CN107382121B - 湿磨矿渣细化增强剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种湿磨矿渣细化增强剂粉体混合物，总质量为100份，具备制备步骤如下：将20‑40份电石和10‑20份油脂按比例配置好，粉磨控制细度为200目95%过筛，记为组分A；将20‑45份石膏类原料和10‑25份甲酸钙按比例配置好，粉磨控制细度为1000目95%过筛，记为组分B；将组分A和组分B混合粉磨，出料即得湿磨矿渣细化增强剂。本发明制备的湿磨矿渣细化增强剂在湿磨粉磨中产生强电解液，使几十微米的矿粉进一步碎化，以降低粉磨能耗；油脂在此碱性环境下水解释放的高级脂肪酸和甘油可有效抑制二次水化反应，并降低粘度；石膏类原料和甲酸钙可缓解甘油带来的缓凝效应，并提高矿渣强度。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，针对掺合料湿法超细粉磨的应用现状，需要将微米级别矿渣进一步破碎细化，具体涉及一种湿磨矿渣低能耗细化方法及抑制二次水化技术。
背景技术
湿磨处理的矿渣细度在水化早期就显示出对其胶砂强度的影响，可能主要与矿渣本身物理化学特性有关。矿渣细度的增加，一方面有利于网络外体Ca2+等金属离子的溶出，致使矿渣浆状掺合料pH值较高，促进水介质及金属离子对矿渣玻璃体网络的作用，可增强矿渣的二次水化反应能力；另一方面还可增加二次水化产物在矿渣内的分数体积，有利于矿渣颗粒在水泥石内的粘结。因而矿渣细度在水化早期就显示出对其浆状掺合料水泥胶砂强度的影响。
对目前排放量大、应用相对较多的粉煤灰、矿渣等工业废渣来说，在处理制备混凝土矿物掺合料的过程中，矿渣掺合料主要是考虑节能。水淬矿渣含水率达10％～20％，采用搅拌磨湿磨方式，工业废渣中的水份无须烘干，湿磨中水分还能起到助磨剂的作用，降低矿物掺合料表面能及强度；此外，搅拌器把动力直接施加于研磨介质上而实现全部输入功率直接用于搅动研磨介质，从而产生粉碎作用达到高效率地研磨物料的目的。
专利CN 104529199 A公开一种水泥无机增强剂，按重量计，它包含60-70％的铝渣，5-10％的硅污泥，5-10％的电石渣，5-10％的湿排粉煤灰和0-5％的锌渣。本发明将工业废弃物作为原料，经过一定的制备方法生产成无机增强剂，用于水泥生产中代替熟料，以达到节能减排、提高效益的目的，且大大降低了水泥的生产成本。
专利CN 103012637 A公开了一种重质碳酸钙湿磨分散剂及其制备方法。该方法以聚丙烯酸钠为主要的大分子结构，加入助剂X和助剂Y，用以提升在研磨过程中聚丙烯酸钠的螯合作用以及润湿性能。本发明可以明显提升分散剂对碳酸钙的静电排斥力和空间位阻作用，保证研磨的顺利进行。
专利CN 101322928 A公开了一种碳酸钙湿磨分散剂，在碳酸钙水浆液中具有优异的分散稳定性，特别是高浓度的碳酸钙淤浆的初期粘度低，且随时间推移粘度的上升很小，甚至呈下降趋势。本发明的碳酸钙湿磨分散剂，其特征是：由聚合物(W)的中和物构成，该聚合物(W)是在含有碳原子数3-5的脂肪醇50-100重量％和水0-50重量％的聚合溶剂中，将α，β-不饱和接酸(A)75-90mol％与单体(B)5-20mol％和单体(C)2-l0mol％于60-100℃的温度下，利用聚合引发剂聚合而得到的。
目前专利多集中于干法磨粉磨所用的助磨剂，而湿磨处理多为碳酸钙，碳酸钙本身易磨性尚佳，采用的分散剂为市面上常用的聚丙烯酸钠，或为加热工艺制备的产品；矿渣经过一定热历史，内部矿物成分多样化，玻璃体较多，易磨性较差，且粉体带电电性各异，现有的分散剂产品无法对其进行有效分散。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种湿磨矿渣细化增强剂可在湿磨粉磨中产生强电解液，使几十微米的矿粉进一步碎化，以降低粉磨能耗。矿渣碎化后会将Ca2+等金属离子的溶出，增大pH值，加速二次水化；且该湿磨为水性工作环境，在特定时间内释放电石，并抑制矿粉细化后二次水化速率，构建以碎化-抑制-增强三元作用组分，是湿磨矿渣细化增强剂设计的难点和关键所在。
电石遇水立即发生激烈反应，放出热量，该过程对周边的矿粉颗粒破碎分解，形成氢氧化钙强电解质，是二次水化反应的反应物，推进二次水化进程和加快反应速率；电石遇水同时释放乙炔气体，此气体会形成较小的气泡和短直径的微毛细孔，且此还原性气体，可将三价铁离子还原成二价铁离子，相对来看，二价铁离子离子半径更小，反应能力更强，促使水化铁铝酸钙类胶凝性水化产物，增大矿渣早期水化强度。
电石和油脂混合粉磨，促使电石的表面覆盖一层油脂薄膜，该薄膜在矿渣的湿磨水化碱性环境下水解，释放出高级脂肪酸和甘油，此有机物混合物可与钙离子形成络合物或插层水化产物中，延迟矿粉细化导致二次水化速率过快的不利因素。此外，细化增强剂里复合部分石膏类原料和甲酸钙，降低油脂水解产物对矿渣的缓凝效应，油脂、石膏类原料、甲酸钙相互制约，以期矿粉细化后满足正常的工作性能、施工时间、力学强度需求。该湿磨矿渣细化增强剂在矿渣含水量40-60％的湿排量中掺量为万分之二到千分之一。
本发明的技术方案如下：
一种湿磨矿渣细化增强剂，其特征在于：所述湿磨矿渣细化增强剂为粉体混合物，总质量为100份，所述粉体混合物，含有下述重量份的原料：
组分A：
电石：20-40份；
油脂：10-20份；
组分B：
石膏类原料：20-45份；
甲酸钙：10-25份；
组分A为电石和油脂的粉磨混合粉体；
组分B为石膏类原料和甲酸钙的粉磨混合粉体。
所述电石优选为碳化钙纯度大于80％、粒度为1-7mm的工业电石，以便于粉磨。
所述油脂的化学式如下：
其中R1、R2、R3是优选为不完全相同的饱和烃基或不饱和烃基，其中R1、R2、R3中的碳原子优选为小于20。
所述组分A优选为细度200目95％过筛的混合粉体，所述组分B优选为细度1000目95％过筛的混合粉体。
所述石膏类原料优选为二水石膏、天然硬石膏、半水石膏、磷石膏或氟石膏。
所述石膏类原料优选为掺石膏类原料的水泥样品标准稠度用水量在25.00-28.00ml范围内的二水石膏、天然硬石膏、磷石膏或氟石膏。
所述石膏类原料优选为掺石膏类原料的水泥样品的强度以425水泥强度标准限定28d强度超过46MPa的二水石膏、磷石膏或氟石膏。
所述石膏类原料优选为掺石膏类原料的水泥样品的凝结终凝时间在12h以内的二水石膏或氟石膏。
所述甲酸钙优选为纯度大于98％的工业级甲酸钙。
一种制备上述湿磨矿渣细化增强剂的方法，其特征在于：将组分A和组分B在混料机中混合，混合时间控制为0.5-2.0h，混合时间优选为1h。
本发明的有益效果是：
1.矿渣湿磨要达到几微米的细度，通过现有的粉磨技术，势必增加微粉磨介质和该微粉磨介质对矿粉成品的中和性影响；本发明采用无机类细化剂，从水化剧烈放热反应上，对粉磨到几十微米的矿粉再破碎细化，降低湿磨的能耗和额外微粉磨介质的引入，且电石反应后的氢氧化钙是矿粉二次水化的反应原材料，对矿粉强度的激发起正面作用。
2.油脂、石膏类原料、甲酸钙的复合匹配使用，控制了电石在湿磨过程的特定时间进行释放，防止过早释放而无法完成矿粉超细化进程；油脂水化产物的高级脂肪酸和甘油又可抑制矿粉细化带来二次水化加速现象，石膏类原料和甲酸钙一定程度对高级脂肪酸和甘油的缓凝副作用进行校正。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步说明。
实施例1
一种湿磨矿渣细化增强剂，其特征在于：所述湿磨矿渣细化增强剂为粉体混合物，总质量为100份，所述粉体混合物，含有下述重量份的原料：
组分A：
电石：25份；
羊油(油酸、硬脂酸和棕榈酸的甘油三酸酯)：12份；
组分A置于球磨机，控制细度为200目95％过筛；
组分B：
二水石膏：43份；掺该二水石膏的水泥样品标准稠度用水量在25.00-28.00ml范围内；
甲酸钙：20份。
组分B置于球磨机，控制细度为1000目95％过筛；
组分A和组分B置于混料机混合0.5h，即可成品，掺量为万分之十五。
实施例2
一种湿磨矿渣细化增强剂，其特征在于：所述湿磨矿渣细化增强剂为粉体混合物，总质量为100份，所述粉体混合物，含有下述重量份的原料：
组分A：
电石：32份；
牛油：15份；
组分A置于球磨机，控制细度为200目95％过筛；
组分B：
氟石膏：38份；掺该氟石膏的水泥样品标准稠度用水量在25.00-28.00ml范围内；
甲酸钙：15份。组分B置于球磨机，控制细度为1000目95％过筛；
组分A和组分B置于混料机混合1.0h，即可成品，掺量为万分之十二。
实施例3
一种湿磨矿渣细化增强剂，其特征在于：所述湿磨矿渣细化增强剂为粉体混合物，总质量为100份，所述粉体混合物，含有下述重量份的原料：
组分A：
电石：36份；
牛油：18份；
组分A置于球磨机，控制细度为200目95％过筛；
组分B：
二水石膏：24份；掺该二水石膏的水泥样品的强度以425水泥强度标准限定28d强度超过46MP；
甲酸钙：22份。
组分B置于球磨机，控制细度为1000目95％过筛；
组分A和组分B置于混料机混合1.5h，即可成品，掺量为万分之十二。
实施例4
一种湿磨矿渣细化增强剂，其特征在于：所述湿磨矿渣细化增强剂为粉体混合物，总质量为100份，所述粉体混合物，含有下述重量份的原料：
组分A：
电石：25份；采用的电石为碳化钙纯度大于80％、粒度为1-7mm的工业电石；
羊油：20份；
组分A置于球磨机，控制细度为200目95％过筛；
组分B：
二水石膏：45份；掺该二水石膏的水泥样品的凝结终凝时间在12h以内；
甲酸钙：10份，该甲酸钙为纯度大于98％的工业级甲酸钙。
组分B置于球磨机，控制细度为1000目95％过筛；
组分A和组分B置于混料机混合2.0h，即可成品，掺量为万分之十。
实施例5
一种湿磨矿渣细化增强剂，其特征在于：所述湿磨矿渣细化增强剂为粉体混合物，总质量为100份，所述粉体混合物，含有下述重量份的原料：
组分A：
电石：20份；采用的电石为碳化钙纯度大于80％、粒度为1-7mm的工业电石；
牛油：10份；
组分A置于球磨机，控制细度为200目95％过筛；
组分B：
天然硬石膏：45份；掺该天然硬石膏的水泥样品标准稠度用水量在25.00-28.00ml范围内；
甲酸钙：25份；该甲酸钙为纯度大于98％的工业级甲酸钙。
组分B置于球磨机，控制细度为1000目95％过筛；
组分A和组分B置于混料机混合0.5h，即可成品，掺量为万分之十。
实施例6
一种湿磨矿渣细化增强剂，其特征在于：所述湿磨矿渣细化增强剂为粉体混合物，总质量为100份，所述粉体混合物，含有下述重量份的原料：
组分A：
电石：40份；采用的电石为碳化钙纯度大于80％、粒度为1-7mm的工业电石；
羊油：20份；
组分A置于球磨机，控制细度为200目95％过筛；
组分B：
磷石膏：20份；掺该磷石膏的水泥样品的强度以425水泥强度标准限定28d强度超过46Mpa；
甲酸钙：20份；该甲酸钙为纯度大于98％的工业级甲酸钙。
组分B置于球磨机，控制细度为1000目95％过筛；
组分A和组分B置于混料机混合2.0h，即可成品，掺量为万分之八。
实例检测结果：
以市面上常见早强剂做对比样，其中无机类记为对比样1，有机类记为对比样2，考察对比样与各实例样品的抗压强度比，试验方法按《混凝土外加剂》(GB8076-2008)标准执行，具体结果可见表1。
表1实例样品的抗压强度比试验结果
表1试验结果表明，市面上常见早强剂多为无机盐类粉体和醇胺类液体，作用机理在于增加水泥矿物的溶解度或与水泥水化产物生成溶解度很小的络合物，加速水泥矿物的水化速度。该类早强剂表现为早期强度略有提高，后期强度轻微增幅或发生倒缩。采用实例1-6的产品，其作用机理在于破碎矿渣粉体颗粒，增大矿渣的比表面积和潜在活性胶凝材料的水化量，从细度和量变上产生强度的显著增幅；实例1-6早期强度能满足接近2倍的增幅，后期强度增幅也能维持在1.8倍上下，本发明产品增强效果显著。
Claims (10)
1.一种湿磨矿渣细化增强剂，其特征在于：所述湿磨矿渣细化增强剂为粉体混合物，总质量为100份，所述粉体混合物，含有下述重量份的原料：
组分A：
电石：20-40份；
油脂：10-20份；
组分B：
石膏类原料：20-45份；
甲酸钙：10-25份；
组分A为电石和油脂的粉磨混合粉体；
组分B为石膏类原料和甲酸钙的粉磨混合粉体。
2.根据权利要求1所述的湿磨矿渣细化增强剂，其特征在于：所述电石为碳化钙纯度大于80％、粒度为1-7mm的工业电石。
3.根据权利要求1所述的湿磨矿渣细化增强剂，其特征在于：所述油脂的化学式如下：
其中R1、R2、R3是不完全相同的饱和烃基或不饱和烃基，其中R1、R2、R3中的碳原子小于20。
4.根据权利要求1所述的湿磨矿渣细化增强剂，其特征在于：所述组分A为细度200目95％过筛的混合粉体，所述组分B为细度1000目95％过筛的混合粉体。
5.根据权利要求1所述的湿磨矿渣细化增强剂，其特征在于：所述石膏类原料为二水石膏、天然硬石膏、半水石膏、磷石膏或氟石膏。
6.根据权利要求5所述的湿磨矿渣细化增强剂，其特征在于：所述石膏类原料为掺石膏类原料的水泥样品标准稠度用水量在25.00-28.00ml范围内的二水石膏、天然硬石膏、磷石膏或氟石膏。
7.根据权利要求5所述的湿磨矿渣细化增强剂，其特征在于：所述石膏类原料为掺石膏类原料的水泥样品的强度以425水泥强度标准限定28d强度超过46MPa的二水石膏、磷石膏或氟石膏。
8.根据权利要求5所述的湿磨矿渣细化增强剂，其特征在于：所述石膏类原料为掺石膏类原料的水泥样品的凝结终凝时间在12h以内的二水石膏或氟石膏。
9.根据权利要求1所述的湿磨矿渣细化增强剂，其特征在于：所述甲酸钙为纯度大于98％的工业级甲酸钙。
10.一种制备权利要求1所述湿磨矿渣细化增强剂的方法，其特征在于：将组分A和组分B在混料机中混合，混合时间控制为0.5-2.0h。
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