CN110304847B - 一种湿磨电石渣激发剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种湿磨电石渣激发剂及其制备方法和应用，按重量份计，该湿磨电石渣激发剂主要由以下组分经湿磨工艺制得：电石渣：60‑65份，表面改性剂：9‑9.8份，稳定剂：6‑6.5份，水：10‑30份。本发明的湿磨电石渣激发剂以主要成分为氢氧化钙和碳酸钙的电石渣为主要原料，采用湿磨工艺，提高其细度，增大其比表面积，进而提高电石渣中氢氧化钙和碳酸钙的溶出速率以及溶出量，为矿渣玻璃体的火山灰反应提供高碱度，从而提高矿渣的火山灰反应效率，使矿渣基胶凝材料具有较高的抗压强度，当本发明的湿磨电石渣激发剂掺量为10‑15％时，矿渣基胶凝材料可满足普通硅酸盐水泥32.5强度级的国家标准。

Description

一种湿磨电石渣激发剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及激发剂技术领域，特别涉及一种湿磨电石渣激发剂及其制备方法和应用。

背景技术

粒化高炉矿渣(简称矿渣)是冶炼生铁过程中经过水淬急冷得到的不规则玻璃体，其主要成分为硅铝酸盐，具有潜在活性。目前中国每年产出矿渣数亿吨，其中仅有20％～30％用作混凝土矿物掺合料，其余的均被当成固体废弃物闲置。以磨细的高炉矿渣粉为主要原料，通过碱性激发剂激发，经搅拌可制成碱激发矿渣胶凝材料。矿渣胶凝材料能够充分利用工业废渣，且省去了制备水泥所需的“两磨一烧”的繁琐工艺，显著减小混凝土材料对于环境的影响，大大降低了温室气体排放量及能源需求量。

以矿渣为主要原材料，被碱性激发剂激发得到碱激发矿渣胶凝材料。由于矿渣的碱活性较强，常温下，矿渣在碱的激发作用下立即发生反应，其抗压强度也有较好的发展，因此，碱激发矿渣胶凝材料具有凝结硬化快、早期强度高的特点。通常的用到的碱性激发剂的种类一般包括硅酸钠水玻璃、氢氧化钠和碳酸钠三种。但是这三种的激发剂成本较高，而且对实验设备要求较高，很难满足工程建设中的大量需求，不符合可持续发展的方向。

因此，开发一种成本低，可较高程度激发矿渣活性的激发剂具有十分重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种湿磨电石渣激发剂，以解决现有适用于矿渣活性激发的激发剂成本高，难以推广应用的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种湿磨电石渣激发剂，按重量份计，所述湿磨电石渣激发剂主要由以下组分经湿磨工艺制得：电石渣：60-65份，表面改性剂：9-9.8份，稳定剂：6-6.5份，水：10-30份。

可选地，所述表面改性剂包括聚羧酸减水剂和脂肪族减水剂；所述聚羧酸减水剂和所述脂肪族减水剂的体积比为(1.5-2.5)∶1。

可选地，所述聚羧酸减水剂的质量分数为20％；所述脂肪族减水剂的质量分数为20％。

可选地，所述稳定剂包括黄原胶和温轮胶；所述黄原胶和所述温轮胶的体积比为(1-1.5)∶1。

可选地，所述黄原胶的质量分数为20％；所述温轮胶的的质量分数为20％。

可选地，所述湿磨电石渣激发剂的中值粒径为2-2.4μm。

本发明的第二目的在于提供一种制备上述湿磨电石渣激发剂的方法，该制备方法包括以下步骤：

将所述电石渣、所述表面改性剂和所述水混合后，研磨，然后，加入所述稳定剂继续研磨，即得湿磨电石渣激发剂。

可选地，所述研磨的研磨体的用量为所述电石渣、所述表面改性剂、所述稳定剂和所述水的总用量的2～3倍；所述研磨体的级配为：10mm∶3mm∶1mm∶0.6mm＝1∶3∶4∶4。

可选地，所述研磨的研磨转速为300-500rpm。

本发明的第三目的在于提供一种上述湿磨电石渣激发剂在矿渣基胶凝材料中的应用，在该应用中，所述矿渣基胶凝材料包括矿粉；所述湿磨电石渣激发剂的用量为所述矿粉的用量的10～15％。

相对于现有技术，本发明所述的湿磨电石渣激发剂具有以下优势：

1、本发明的湿磨电石渣激发剂以主要成分为氢氧化钙和碳酸钙的电石渣为主要原料，采用湿磨工艺，提高其细度，增大其比表面积，进而提高电石渣中氢氧化钙和碳酸钙的溶出速率以及溶出量，为矿渣玻璃体的火山灰反应提供高碱度，从而提高矿渣的火山灰反应效率，使矿渣基胶凝材料具有较高的抗压强度，当本发明的湿磨电石渣激发剂掺量为10-15％时，矿渣基胶凝材料可满足普通硅酸盐水泥32.5强度级的国家标准，而且本发明为电石渣的资源化利用提供一种新方向，大大提高了电石渣的资源化利用率，且提高了电石渣产品的附加值，而且本发明采用湿磨电石渣激发剂作为矿渣的碱激发剂，可降低矿渣火山灰活性的激发成本。

2、本发明采用湿磨方法制备湿磨电石渣激发剂，制备工艺简单，制备过程易控制，而且本发明在湿磨过程中加入表面改性剂和稳定剂，一方面，可进一步提高湿磨效率，进而降低制备能耗，另一方面，可使本发明的湿磨电石渣激发剂具有良好的稳定性和分散性，将其用于矿渣的碱激发，可提高碱激发矿渣基胶凝材料的性能稳定性以及进一步提高本发明湿磨电石渣激发剂的激发效率。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合实施例来详细说明本发明。

表1为本发明实施例1～实施例6的湿磨电石渣激发剂中各组分的配比以及各实施例湿磨电石渣激发剂的细度，其中，本发明实施例1～实施例6中电石渣为电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣，且其氢氧化钙含量为95％，需要说明的是，本发明电石渣的氢氧化钙含量不局限于95％，只要大于90％即可。表2为本发明实施例1～实施例6中表面改性剂和稳定剂的组分，其中，表面改性剂为质量分数为20％的聚羧酸减水剂(PCE)和质量分数为20％的脂肪族减水剂(AS)混合而成的溶液，稳定剂为质量分数为20％的黄原胶(XG))和质量分数为20％的温轮胶(WG)混合而成的溶液。

表1

表2

采用下述方法制备实施例1～实施例6的湿磨电石渣激发剂，具体包括以下步骤：

按照上述原料配方，将电石渣、表面改性剂和水投入研磨罐中，然后，将研磨罐密封固定在研磨机上，设置工业空冷机的冷却温度为25-40℃对研磨机进行降温，并设置研磨机的研磨转速为为400rpm，对上述物料进行研磨，直至研磨罐中物料中值粒径为2-2.4μm，再加入稳定剂，继续研磨5min，滤出研磨体，即得湿磨电石渣激发剂。需要说明的是，加入稳定剂，继续研磨5min，所得湿磨电石渣激发剂的中值粒径也为2-2.4μm，本发明实施例1～实施例6将电石渣、表面改性剂和水先研磨至物料的中值粒径为2-2.4μm，再加入稳定剂继续研磨至物料的中值粒径为2-2.4μm，可避免因研磨罐研磨时间过长导致研磨罐内部温度过高，使稳定剂失效现象的发生。

其中，研磨罐中研磨体的用量为电石渣、表面改性剂、稳定剂和水的总用量的2～3倍，各实施例中研磨罐中研磨体的用量具体如表1所示，且研磨体的级配为：10mm∶3mm∶1mm∶0.6mm＝1∶3∶4∶4。

将实施例1～实施例6的湿磨电石渣激发剂用于矿渣基胶凝材料，在该应用中，矿渣基胶凝材料包括矿粉；湿磨电石渣激发剂的用量为矿粉的用量的10～15％。需要说明的是，实施例1～实施例6的矿渣基胶凝材料只含有矿粉，没有水泥等其他胶凝材料，且矿粉是矿渣经研磨而成得粉状物料。

参照标准GB8076-2008对掺有实施例1～实施例6的湿磨电石渣激发剂的矿渣基胶凝材料(矿渣基胶凝材料砂浆)进行力学性能的测试，其中，矿渣基胶凝材料的水胶比为0.5。测试结果如表3所示。

由表3可知，实施例1～实施例6的湿磨电石渣激发剂10-15％时，可以很好的激发矿渣的火山灰活性，采用实施例1～实施例6的湿磨电石渣激发剂可使矿渣基胶凝材料早期和后期强度满足普通硅酸盐水泥32.5强度级的国家标准，具有大规模推广的价值。

表3

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种湿磨电石渣激发剂，其特征在于，按重量份计，所述湿磨电石渣激发剂主要由以下组分经湿磨工艺制得：电石渣：60-65份，表面改性剂：9-9.8份，稳定剂：6-6.5份，水：10-30份；

所述表面改性剂包括聚羧酸减水剂和脂肪族减水剂；所述聚羧酸减水剂和所述脂肪族减水剂的体积比为（1.5-2.5）∶1；所述聚羧酸减水剂的质量分数为20%；所述脂肪族减水剂的质量分数为20%；

所述稳定剂包括黄原胶和温轮胶；所述黄原胶和所述温轮胶的体积比为

（1-1.5）∶1；所述黄原胶的质量分数为20%；所述温轮胶的的质量分数为20%；

所述湿磨电石渣激发剂的中值粒径为2-2.4μm。

2.制备权利要求1所述的湿磨电石渣激发剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述电石渣、所述表面改性剂和所述水混合后，研磨，然后，加入所述稳定剂继续研磨，即得湿磨电石渣激发剂。

3.根据权利要求2所述的湿磨电石渣激发剂的制备方法，其特征在于，所述研磨的研磨体的用量为所述电石渣、所述表面改性剂、所述稳定剂和所述水的总用量的2~3倍；所述研磨体的级配为：10mm∶3mm∶1mm∶0.6mm=1∶3∶4∶4。

4.根据权利要求2所述的湿磨电石渣激发剂的制备方法，其特征在于，所述研磨的研磨转速为300-500rpm。

5.权利要求1所述的湿磨电石渣激发剂在矿渣基胶凝材料中的应用，其特征在于，所述矿渣基胶凝材料包括矿粉；所述湿磨电石渣激发剂的用量为所述矿粉的用量的10~15%。