CN112723789A - 复合钢渣激发剂、含有该复合钢渣激发剂的改性钢渣材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合钢渣激发剂，其由以下组分按质量份制备而成：硫酸钙2‑8份，碳酸钠0.08‑0.8份，柠檬酸0.08‑0.8份，多元醇2‑5份，多元醇胺0.23‑1.1份，硅烷偶联剂0.01‑0.03份，金属氟化物0.02‑0.05份。本发明还公开了一种含有该复合钢渣激发剂的改性钢渣材料及其制备方法。本发明提供的激发剂能够激发钢渣的活性，将废弃钢渣作为有用的材料继续应用在生产生活中，提高废弃材料的利用率，实现循环经济。含有该激发剂的改性钢渣材料当与水泥按照3：7掺量进行混合时，28d抗压强度可提高到86％。

Description

复合钢渣激发剂、含有该复合钢渣激发剂的改性钢渣材料及 其制备方法
技术领域
本发明属于应用于建筑建材的冶金渣技术领域，特别涉及一种复合钢渣激发剂、含有该复合钢渣激发剂的改性钢渣材料及其制备方法。
背景技术
钢渣是冶金工业中产生的废渣，其产生率为粗钢产量的8％～15％，中国的钢渣产生量随着钢铁工业的快速发展而迅速递增，因此，钢铁企业废渣的处理和资源化利用问题也越来越受到重视。
钢渣含有与水泥熟料相似的化学成分和矿物组成，具有一定的胶凝性，因此具有作为胶凝材料或胶凝材料掺合剂使用的潜能。但相对于水泥熟料，钢渣的矿物组成中，硅酸三钙、硅酸二钙等含量相对较少，而且矿物组成存在过烧的状态，水化能力相对较弱，表现为胶凝性不高，3d和28d的抗压强度低，活性低。为提高钢渣的利用率，在粉磨的过程中通过不同的激发方式加入不同的活性激发剂来提高废渣的活性。
传统的激发方式有碱激发、酸激发等。碱激发是使用氢氧化钠、氢氧化钙等强碱作为激发剂对钢渣进行的激发；碱激发的效果很好，可以达到80％以上，但由于其碱性较强，会存在碱骨料反应等危害。酸激发是使用硫酸等强酸作为激发剂；酸激发虽不存在碱骨料反应等危害，但效果不佳。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种复合钢渣激发剂，通过多组分物质的协同作用，提高其对钢渣的激发活性。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种复合钢渣激发剂，由以下组分按质量份制备而成：硫酸钙2-8份，碳酸钠0.08-0.8份，柠檬酸0.08-0.8份，多元醇2-5份，多元醇胺0.23-1.1份，硅烷偶联剂0.01-0.03份，金属氟化物0.02-0.05份。
作为优选的技术方案，所述金属氟化物中的金属元素为Ca，Na，Al，K，Ba，Mg，Sr，Ce，Y，Yb，La，Sm，Dy，Nd中的一种。
作为优选的技术方案，所述多元醇胺包括三异丙醇胺、三乙醇胺中的至少一种。进一步优选的，所述多元醇胺为三异丙醇胺和三乙醇胺按照质量为(0.3-1)：(2-10)组成的混合物。多元醇胺同时具有两方面作用，一方面，其结构中含有的氮原子上存在孤对电子，能够对体系中的金属离子产生络合作用，保证体系中金属离子浓度的稳定性，使金属离子能够较稳定的存在；另一方面，三异丙醇胺、三乙醇胺等多元醇胺本身也是常用的助磨剂，不但助磨效果较好，而且能提高材料的抗压和抗折强度。
作为优选的技术方案，所述多元醇为乙二醇。乙二醇作为外加剂使用能够提高材料的抗压强度，另一方面其与多元醇胺具有良好的相容性，具有较好的协同促进作用。
作为优选的技术方案，所述硅烷偶联剂为N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷为双官能偶联剂，其能够增加复合钢渣激发剂中的有机物组分对钢渣的粘接能力和附着力，提高改性效果。在使用过程中，也能够改善改性钢渣材料与胶凝材料的之间的粘结能力。
本发明的另一个目的是提供一种改性钢渣材料，其包含钢渣以及上述所述的复合钢渣激发剂；所述复合钢渣激发剂的质量占改性钢渣材料质量的4％-16％。
本发明还提供了上述改性钢渣材料的制备方法，步骤如下：按配比称取钢渣和复合钢渣激发剂后，将钢渣和复合钢渣激发剂加入球磨机中进行球磨混合，将混合得到的物料放入恒温干燥箱中进行加热，加热温度优选为50-80℃，通过提高体系温度增加激发剂与钢渣的反应速率，提高激发效果。
本发明提供的复合钢渣激发剂的激发原理为：该复合钢渣激发剂组分中的金属氟化物在水中会电离出金属阳离子和氟离子，氟离子和体系中的氢离子结合生成HF，HF有刻蚀作用，当其与钢渣接触时，能够使其中的硅酸三钙、硅酸二钙等组分发生水解，即激发钢渣的活性。组分中的柠檬酸会提供H+，可以促进刻蚀的进行。此外，三乙醇胺和三异丙醇胺等多元醇胺具有络合作用，其上的孤对电子能够络合刻蚀出的部分金属离子；硫酸钙在后期能够形成钙钒石，对材料的强度做出贡献。
与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
本发明提供的激发剂能够激发钢渣的活性，将废弃钢渣作为有用的材料继续应用在生产生活中，提高废弃材料的利用率，实现循环经济。含有该激发剂的改性钢渣材料当与水泥按照3：7掺量进行混合时，28d抗压强度可提高到86％。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，下列实施例中所用的原料或试剂均为市购产品。所用硅烷偶联剂为N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
各实施例和对比例中改性钢渣材料的制备方法，步骤如下：
按表1中的物料配比称取钢渣和复合钢渣激发剂中的各组分后，将所有材料加入球磨机中进行球磨混合均匀，得到改性钢渣材料。
性能检侧：
按照按国际标准GB/T 51003-2014中的检测方法将改性钢渣材料与水泥按照3：7掺量进行混合，检测其28d抗压强度值，结果见表1。从表1可知，由实施例中制得的改性钢渣材料制得产品的抗压强度明显优于对比例中的产品，各实施例制得的产品的28d抗压强度值均在80％以上，最高可达到86％。而对比例制得的产品抗压强度较差；对比例4为不含有任何添加剂的纯钢渣粉，可看出纯钢渣粉的抗压强度较低，仅为67％。对比例1、3、5、6是以实施例5为参考基准的，与实施例5相比，对比例1、3、5、6中使用的激发剂缺少某一种或者某几种组分，从表1中结果可看出，这些对比例制得的产品的抗压强度均低于80％，明显低于实施例5中的86％，可知。本发明提供的复合钢渣激发剂，通过多种组分之间的协同促进作用，能够显著提高废弃钢渣的活性，将废弃钢渣可以作为有用的材料继续应用在生产生活中，提高废弃材料的利用率，实现循环经济。
表1各组分的用量比以及检测结果(表中各组分含量均为质量百分数)
Figure BDA0002885983600000031
Figure BDA0002885983600000041

Claims (8)

1.一种复合钢渣激发剂，其特征在于：由以下组分按质量份制备而成：硫酸钙2-8份，碳酸钠0.08-0.8份，柠檬酸0.08-0.8份，多元醇2-5份，多元醇胺0.23-1.1份，硅烷偶联剂0.01-0.03份，金属氟化物0.02-0.05份。
2.根据权利要求1所述的复合钢渣激发剂，其特征在于：所述金属氟化物中的金属元素为Ca，Na，Al，K，Ba，Mg，Sr，Ce，Y，Yb，La，Sm，Dy，Nd中的一种。
3.根据权利要求1所述的复合钢渣激发剂，其特征在于：所述多元醇胺包括三异丙醇胺、三乙醇胺中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的复合钢渣激发剂，其特征在于：所述多元醇胺为三异丙醇胺和三乙醇胺按照质量为(0.3-1)：(2-10)组成的混合物。
5.根据权利要求1所述的复合钢渣激发剂，其特征在于：所述硅烷偶联剂为N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
6.根据权利要求1所述的复合钢渣激发剂，其特征在于：所述多元醇为乙二醇。
7.一种改性钢渣材料，其特征在于：包含钢渣以及如权利要求1-6任一项所述的复合钢渣激发剂；所述复合钢渣激发剂的质量占改性钢渣材料质量的4％-16％。
8.如权利要求7所述的改性钢渣材料的制备方法，其特征在于：步骤如下：按配比称取钢渣和复合钢渣激发剂后，将钢渣和复合钢渣激发剂加入球磨机中进行球磨混合得到改性钢渣材料。
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