CN108191286A - 一种镍渣助磨活化剂及制备、应用方法 - Google Patents

一种镍渣助磨活化剂及制备、应用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镍渣助磨活化剂及制备、应用方法，所述镍渣助磨活化剂由氨基磺酸三乙醇胺酯、减水剂、无机盐与水按比例配成。本发明还公开了一种包含所述助磨活化剂的制备及应用方法。通过将本发明所制备的助磨活化剂掺入到镍渣中，不仅能够提高镍渣的粉磨效果，还能提高镍渣的水化活性15％以上；提高了镍渣在水泥和混凝土中的掺量，为镍渣的综合利用提供了有效方法。本发明具有价格低廉、配置简单、性能优良、增产节能效果显著等优点，具有良好社会效益和经济效益。

Description

一种镍渣助磨活化剂及制备、应用方法
技术领域
本发明属于活化剂领域，具体涉及一种镍渣助磨活化剂及制备、应用方法。
背景技术
我国工业发展愈发的壮大，为满足其需求，我国每年要生产大量的各类金属材料，这些冶金产业会产生大量的各种废渣。如果得不到及时而有效的处理，不仅会造成环境的污染，而且还会造成大量的资源浪费。
镍渣是冶炼镍铁合金产生的固体废渣，即其高温熔融物经水淬后形成的一种粒化炉镍渣，镍渣分为干渣，水渣，高镍渣，低镍渣等不同类型，其化学成分因矿石来源和冶炼工艺的不同，有较大差异，其中SiO2含量30％～50％Fe2O3含量30％～60％，CaO含量1.5％～5％，MgO含量1％～15％，Al2O3含量2.5％～6％，与粒化高炉矿渣相比，CaO、MgO和Al2O3的含量低很多，但SiO2和Fe2O3含量高很多，因此其活性更低也更难磨。目前我国对这些废镍渣的综合利用率较低，多露天堆放，因此带来了诸如占用土地，污染土壤，污染水体等一系列的社会问题。目前我们国家镍铁渣每年的排放量已经大于500万吨，累计堆积镍渣已达4000万吨左右，但是镍渣的有效综合利用率仅为15～25％左右，除了每年60万吨左右的镍渣作为填料使用外，大部分都被堆积在堆场。如此量大的镍渣不仅占用大量的土地，而且还会对人们的生活以及环境造成污染。因此镍渣的综合利用问题已经成为当务之急。
利用镍渣作为水泥混合材不仅可以提高镍渣的利用率，同时提升了镍渣的附加利用价值；但镍渣是一种低活性且难以粉磨的废渣，导致镍渣作为水泥混合材或水泥混凝土掺和料使用量很少。因此，当前亟需研发出一种有效的助磨活化剂来改善镍渣的粉磨效果以及提高镍渣的活性。
而本发明涉及的镍渣助磨活化剂是一种具有助磨并提高镍渣火山灰活性和胶凝性能的活化剂，其通过化学作用改善了镍渣的水化性能，大大提高了镍渣活性，从而提高镍渣水泥的强度。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种镍渣助磨活化剂及制备、应用方法。
实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种镍渣助磨活化剂，所述的活化剂包括按以下重量份的组份制备而成：
10-25份的氨基磺酸三乙醇胺酯、10-20份的减水剂、10-25份的无机盐和50-70份的水。
作为本发明的进一步改进，所述的氨基磺酸三乙醇胺酯是三乙醇胺与氨基磺酸按摩尔比1:1-3混合制备得到的。
作为本发明的进一步改进，所述的减水剂为糖蜜或者木质素磺酸盐中的任何一种。
作为本发明的进一步改进，所述的无机盐为硫酸钠、硅酸钠、铝酸钠、硫酸铝、或硫氰酸钠中的任意一种或者任意几种的组合。
上述所述的镍渣助磨活化剂的制备方法，包括以下步骤：
制备氨基磺酸三乙醇胺酯：按摩尔比称取三乙醇胺与氨基磺酸，混合均匀后加入适量浓硫酸，搅拌均匀，加热反应得到氨基磺酸三乙醇胺酯；
制备助磨活化剂：先将氨基磺酸三乙醇胺酯、减水剂和水按比例均匀混合后再加入无机盐，再次混合均匀得到目标助磨活化剂。
进一步，制备氨基磺酸三乙醇胺酯步骤中，采用水浴或者油浴进行加热，加热的温度为100-105℃，加热时间为2-3h。
应用所述的镍渣助磨活化剂粉磨镍渣的方法，包括将助磨活化剂均匀的喷洒在镍渣上，将镍渣进行粉磨成镍渣粉。
进一步，所喷洒的助磨活化剂为镍渣质量的0.05％-0.15％。
一种镍渣水泥，包括使用上述所述的粉磨镍渣的方法得到的细度大于或等于420m2/kg的镍渣粉，所述的镍渣粉与硅酸盐水泥按质量比20-40:60-80的比例混合得到。
本发明的有益效果：
本发明公开了一种镍渣助磨活化剂及其制备方法，所述镍渣助磨活化剂由氨基磺酸三乙醇胺酯、减水剂、无机盐与水按比例配成。通过将本发明所制备的助磨活化剂掺杂到镍渣中，不仅能够提高镍渣的粉磨效果，还能够提高镍渣水化活性15％以上；提高了镍渣在水泥和混凝土中的掺量，为镍渣的综合利用提供了有效方法。本发明具有价格低廉、配置简单、性能优良、增产节能效果显著等优点，具有良好社会效益和经济效益。
附图说明
图1为本发明助磨活性剂制备过程的一种实施例的工艺流程图；。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
本发明所设计的用于粉磨镍渣所用的助磨活化剂中包括按以下重量份的组份制备而成：10-25份的氨基磺酸三乙醇胺酯、10-20份的减水剂、10-25份的无机盐和50-70份的水。其中，所述的氨基磺酸三乙醇胺酯是三乙醇胺与氨基磺酸按摩尔比1:1-3混合制备得到的；所述的减水剂为糖蜜或者木质素磺酸盐中的任何一种；所述的无机盐为硫酸钠、硅酸钠、铝酸钠、硫酸铝、或硫氰酸钠中任意一种或者任意几种的组合。
如图1所示，所述的原料组份按以下的步骤制备助磨活化剂：
首先将三乙醇胺与氨基磺酸按摩尔比1:1-1:3的比例混合均匀后，放入盛反应容器中，然后加入适量浓硫酸，采用水浴或者油浴加热法将加温度控制在100℃-105℃之内，加热反应2-3h，合成所需的原料氨基磺酸三乙醇胺酯。
之后按比例称取氨基磺酸三乙醇胺酯、减水剂、无机盐和水；先将氨基磺酸三乙醇胺酯、减水剂和水在搅拌器中混合均匀后，再加入无机盐，再次混合均匀，即得到所需的助磨活化剂。本发明中的实施过程中，首次搅拌的时间为5min～10min，二次搅拌的时间为10min～15min。
通过将本发明制备的助磨活化剂放入喷洒器中，按镍渣重量的0.05～0.15％的比例均匀的喷洒在镍渣上，在常温的环境下放置0～10天后使用球磨机、立磨机或者辊压机任一粉磨设备进行粉磨，得到细度为420m2/kg及以上的镍渣粉。所的镍渣粉可以作为水泥组份的混合材或水泥混凝土掺和料使用。
具体的包括以下实施例。
其中在实施例1-10中，所采用的原料具体的为：
镍渣是冶炼镍铁合金产生以SiO2、MgO、Fe2O3、Al2O3为主要成分的工业废渣。
糖蜜是一种粘稠、黑褐色、呈半流动的制糖工业的副产品，其主要物质为蔗糖。
木质素磺酸盐又称磺化木质素，为木质素磺酸钠或木质素磺酸钙的任意一种。
氨基磺酸三乙醇胺酯为氨基磺酸和三乙醇胺酯化反应所得的产物。
硫酸钠为无水硫酸钠。性状为无色透明结晶或粉末，溶于水且其水溶液呈弱碱性。
硅酸钠为九合水硅酸钠。性状为:无色或灰白色块状物或粉末，溶于水和碱溶液，不溶于醇和酸。
硫酸铝为白色粉末，易溶于水，不溶于乙醇等。
铝酸钠又名偏铝酸钠。性状为白色块状物或颗粒。易溶于水，溶液成强碱性不溶于乙醇。
硫氰酸钠为白色结晶固体或粉末，易溶于水。
硅酸盐水泥为P·Ⅱ52.5级硅酸盐水泥。
实施例1：本实施例中制备镍渣助磨活化剂的原料配比及制备、应用步骤如下：将15份氨基磺酸三乙醇胺酯、15份糖蜜、10份硫酸钠、60份水，混合搅拌均匀至完全溶解。将其倒入气压壶内，均匀的喷洒在镍渣上，按活化剂与镍渣的质量比为0.14％的比例喷洒。将喷洒过活化剂的镍渣粉磨成镍渣粉，将镍渣粉与硅酸盐水泥按质量比30:70混合进行胶砂强度试验。
实施例2：本实施例中制备镍渣助磨活化剂的原料配比及制备、应用步骤如下：将15份氨基磺酸三乙醇胺酯、15份糖蜜、10份铝酸钠、60份水，混合搅拌均匀至完全溶解。将其倒入气压壶内，均匀的喷洒在镍渣上，按活化剂与镍渣的质量比为0.14％的比例喷洒随后将喷洒过活化剂的镍渣粉磨成镍渣粉，将镍渣粉与硅酸盐水泥按质量比30:70混合进行胶砂强度试验。
实施例3：本实施例中制备镍渣助磨活化剂的原料配比及制备、应用步骤如下：将15份氨基磺酸三乙醇胺酯、15份糖蜜、10份硅酸钠、60份水，混合搅拌均匀至完全溶解。将其倒入气压壶内，均匀的喷洒在镍渣上，按活化剂与镍渣的质量比为0.14％的比例喷洒0。随后将喷洒过活化剂的镍渣粉磨成镍渣粉，将镍渣粉与硅酸盐水泥按质量比30:70混合进行胶砂强度试验。
实施例4：本实施例中制备镍渣助磨活化剂的原料配比及制备、应用步骤如下：将15份氨基磺酸三乙醇胺酯、15份糖蜜、10份硫氰酸钠、60份水，混合搅拌均匀至完全溶解。将其倒入气压壶内，均匀的喷洒在镍渣上，按活化剂与镍渣的质量比为0.14％的比例喷洒。随后将喷洒过活化剂的镍渣粉磨成镍渣粉，将镍渣粉与硅酸盐水泥按质量比30:70混合进行胶砂强度试验。
实施例5：本实施例中制备镍渣助磨活化剂的原料配比及制备、应用步骤如下：将15份氨基磺酸三乙醇胺酯、20份木质素磺酸盐、5份铝酸钠、5份硫酸钠、55份水，混合搅拌均匀至完全溶解。将其倒入气压壶内，均匀的喷洒在镍渣上，按活化剂与镍渣的质量比为0.07％的比例喷洒。随后将喷洒过活化剂的镍渣粉磨成镍渣粉，将镍渣粉与硅酸盐水泥按质量比30:70混合进行胶砂强度试验。
实施例6：本实施例中制备镍渣助磨活化剂的原料配比及制备、应用步骤如下：将15份氨基磺酸三乙醇胺酯、20份木质素磺酸盐、5份铝酸钠、5份硅酸钠、55份水，混合搅拌均匀至完全溶解。将其倒入气压壶内，均匀的喷洒在镍渣上，按活化剂与镍渣的质量比为0.14％的比例喷洒。随后将喷洒过活化剂的镍渣粉磨成镍渣粉，将镍渣粉与硅酸盐水泥按质量比30:70混合进行胶砂强度试验。
实施例7:：本实施例中制备镍渣助磨活化剂的原料配比及制备、应用步骤如下：将15份氨基磺酸三乙醇胺酯、20份木质素磺酸盐、5份硫酸钠、5份硅酸钠、55份水，混合搅拌均匀至完全溶解。将其倒入气压壶内，均匀的喷洒在镍渣上，按活化剂与镍渣的质量比为0.14％的比例喷洒。随后将喷洒过活化剂的镍渣粉磨成镍渣粉，将镍渣粉与硅酸盐水泥按质量比30:70混合进行胶砂强度试验。
实施例8：本实施例中制备镍渣助磨活化剂的原料配比及制备、应用步骤如下：将15份氨基磺酸三乙醇胺酯、20份木质素磺酸盐、5份硫氰酸钠、5份硅酸钠、55份水，混合搅拌均匀至完全溶解。将其倒入气压壶内，均匀的喷洒在镍渣上，按活化剂与镍渣的质量比为0.14％的比例喷洒。随后将喷洒过活化剂的镍渣粉磨成镍渣粉，将镍渣粉与硅酸盐水泥按质量比30:70混合进行胶砂强度试验。
实施例9：本实施例中制备镍渣助磨活化剂的原料配比及制备、应用步骤如下：将15份氨基磺酸三乙醇胺酯、20份木质素磺酸盐、5份铝酸钠、5份硫氰酸钠、55份水，混合搅拌均匀至完全溶解。将其倒入气压壶内，均匀的喷洒在镍渣上，按活化剂与镍渣的质量比为0.14％的比例喷洒。随后将喷洒过活化剂的镍渣粉磨成镍渣粉，将镍渣粉与硅酸盐水泥按质量比30:70混合进行胶砂强度试验。
实施例10：本实施例中制备镍渣助磨活化剂的原料配比及制备、应用步骤如下：将15份氨基磺酸三乙醇胺酯、20份木质素磺酸盐、5份硫氰酸钠、5份硫酸钠、55份水，混合搅拌均匀至完全溶解。将其倒入气压壶内，均匀的喷洒在镍渣上，按活化剂与镍渣的质量比为0.14％的比例喷洒。随后将喷洒过活化剂的镍渣粉磨成镍渣粉，将镍渣粉与硅酸盐水泥按质量比30:70混合进行胶砂强度试验。
实施例中所制备的水泥的抗压强度如表1所示：
由表1可知，本发明实施例制得的镍渣活化剂能有效的提高镍渣的活性，改善镍渣作为胶凝材料的性能，从而提高镍渣水泥的强度。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种镍渣助磨活化剂，其特征在于，所述的活化剂包括按以下重量份的组份制备而成：
10-25份的氨基磺酸三乙醇胺酯、10-20份的减水剂、10-25份的无机盐和50-70份的水。
2.根据权利要求1所述的一种镍渣助磨活化剂，其特征在于：所述的氨基磺酸三乙醇胺酯是三乙醇胺与氨基磺酸按摩尔比1:1-3混合制备得到的。
3.根据权利要求1所述的一种镍渣助磨活化剂，其特征在于：所述的减水剂为糖蜜或者木质素磺酸盐中的任何一种。
4.根据权利要求1所述的一种镍渣助磨活化剂，其特征在于：所述的无机盐为硫酸钠、硅酸钠、铝酸钠、硫酸铝、或硫氰酸钠中的任意一种或者任意几种的组合。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种制备镍渣助磨活化剂的方法，包括以下步骤：
制备氨基磺酸三乙醇胺酯：按摩尔比称取三乙醇胺与氨基磺酸，混合均匀后加入适量浓硫酸，搅拌均匀，加热反应得到氨基磺酸三乙醇胺酯；
制备助磨活化剂：先将氨基磺酸三乙醇胺酯、减水剂和水按比例均匀混合后再加入无机盐，再次混合均匀得到目标助磨活化剂。
6.根据权利要求5所述的一种制备镍渣助磨活化剂的方法，其特征在于：制备氨基磺酸三乙醇胺酯步骤中，采用水浴或者油浴进行加热，加热的温度为100-105℃，加热时间为2-3h。
7.应用权利要求1-4任一项所述的一种镍渣助磨活化剂粉磨镍渣的方法，其特征在于：包括将助磨活化剂均匀的喷洒在镍渣上，将镍渣进行粉磨成镍渣粉。
8.根据权利要求7所述的粉磨镍渣的方法，其特征在于：所喷洒的助磨活化剂为镍渣质量的0.05％-0.15％。
9.一种镍渣水泥，其特征在于：包括使用权利要求7所述的粉磨镍渣的方法得到的细度大于或等于420m2/kg的镍渣粉，所述的镍渣粉与硅酸盐水泥按质量比20-40:60-80的比例混合得到。
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