CN108483968B - 用于镍铁渣的粉磨活化助剂、制备及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于镍铁渣的粉磨活化助剂、制备及其应用方法，所述镍铁渣助磨剂由三乙醇胺棕榈酸酯、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剂的制备及应用方法。通过将本发明所制备的助磨剂掺杂到镍铁渣中，不仅能够提高镍铁渣的研磨效果，还能提高镍铁渣的水化活性15％以上，可提高了镍铁渣在水泥和水泥混凝土中的掺入量，为镍铁渣的综合利用提供了有效措施。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
技术领域
本发明属于助磨剂领域，具体涉及用于镍铁渣的粉磨活化助剂、制备及其应用方法。
背景技术
我国冶金行业每年生产大量的各类金属材料，，在生产金属材料时会产生大量的冶金废渣。冶金废渣的大量堆积不仅会造成环境的污染，而且还会造成大量的资源浪费。
镍铁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铁渣，镍铁渣分为干渣、水渣、高镍铁渣、低镍铁渣等不同类型，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铁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，累计堆积镍铁渣已达4000万吨左右，但是镍铁渣的有效综合利用率仅为15～25％左右，除了每年60万吨左右的镍铁渣作为矿山井下填料外，大部分都被堆积在堆场。如此量大的镍铁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。因此镍铁渣的综合利用问题已经成为当务之急。
利用镍铁渣作为水泥混合材不仅可以提高镍铁渣的利用率，同时提升了镍铁渣的附加利用价值；但由于镍铁渣自身活性且难以粉磨，镍铁渣作为混合材掺量低，使用量少，。因此，当前亟需研发出一种有效的粉磨活化助剂来改善镍铁渣的研磨效果以及提高镍铁渣的活性。
而本发明涉及的镍铁渣的粉磨活化助剂是一种具有助磨并改善镍铁渣胶凝性能的助剂，其通过化学作用改善了镍铁渣的水化性能，大大提高了镍铁渣活性，从而提高镍铁渣水泥的强度。
发明内容
针对上述问题，本发明提出用于镍铁渣的粉磨活化助剂、制备及其应用方法。
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：
用于镍铁渣的粉磨活化助剂，所述的助剂包括按以下重量份的组份制备而成：10-25份的三乙醇胺棕榈酸酯、10-20份的减水剂、10-30份的无机盐和50-70份的水。
作为本发明的进一步改进，所述的棕榈酸三乙醇胺酯是三乙醇胺与棕榈酸按摩尔比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。
制备以上所述的用于镍铁渣的粉磨活化助剂的方法，包括以下步骤：
三乙醇胺棕榈酸酯制备：按摩尔比称取三乙醇胺与棕榈酸，混合均匀后放入浓硫酸中在加热的条件下进行酯化反应，得到三乙醇胺棕榈酸酯；
助剂制备：先将棕榈酸三乙醇胺酯、减水剂和水按比例均匀混合后在加入无机盐，再次混合均匀得到目标助磨剂。
进一步，制备棕榈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。
应用所述的粉磨活化助剂粉磨镍铁渣的方法，包括将所述的助磨剂均匀的喷洒在镍铁渣上，然后通过球磨机或立磨将镍铁渣粉磨成镍铁渣粉。
进一步，所喷洒的助磨剂为镍铁渣质量的0.05％-0.15％。
一种镍铁渣水泥，包括使用上述的应用方法得到的细度大于或等于420m2/kg的镍铁渣粉，所述的镍铁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：
本发明公开了用于镍铁渣的粉磨活化助剂，所述的粉磨活化助剂由三乙醇胺棕榈酸酯、减水剂、无机盐与水按比例配成。本发明还公开了所述助磨剂的制备及应用方法，通过将本发明所制备的助剂掺入到镍铁渣中，不仅能够提高镍铁渣的研磨效果，还能够提高镍铁渣水化活性15％以上，提高了镍铁渣在水泥和混凝土中的掺量，为镍铁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为本发明粉磨活化助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研磨镍铁渣所用的粉磨活化助剂中包括按以下重量份的组份制备而成：10-25份的三乙醇胺棕榈酸酯、10-20份的木质素磺酸盐、10-30份的无机盐和50-70份的水。其中，所述的三乙醇胺棕榈酸酯是三乙醇胺与棕榈酸按摩尔比1:1-3混合制备得到的；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粉磨活化助剂：
首先将三乙醇胺与棕榈酸按摩尔比1:1-1:3的比例混合均匀后，放入反应容器中，加入适量的浓硫酸，采用水浴或者油浴加热法将加热温度控制在100-105℃之内，加热反应2-3h，合成所需的原料三乙醇胺棕榈酸酯。
之后按比例称取三乙醇胺棕榈酸酯、减水剂、无机盐和水；先将三乙醇胺棕榈酸酯、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剂放入喷洒器中，按镍铁渣重量的0.05～0.15％的比例均匀的喷洒在镍铁渣上，在常温的环境下放置0～10天后，使用球磨机、立磨机或者辊压机进行研磨，得到细度为420m2/kg及以上的镍铁渣粉。所的镍铁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：
镍铁渣是炼钢过程中产生以CaO、SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO为主要成分的工业废渣。
三乙醇胺棕榈酸酯为棕榈酸和三乙醇胺酯化反应所得的产物。
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。
硫酸钠为无水硫酸钠，分子式为Na2SO4。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，分子式为：Na2SiO3·9H2O。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。
铝酸钠又名偏铝酸钠，分子式为：NaAlO2。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。
硫酸铝为白色粉末，易溶于水，不溶于乙醇等。
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：本实施例中制备镍铁渣粉磨活化助剂的原料配比及制备、应用步骤如下：按照15份三乙醇胺棕榈酸酯、12份木质素磺酸盐、10份硫酸钠、63份水进行配置。
将溶液搅拌混合，密封静置24h后。将溶液倒入容器内，均匀的喷洒在镍铁渣上，喷洒量为镍铁渣质量的0.15％。将喷洒过助磨剂的镍铁渣用球磨机研磨成镍铁渣粉，然后以镍铁渣粉:硅酸盐水泥＝30:70混合，进行胶砂强度试验。
实施例2：本实施例中制备镍铁渣粉磨活化助剂的原料配比及制备、应用步骤如下：按照15份三乙醇胺棕榈酸酯、12份木质素磺酸盐、10份硫氰酸钠、63份水进行配置。
将溶液搅拌混合，密封静置24h后，将溶液倒入容器内，均匀的喷洒在镍铁渣上，喷洒量为镍铁渣质量的0.15％。将喷洒过助磨剂的镍铁渣在常温的环境下放置1天后，用球磨机研磨成镍铁渣粉，然后以镍铁渣粉:硅酸盐水泥＝30:70混合，进行胶砂强度试验。
实施例3：本实施例中制备镍铁渣粉磨活化助剂的原料配比及制备、应用步骤如下：按照15份三乙醇胺棕榈酸酯、12份木质素磺酸盐、10份硅酸钠、63份水进行配置。
将溶液搅拌混合，密封静置24h后，将溶液倒入压力容器内，均匀的喷洒在镍铁渣上，喷洒量为镍铁渣质量的0.15％。将喷洒过助磨剂的镍铁渣在常温的环境下放置1天后，用球磨机研磨成镍铁渣粉，然后以镍铁渣粉:硅酸盐水泥＝30:70混合，进行胶砂强度试验。
实施例4：本实施例中制备镍铁渣粉磨活化助剂的原料配比及制备、应用步骤如下：按照15份三乙醇胺棕榈酸酯、12份木质素磺酸盐、10份铝酸钠、63份水进行配置。
将溶液搅拌混合，密封静置24h后，将溶液倒入压力容器内，均匀的喷洒在镍铁渣上，喷洒量为镍铁渣质量的0.15％。将喷洒过助磨剂的镍铁渣在常温的环境下放置1天后，用球磨机研磨成镍铁渣粉，然后以镍铁渣粉:硅酸盐水泥＝30:70混合，进行胶砂强度试验。
实施例5：本实施例中制备镍铁渣粉磨活化助剂的原料配比及制备、应用步骤如下：按照15份三乙醇胺棕榈酸酯、15份木质素磺酸盐、7份铝酸钠、7份硫氰酸钠、56份水进行配置。
将溶液搅拌混合，密封静置24h后，将溶液倒入压力容器内，均匀的喷洒在镍铁渣上，喷洒量为镍铁渣质量的0.15％。将喷洒过助磨剂的镍铁渣在常温的环境下放置1天后，用球磨机研磨成镍铁渣粉，然后以镍铁渣粉:硅酸盐水泥＝30:70混合，进行胶砂强度试验。
实施例6：本实施例中制备镍铁渣粉磨活化助剂的原料配比及制备、应用步骤如下：按照15份三乙醇胺棕榈酸酯、15份木质素磺酸盐、7份硫酸钠、7份硫氰酸钠、56份水进行配置。
将溶液搅拌混合，密封静置24h后，将溶液倒入压力容器内，均匀的喷洒在镍铁渣上，喷洒量为镍铁渣质量的0.15％。将喷洒过助磨剂的镍铁渣在常温的环境下放置1天后，用球磨机研磨成镍铁渣粉，然后以镍铁渣粉:硅酸盐水泥＝30:70混合，进行胶砂强度试验。
实施例7：本实施例中制备镍铁渣粉磨活化助剂的原料配比及制备、应用步骤如下：按照15份三乙醇胺棕榈酸酯、15份木质素磺酸盐、7份硅酸钠、7份硫氰酸钠、56份水进行配置。
将溶液搅拌混合，密封静置24h后。将溶液倒入压力容器内，均匀的喷洒在镍铁渣上，喷洒量为镍铁渣质量的0.15％。将喷洒过助磨剂的镍铁渣在常温的环境下放置2天后，用球磨机研磨成镍铁渣粉，然后以镍铁渣粉:硅酸盐水泥＝30:70混合，进行胶砂强度试验。
实施例8：本实施例中制备镍铁渣粉磨活化助剂的原料配比及制备、应用步骤如下：按照20份三乙醇胺棕榈酸酯、15份木质素磺酸盐、7份铝酸钠、7份硫酸钠、51份水进行配置。
将溶液搅拌混合，密封静置24h后。将溶液倒入压力容器内，均匀的喷洒在镍铁渣上，喷洒量为镍铁渣质量的0.15％。将喷洒过助磨剂的镍铁渣在常温的环境下放置2天后，用球磨机研磨成镍铁渣粉，然后以镍铁渣粉:硅酸盐水泥＝30:70混合，进行胶砂强度试验。
实施例9：本实施例中制备镍铁渣粉磨活化助剂的原料配比及制备、应用步骤如下：按照15份三乙醇胺棕榈酸酯、15份木质素磺酸盐、7份铝酸钠、7份硅酸钠、56份水进行配置。
将溶液搅拌混合，密封静置24h。随后将溶液倒入压力容器内，均匀的喷洒在镍铁渣上，喷洒量为镍铁渣质量的0.15％。将喷洒过助磨剂的镍铁渣在常温的环境下放置2天后，用行星式球磨机进行球磨，然后以镍铁渣粉:硅酸盐水泥＝30:70混合，进行胶砂强度试验。
实施例10：本实施例中制备镍铁渣粉磨活化助剂的原料配比及制备、应用步骤如下：按照15份三乙醇胺棕榈酸酯、15份木质素磺酸盐、7份硅酸钠、7份硫酸钠、56份水进行配置。
将溶液搅拌混合，密封静置24h。随后将溶液倒入压力容器内，均匀的喷洒在镍铁渣上，喷洒量为镍铁渣质量的0.15％。将喷洒过助磨剂的镍铁渣在常温的环境下放置2天后，用行星式球磨机进行球磨，然后以镍铁渣粉:硅酸盐水泥＝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铁渣粉磨活化助剂能有效提高镍铁渣研磨效率，增加镍铁渣的比表面积，优化镍铁渣的粒径分布，提高镍铁渣的活性，改善镍铁渣作为胶凝材料的性能，从而提高镍铁渣水泥的强度。
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 (6)
1.用于镍铁渣的粉磨活化助磨剂，其特征在于，所述的粉磨活化助磨剂包括按以下重量份的组份制备而成：
10-25份的三乙醇胺棕榈酸酯、10-20份的减水剂、10-30份的无机盐和50-70份的水；
所述的三乙醇胺棕榈酸酯是三乙醇胺与棕榈酸按摩尔比1:1-3混合制备得到的；
其中，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、铝酸钠、硫酸铝、或硫氰酸钠中的任意一种或者任意两种的组合。
2.根据权利要求1所述的用于镍铁渣的粉磨活化助磨剂的制备方法，包括以下步骤：
三乙醇胺棕榈酸酯制备：按摩尔比1:1-3称取三乙醇胺与棕榈酸，混合均匀后放入浓硫酸中在加热的条件下进行酯化反应，得到三乙醇胺棕榈酸酯；
助磨剂制备：先将三乙醇胺棕榈酸酯、减水剂和水按比例均匀混合后在加入无机盐，再次混合均匀得到目标助磨剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：制备三乙醇胺棕榈酸酯步骤中，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。
4.应用权利要求1所述的用于镍铁渣的粉磨活化助磨剂粉磨镍铁渣的方法，其特征在于：包括将所述的助磨剂均匀的喷洒在镍铁渣上，然后将镍铁渣通过球磨机或立磨粉磨成镍铁渣粉。
5.根据权利要求4所述的粉磨镍铁渣的方法，其特征在于：所喷洒的助磨剂为镍铁渣质量的0.05%-0.15%。
6.一种镍铁渣水泥，其特征在于：包括使用权利要求4所述的粉磨镍铁渣的方法得到的细度大于或等于420m2/kg的镍铁渣粉，所述的镍铁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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