CN106746778A - 一种钢渣活化剂及其制备方法、应用 - Google Patents

一种钢渣活化剂及其制备方法、应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种钢渣活化剂，属于工业添加剂技术领域，该活化剂氧化石墨烯浆料；混合醇胺；有机酸；混合多元醇和水；该活化剂可应用于钢渣粉磨中具有较好的活化效果，有助于诱导钢渣水化产物的晶体有序生长，提高钢渣微粉活化性能，解决了微粉钢渣的活化问题；本发明的钢渣微粉可以广泛应用于水泥和混凝土行业，既可以解决钢渣对环境的污染问题，又可以缓解水泥、混凝土企业对优质原材料的需求，具有较好的市场前景；本发明的活化剂生产阶段能耗很少，不产生废气、废液、废渣；生产工艺控制简单，成品率高，在粉磨阶段相对于现有生产工艺不会增加能耗和环境负担，并可以降低粉磨电耗。

Description

一种钢渣活化剂及其制备方法、应用
技术领域
本发明属于工业添加剂技术领域，具体涉及一种高活化性能的钢渣活化剂及其制备方法、应用。
背景技术
钢渣在炼钢过程中排出量为15％-20％，我国每年伴随钢铁生产产生近亿吨各类钢渣，其矿物组成以C3MS2镁蔷薇辉石、和其与硅酸二钙的固溶体C2S-C3MS2组成，具有潜在的水化活性。其资源量巨大，目前综合利用量不大，造成资源浪费和环境污染。
钢渣的综合利用基本都是围绕着钢渣建材化利用方向，主要粉磨使用和作为路基填充材料，但由于一方面钢渣难于粉磨，另一方面钢渣粉活性差、游离氧化钙含量高、体积稳定性差，都极大限制了钢渣的建材化利用，年综合利用率仅20％多。
长江上下游水泥企业及混凝土企业众多，高活性转钢渣微粉可以在水泥中加入10％-15％，市场需求巨大。随着国家产业政策的调整及水泥企业的整合，水泥价格会持续上涨，高活性钢渣渣微粉的价格也会随水泥价格的上涨而上扬，能产生良好的经济效益和社会效益。
在钢渣粉磨技术领域，早年一般采用简单的球磨机粉磨技术及装备，但由于钢渣易磨性差、除铁问题难于解决，钢渣粉磨电耗高(可达80～90kWh/t)，渣铁易于沉积在磨内堵塞磨机影响生产，从而无法实现规模化、工业化生产。近年来随着国家对于钢渣综合处理利用的促进和扶持，各类钢渣综合处理利用技术及装备应运而生和发展进步，借鉴于水泥等建材领域粉磨装备技术及工艺，相继派生出卧辊磨、辊压机、立式磨等钢渣粉磨工艺及装备技术，建成了一批以粉磨生产钢渣微粉为产品的钢渣粉磨生产线。
另一方面，由于钢渣粉磨化应用面临的工作性能不佳难题，对于钢渣微粉的长效活性改善和激发、稳定化处理也成为钢渣粉磨化应用的关键；钢渣的综合利用基本都是围绕着钢渣建材化利用方向，主要粉磨使用和作为路基填充材料，但由于一方面钢渣难于粉磨，另一方面钢渣粉活性差、游离氧化钙含量高、体积稳定性差，都极大限制了钢渣的建材化利用。基于以上原因，目前国内已经建成的钢渣粉磨线基本都处于停产闲置状态。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种既能降低炼钢废渣对环境的污染又能提高水泥混凝土掺料性能的钢渣活化剂。
本发明的另一目的是提供一种钢渣活化剂。
本发明的第三目的是提供一种含有上述钢渣活化剂的钢渣微粉活化材料的制备方法。
技术方案：本发明所述的一种钢渣活化剂，包括如下组分：
进一步地，作为本发明的优选方案，所述的钢渣活化剂包括如下组分：
进一步地，作为本发明的优选方案，所述混合醇胺为二乙醇单异丙醇胺、三乙醇胺、二甘醇胺、三聚丙三醇胺中的至少两种。
进一步地，作为本发明的优选方案，所述有机酸为乙酸。
进一步地，作为本发明的优选方案，所述混合多元醇为丙三醇、二甘醇、乙二醇、二聚丙三醇、季戊四醇中的至少三种。
本发明还提供了上述钢渣活化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将混合醇胺、有机酸和混合多元醇按比例投入反应釜中，温度控制在30～50℃，搅拌条件下反应2～4h；
(2)向步骤(1)体系中加入氧化石墨烯浆料，同时将温度升高至100～150℃，压力调节至0.2～0.4Mpa，搅拌条件下反应3～6h；
(3)向步骤(2)体系中按比例加入水，并搅拌10～30min，得到钢渣活化剂。
本发明还提供了含有上述钢渣活化剂的钢渣微粉活化材料的制备方法包括如下步骤：
(1)向现有的钢渣中加入3～5w％的水，然后进行粉磨，并在粉磨过程中滴加0.015～0.03wt％的所述钢渣活化剂；粉磨完成后将钢渣粉采用辊压机或外循环立磨挤压成含细粉物料饼；
(2)将步骤(1)中制得的物料饼采用提升机送入选粉设备，在选粉设备的进风口通入500～700℃的热风，协助加速钢渣水化、物料干燥以及水化钢渣的部分脱水，选粉设备采集合格的钢渣微粉活化材料。
进一步地，作为本发明的优选方案，所述粉磨过程采用球磨粉磨，钢渣入磨温度为45～55℃，出磨微粉的比表面积为350～400m2/kg。
本发明还提供了上述钢渣微粉活化材料在制备高强度水泥中的应用。
进一步地，作为本发明的优选方案，在制备高强度水泥中所述钢渣微粉活化材料添加量为5％～15wt％。
有益效果：(1)本发明解决了微粉钢渣的活化问题，本发明制备的钢渣活化剂用于钢渣粉磨中具有较好的活化效果，氧化石墨烯的加入有助于诱导钢渣水化产物的晶体有序生长，提高钢渣微粉活化性能；(2)本发明在钢渣综合利用上取得了突破性进展，钢渣微粉可以广泛应用于水泥和混凝土行业，既可以解决钢渣对环境的污染问题，又可以缓解水泥、混凝土企业对优质原材料的需求，具有较好的市场前景；(3)本发明的活化剂生产阶段能耗很少，不产生废气、废液、废渣；生产工艺控制简单，成品率高，在粉磨阶段相对于现有生产工艺不会增加能耗和环境负担，并可以降低粉磨电耗。
具体实施方式
下面通过适实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限 于所述实施例。
实施例1：一种钢渣活化剂，包括如下组分：
上述钢渣活化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将混合醇胺、有机酸和混合多元醇按比例投入反应釜中，温度控制在35～40℃，搅拌条件下反应2h；
(2)向步骤(1)体系中加入氧化石墨烯浆料，同时将温度升高至120℃，压力调节至0.2Mpa，搅拌条件下反应4h；
(3)向步骤(2)体系中按比例加入水，并搅拌15min，得到钢渣活化剂。
含有上述钢渣活化剂的钢渣微粉活化材料的制备方法包括如下步骤：
(1)向现有的钢渣中加入4w％的水，然后进行粉磨，并在粉磨过程中滴加0.02wt％的所述钢渣活化剂；粉磨过程采用球磨粉磨，钢渣入磨温度为45～50℃，出磨微粉的比表面积为350～400m2/kg；粉磨完成后将钢渣粉采用辊压机或外循环立磨挤压成含细粉物料饼；
(2)将步骤(1)中制得的物料饼采用提升机送入选粉设备，在选粉设备的进风口通入600℃的热风，协助加速钢渣水化、物料干燥以及水化钢渣的部分脱水，选粉设备采集合格的钢渣微粉活化材料。
本发明制得的钢渣微粉活化材料可应用于刚强度水泥的备料中，其活化机理是基于 络合掩蔽阻碍钢渣水化的不利因子，加速钢渣水化过程，使其及早发挥出其潜在的水化活性；在水泥水化初期，由于有水化钢渣微粉晶核诱导和石墨烯的共同作用，使水泥水化晶体快速有序的增长，形成致密的水泥石，从而获得获得较高的物理强度，并且能减少混凝土结构的裂纹与水气通道，增强混凝土构件的耐久。
在水泥混料时，将上述钢渣微粉活化材料在室温条件下分别按照7wt％、9wt％、11wt％、13wt％的量加入水泥中代替水泥，形成实验组I、II、III、IV，并以100％水泥作为对照组D，按GB177-85水泥胶沙强度的检验方法检测，检测结果显示I、II、III、IV实验组与对照组D在固化3天内的强度基本一致，随后I、II、III、IV实验组的强度明显高于对照组D，其具体检测结果如表1所示。
表1 I、II、III、IV、V实验组与对照组D的数据对照表
由上表数据对比分析可知，采用本发明的钢渣微粉活化材料添加到水泥中替代水泥，3天后水泥石的强度明显高于纯水泥石，满足水泥、混凝土企业对优质水泥原材料的需求，具有较好的应用价值。
实施例2：一种钢渣活化剂，包括如下组分：
上述钢渣活化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将混合醇胺、有机酸和混合多元醇按比例投入反应釜中，温度控制在30～35℃，搅拌条件下反应4h；
(2)向步骤(1)体系中加入氧化石墨烯浆料，同时将温度升高至100℃，压力调节至0.25Mpa，搅拌条件下反应3h；
(3)向步骤(2)体系中按比例加入水，并搅拌10min，得到钢渣活化剂。
含有上述钢渣活化剂的钢渣微粉活化材料的制备方法包括如下步骤：
(1)向现有的钢渣中加入3w％的水，然后进行粉磨，并在粉磨过程中滴加0.015wt％的所述钢渣活化剂；粉磨过程采用球磨粉磨，钢渣入磨温度为50～55℃，出磨微粉的比表面积为350～400m2/kg；粉磨完成后将钢渣粉采用辊压机或外循环立磨挤压成含细粉物料饼；
(2)将步骤(1)中制得的物料饼采用提升机送入选粉设备，在选粉设备的进风口通入500℃的热风，协助加速钢渣水化、物料干燥以及水化钢渣的部分脱水，选粉设备采集合格的钢渣微粉活化材料。本实施例制得的钢渣微粉活化材料可应用于刚强度水泥的备料中。
实施例3：一种钢渣活化剂，包括如下组分：
上述钢渣活化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将混合醇胺、有机酸和混合多元醇按比例投入反应釜中，温度控制在45～50℃，搅拌条件下反应3h；
(2)向步骤(1)体系中加入氧化石墨烯浆料，同时将温度升高至150℃，压力调节至0.4Mpa，搅拌条件下反应6h；
(3)向步骤(2)体系中按比例加入水，并搅拌30min，得到钢渣活化剂。
含有上述钢渣活化剂的钢渣微粉活化材料的制备方法包括如下步骤：
(1)向现有的钢渣中加入5w％的水，然后进行粉磨，并在粉磨过程中滴加0.03wt％的所述钢渣活化剂；粉磨过程采用球磨粉磨，钢渣入磨温度为45～50℃，出磨微粉的比表面积为350～400m2/kg；粉磨完成后将钢渣粉采用辊压机或外循环立磨挤压成含细粉物料饼；
(2)将步骤(1)中制得的物料饼采用提升机送入选粉设备，在选粉设备的进风口通入700℃的热风，协助加速钢渣水化、物料干燥以及水化钢渣的部分脱水，选粉设备采集合格的钢渣微粉活化材料。本实施例制得的钢渣微粉活化材料可应用于刚强度水泥的备料中。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (10)

1.一种钢渣活化剂，其特征在于包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的钢渣活化剂，其特征在于包括如下组分：
3.根据权利要求1所述的钢渣活化剂，其特征在于：所述混合醇胺为二乙醇单异丙醇胺、三乙醇胺、二甘醇胺、三聚丙三醇胺中的至少两种。
4.根据权利要求1所述的钢渣活化剂，其特征在于：所述有机酸为乙酸。
5.根据权利要求1所述的钢渣活化剂，其特征在于：所述混合多元醇为丙三醇、二甘醇、乙二醇、二聚丙三醇、季戊四醇中的至少三种。
6.一种权利要求1所述钢渣活化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将混合醇胺、有机酸和混合多元醇按比例投入反应釜中，温度控制在30～50℃，搅拌条件下反应2～4h；
(2)向步骤(1)体系中加入氧化石墨烯浆料，同时将温度升高至100～150℃，压力调节至0.2～0.4Mpa，搅拌条件下反应3～6h；
(3)向步骤(2)体系中按比例加入水，并搅拌10～30min，得到钢渣活化剂。
7.一种含有权利要求1所述钢渣活化剂的钢渣微粉活化材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)向现有的钢渣中加入3～5w％的水，然后进行粉磨，并在粉磨过程中滴加0.015～0.03wt％的所述钢渣活化剂；粉磨完成后将钢渣粉采用辊压机或外循环立磨挤压成含细粉物料饼；
(2)将步骤(1)中制得的物料饼采用提升机送入选粉设备，在选粉设备的进风口通入500～700℃的热风，协助加速钢渣水化、物料干燥以及水化钢渣的部分脱水，选粉设备采集合格的钢渣微粉活化材料。
8.根据权利要求7所述的钢渣微粉活化材料的制备方法，其特征在于：所述粉磨过程采用球磨粉磨，钢渣入磨温度为45～55℃，出磨微粉的比表面积为350～400m2/kg。
9.权利要求7所述钢渣微粉活化材料在制备高强度水泥中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于所述钢渣微粉活化材料添加量为5％～15wt％。
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