢渣加热至900℃，保温6小时，冷却至室温，放入高能球磨机球磨，以球料比为5.2:1球磨6小时，至钢粉细度达到比表面积430m2/kg，得到成品。
取活化钢渣微粉 225 克、PO42.5 水泥 225 克、水 225 克、标准砂 1350 克，制成40x40x160mm 试件，检测其活性指数：三天抗折强度为1.7MPa、抗压强度为9.6MPa，二十八天抗折强度5.7MPa、抗压强度为31.2MPa。
钢渣粉体的活性指数如下：
                                                                                         
Figure 85354DEST_PATH_IMAGE001
 

Claims (6)

1.一种活化钢粉的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）预处理：将钢渣、脱硫石膏和木钙按比例加入水中混合，搅拌3～5min，形成流动性浆料，将混合后的浆料在30～40℃条件下干燥，时间为12～24小时；
（2）钢渣活化：将预处理后的钢渣与电炉还原渣和保塑增稠淀粉混合，加热至850～900℃，保温5～6小时；
（3）钢粉研磨：活化后的钢粉冷却至室温，放入高能球磨机球磨，以球料比为5～5.5:1球磨5～6小时，至钢粉细度达到比表面积480～500m2/kg，得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种活化钢粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中钢渣、脱硫石膏、木钙的质量百分比为：30～40%:40～60%:10～30%。
3.根据权利要求1所述的一种活化钢粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中脱硫石膏的化学成分的重量百分比为：CaO 35.92%、MgO 1.47%、Fe2O3 0.05%、Al2O3 0.88%、SiO2 6.83%、SO3 46.09%、杂质8.75%。
4.根据权利要求1所述的一种活化钢粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中钢渣的化学成分的重量百分比为：CaO 38.91%、MgO 6.61%、Fe2O3 15.11%、Al2O3 1.57%、SiO2 13.32%、杂质1.2%。
5.根据权利要求1所述的一种活化钢粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中钢渣75～85份、电炉还原渣20～30、保塑增稠淀粉2～3份。
6.根据权利要求1所述的一种活化钢粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中电炉渣的主要化学成分的重量百分比为SiO2 22.7%、FeO 1.7%、Al2O3 5.6%、CaO 61.7%、MgO 8.3%。
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