CN113135688B - 一种立磨粉磨钢渣用活性助磨剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种立磨粉磨钢渣用活性助磨剂，属于钢渣外加剂技术领域。本发明活性助磨剂包括活性激发组分和复合助磨组分，其中活性激发组分包括以下重量份的原料：糖蜜5‑10份、三甘醇5‑10份、硫酸铝3‑7份、甲酸钙2‑6份；所述复合助磨组分包括以下重量份的原料：醇胺组分10‑20份、柠檬酸5‑10份、激发剂3‑5份、活化剂1‑5份。本发明大大减少了醇胺类助磨剂的使用，掺量少，粉磨效率高，所得钢渣比表面积高，活性好，实现了废弃钢渣的高效资源化利用，具有广阔的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于钢渣外加剂技术领域，具体涉及一种立磨粉磨钢渣用活性助磨剂。
背景技术
钢渣是在钢铁生产过程中由造渣材料、冶炼反应物、侵蚀脱落的炉体材料等组成的固体废渣，其排放量约占粗钢产量的15％-20％，不仅占用大量的土地,还对当地的生态环境造成一定的污染，因此,钢渣的综合利用问题越来越受到重视。钢渣中含有大量的C2S、C3S等矿物质，与硅酸盐水泥熟料的矿物组成相似，具有潜在的胶凝活性，在水泥混凝土有很大的应用潜力，然而钢渣硬度大不易粉磨，为了获得较高细度的钢渣粉，往往需要粉磨较长的时间,增加能耗。立磨粉磨钢渣工艺由于流程简单、粉磨效率高、占地面积小、土建投资低等特点，被越来越多的钢渣粉生产企业选用。
而钢渣本身固有的缺陷，让钢渣在混凝土领域的应用受阻。钢渣主要存在以下两方面的性质，一方面，钢渣的易磨性很差：钢渣结构致密，根据国标GBJ92286有关指标，钢渣可以归类为最坚硬的岩石之列，较耐磨，粉磨电耗高；并且钢渣含有5％～10％的残钢，磁选不净，尾渣中含有金属影响钢渣的利用。另一方面，钢渣的早期活性很低：由于钢渣中含有具有水硬胶凝性的矿物C3S和C2S，其中，尽管从水泥矿物学的角度看，C3S能对早期强度起主要作用，但是钢渣经1650℃左右高温熔融形成“死烧”，矿物结晶致密，C3S的水化活性要在相当长的时间内才能发挥出来，并且，C2S只能对后期强度做出贡献，从而在无适合激发剂的情况下，钢渣的早期水化活性很低，从而活性指数较低。
为了解决这一问题，国内钢渣粉磨企业会在钢渣粉磨过程中加入少量水泥助磨剂。水泥助磨剂中含有的有效组分能够中和钢渣颗粒断面上的未饱和电价，阻止断裂面的愈合，消除粘附聚集现象。助磨剂吸附在钢渣颗粒表面，随着吸附量的增加，钢渣硬度变小，从而导致耐磨能力降低，当达到完全吸附时，硬度下降，耐磨能力达到最小，易磨性达到最大，从而有利于粉磨的进行，提高磨机的粉磨效率，即提高钢渣微粉的制粉率。
钢渣的形成、化学成分和矿物组成与水泥熟料或矿渣均不相同，钢渣颗粒质地更为坚硬。使用传统的醇胺类水泥助磨剂，对于钢渣来讲，助磨效果并不是很理想，大量使用醇胺类助磨剂也会使成本大幅上升，那么重复利用钢渣的以实现资源再利用的初衷将难以实现。因此，开发一种适合钢渣使用的助磨剂非常有必要。
发明内容
本发明通过优化现有技术中钢渣助磨剂的配方，提供一种可以有效激发钢渣活性，提升粉末效率，降低掺量，提升强度，降低成本，实现废弃钢渣高效资源化利用的活性激发助磨剂。
为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为：
一种立磨粉磨钢渣用活性助磨剂，包括活性激发组分和复合助磨组分，其中活性激发组分包括以下重量份的原料：糖蜜5-10份、三甘醇5-10份、硫酸铝3-7份、甲酸钙2-6份；所述复合助磨组分包括以下重量份的原料：醇胺组分10-20份、柠檬酸5-10份、激发剂3-5份、活化剂1-5份。
优选的，所述醇胺组分的制备方法为：将氯乙酸钠溶解于去离子水中，加入氢氧化钠调节pH为9-11，在依次分别加入二异丙基乙醇胺和过硫酸铵，与70-80℃下搅拌1-2h，得到醇胺组分。
优选的，去离子水、氯乙酸钠、氢氧化钠、二异丙基乙醇胺和过硫酸铵的摩尔比为5:1:1:3:2。
优选的，所述激发剂为过氧化月桂酰和乙二醇丁醚醋酸酯按照质量比1:1混合。
优选的，所述活化剂的制备方法为：将氨水的乙醛按照质量比1:2，搅拌混合均匀，再加入混合液质量50％的间苯三酚和20％的乙二醇丁醚醋酸酯，加热搅拌反应1h，冷却后得到活化剂。
优选的，所述助磨剂的使用方法为，首先将活性激发组分按原料配比混合均匀后加入钢渣粉磨料中，再将复合助磨组分混合均匀后加入。
优选的，活性激发组分的用量为钢渣质量的0.1-0.3％；复合助磨组分的添加量为钢渣质量的0.05-0.1％。
本发明各原料均市售可得。
有益效果
(1)本发明将助磨剂有效成分份两步加入，首先，糖蜜、硫酸铝成分的加入可以激发钢渣活性，而三甘醇和甲酸钙的加入，其可以有效的吸附在钢渣表面，促进钢渣的均匀分散，增加钢渣粉的休止角，减少钢渣粉的流动性，具有很好的料层稳定作用。当钢渣粉活性得到充分激发后，加入复合助磨组分；
(2)本发明助磨组分包含醇胺组分、柠檬酸、激发剂、活化剂；本发明制备的醇胺类物质能够分离出C3S和C2S中的CaO，使矿物组成不再致密，具有提高钢渣活性和助磨的作用。而激发剂过氧化月桂酰和乙二醇丁醚醋酸酯的使用可以帮助醇胺组分对于CaO的分离作用；
(3)钢渣中含有Si-O共价键和Ca-O离子键，Si-O单键键能为485.8kJ/mol，而Ca-O为138.93kJ/mol，在粉磨过程中，断裂先大量发生于Ca-O离子键，由于电子密度差异，因此产生一系列交错的Ca2+和O2-活性点及大量静电荷，这使得邻近颗粒间有趋向黏附和聚集的趋势。而添加本发明活化剂，有极性、结构不对称且存在正负电荷，易吸附于粉磨初期破裂面，可以屏蔽颗粒间的聚集力，以防止聚集发生，配合柠檬酸的加入，渗入钢渣固有裂缝中，减小其闭合力，增加原有裂缝在外力下形成新裂缝的能力，并扩大这些裂缝，阻止裂缝复合，改变钢渣颗粒表面硬度，使得颗粒更容易破碎，提高粉磨效率。
(4)本发明大大减少了醇胺类助磨剂的使用，掺量少，粉磨效率高，所得钢渣比表面积高，活性好，实现了废弃钢渣的高效资源化利用，具有广阔的经济效益和社会效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但不限于此。
实施例1
一种立磨粉磨钢渣用活性助磨剂，包括活性激发组分和复合助磨组分，其中活性激发组分包括以下重量份的原料：糖蜜5份、三甘醇5份、硫酸铝3份、甲酸钙2份；所述复合助磨组分包括以下重量份的原料：醇胺组分10份、柠檬酸5份、激发剂3份、活化剂1份。
所述醇胺组分的制备方法为：将氯乙酸钠溶解于去离子水中，加入氢氧化钠调节pH为9，在依次分别加入二异丙基乙醇胺和过硫酸铵，与70℃下搅拌1h，得到醇胺组分。
去离子水、氯乙酸钠、氢氧化钠、二异丙基乙醇胺和过硫酸铵的摩尔比为5:1:1:3:2。
所述激发剂为过氧化月桂酰和乙二醇丁醚醋酸酯按照质量比1:1混合。
所述活化剂的制备方法为：将氨水的乙醛按照质量比1:2，搅拌混合均匀，再加入混合液质量50％的间苯三酚和20％的乙二醇丁醚醋酸酯，加热搅拌反应1h，冷却后得到活化剂。
所述助磨剂的使用方法为，首先将活性激发组分按原料配比混合均匀后加入钢渣粉磨料中，再将复合助磨组分混合均匀后加入。
活性激发组分的用量为钢渣质量的0.1-0.3％；复合助磨组分的添加量为钢渣质量的0.05-0.1％。
本发明各原料均市售可得。
实施例2
一种立磨粉磨钢渣用活性助磨剂，包括活性激发组分和复合助磨组分，其中活性激发组分包括以下重量份的原料：糖蜜8份、三甘醇10份、硫酸铝5份、甲酸钙6份；所述复合助磨组分包括以下重量份的原料：醇胺组分15份、柠檬酸8份、激发剂5份、活化剂3份。
所述醇胺组分的制备方法为：将氯乙酸钠溶解于去离子水中，加入氢氧化钠调节pH为10，在依次分别加入二异丙基乙醇胺和过硫酸铵，与80℃下搅拌1h，得到醇胺组分。
去离子水、氯乙酸钠、氢氧化钠、二异丙基乙醇胺和过硫酸铵的摩尔比为5:1:1:3:2。
所述激发剂为过氧化月桂酰和乙二醇丁醚醋酸酯按照质量比1:1混合。
所述活化剂的制备方法为：将氨水的乙醛按照质量比1:2，搅拌混合均匀，再加入混合液质量50％的间苯三酚和20％的乙二醇丁醚醋酸酯，加热搅拌反应1h，冷却后得到活化剂。
所述助磨剂的使用方法为，首先将活性激发组分按原料配比混合均匀后加入钢渣粉磨料中，再将复合助磨组分混合均匀后加入。
活性激发组分的用量为钢渣质量的0.1-0.3％；复合助磨组分的添加量为钢渣质量的0.05-0.1％。
本发明各原料均市售可得。
实施例3
一种立磨粉磨钢渣用活性助磨剂，包括活性激发组分和复合助磨组分，其中活性激发组分包括以下重量份的原料：糖蜜5份、三甘醇10份、硫酸铝3份、甲酸钙4份；所述复合助磨组分包括以下重量份的原料：醇胺组分20份、柠檬酸5份、激发剂3份、活化剂5份。
所述醇胺组分的制备方法为：将氯乙酸钠溶解于去离子水中，加入氢氧化钠调节pH为10，在依次分别加入二异丙基乙醇胺和过硫酸铵，与80℃下搅拌2h，得到醇胺组分。
去离子水、氯乙酸钠、氢氧化钠、二异丙基乙醇胺和过硫酸铵的摩尔比为5:1:1:3:2。
所述激发剂为过氧化月桂酰和乙二醇丁醚醋酸酯按照质量比1:1混合。
所述活化剂的制备方法为：将氨水的乙醛按照质量比1:2，搅拌混合均匀，再加入混合液质量50％的间苯三酚和20％的乙二醇丁醚醋酸酯，加热搅拌反应1h，冷却后得到活化剂。
所述助磨剂的使用方法为，首先将活性激发组分按原料配比混合均匀后加入钢渣粉磨料中，再将复合助磨组分混合均匀后加入。
活性激发组分的用量为钢渣质量的0.1-0.3％；复合助磨组分的添加量为钢渣质量的0.05-0.1％。
本发明各原料均市售可得。
实施例4
一种立磨粉磨钢渣用活性助磨剂，包括活性激发组分和复合助磨组分，其中活性激发组分包括以下重量份的原料：糖蜜10份、三甘醇10份、硫酸铝7份、甲酸钙6份；所述复合助磨组分包括以下重量份的原料：醇胺组分20份、柠檬酸10份、激发剂5份、活化剂5份。
所述醇胺组分的制备方法为：将氯乙酸钠溶解于去离子水中，加入氢氧化钠调节pH为11，在依次分别加入二异丙基乙醇胺和过硫酸铵，与80℃下搅拌2h，得到醇胺组分。
去离子水、氯乙酸钠、氢氧化钠、二异丙基乙醇胺和过硫酸铵的摩尔比为5:1:1:3:2。
所述激发剂为过氧化月桂酰和乙二醇丁醚醋酸酯按照质量比1:1混合。
所述活化剂的制备方法为：将氨水的乙醛按照质量比1:2，搅拌混合均匀，再加入混合液质量50％的间苯三酚和20％的乙二醇丁醚醋酸酯，加热搅拌反应1h，冷却后得到活化剂。
所述助磨剂的使用方法为，首先将活性激发组分按原料配比混合均匀后加入钢渣粉磨料中，再将复合助磨组分混合均匀后加入。
活性激发组分的用量为钢渣质量的0.1-0.3％；复合助磨组分的添加量为钢渣质量的0.05-0.1％。
本发明各原料均市售可得。
对比例1
一种立磨粉磨钢渣用活性助磨剂，包括活性激发组分和复合助磨组分，其中活性激发组分包括以下重量份的原料：糖蜜10份、三甘醇10份、硫酸铝7份、甲酸钙6份；所述复合助磨组分包括以下重量份的原料：醇胺组分20份、柠檬酸10份、激发剂5份、活化剂5份。
所述醇胺组分为二异丙基乙醇胺。
所述激发剂为过氧化月桂酰和乙二醇丁醚醋酸酯按照质量比1:1混合。
所述活化剂的制备方法为：将氨水的乙醛按照质量比1:2，搅拌混合均匀，再加入混合液质量50％的间苯三酚和20％的乙二醇丁醚醋酸酯，加热搅拌反应1h，冷却后得到活化剂。
所述助磨剂的使用方法为，首先将活性激发组分按原料配比混合均匀后加入钢渣粉磨料中，再将复合助磨组分混合均匀后加入。
活性激发组分的用量为钢渣质量的0.1-0.3％；复合助磨组分的添加量为钢渣质量的0.05-0.1％。
本对比例除直接使用二异丙基乙醇胺作为醇胺组分外，其余均同实施例4。
对比例2
一种立磨粉磨钢渣用活性助磨剂，包括活性激发组分和复合助磨组分，其中活性激发组分包括以下重量份的原料：糖蜜10份、三甘醇10份、硫酸铝7份、甲酸钙6份；所述复合助磨组分包括以下重量份的原料：醇胺组分20份、柠檬酸10份、激发剂5份。
所述醇胺组分的制备方法为：将氯乙酸钠溶解于去离子水中，加入氢氧化钠调节pH为11，在依次分别加入二异丙基乙醇胺和过硫酸铵，与80℃下搅拌2h，得到醇胺组分。
去离子水、氯乙酸钠、氢氧化钠、二异丙基乙醇胺和过硫酸铵的摩尔比为5:1:1:3:2。
所述激发剂为过氧化月桂酰和乙二醇丁醚醋酸酯按照质量比1:1混合。
所述助磨剂的使用方法为，首先将活性激发组分按原料配比混合均匀后加入钢渣粉磨料中，再将复合助磨组分混合均匀后加入。
活性激发组分的用量为钢渣质量的0.1-0.3％；复合助磨组分的添加量为钢渣质量的0.05-0.1％。
本对比例除不含活化剂成分外，其余均同实施例4。
对比例3
一种立磨粉磨钢渣用活性助磨剂，包括活性激发组分和复合助磨组分，其中活性激发组分包括以下重量份的原料：糖蜜5份、三甘醇10份、硫酸铝3份、甲酸钙4份；所述复合助磨组分包括以下重量份的原料：醇胺组分20份、柠檬酸5份、活化剂5份。
所述醇胺组分的制备方法为：将氯乙酸钠溶解于去离子水中，加入氢氧化钠调节pH为10，在依次分别加入二异丙基乙醇胺和过硫酸铵，与80℃下搅拌2h，得到醇胺组分。
去离子水、氯乙酸钠、氢氧化钠、二异丙基乙醇胺和过硫酸铵的摩尔比为5:1:1:3:2。
所述活化剂的制备方法为：将氨水的乙醛按照质量比1:2，搅拌混合均匀，再加入混合液质量50％的间苯三酚和20％的乙二醇丁醚醋酸酯，加热搅拌反应1h，冷却后得到活化剂。
所述助磨剂的使用方法为，首先将活性激发组分按原料配比混合均匀后加入钢渣粉磨料中，再将复合助磨组分混合均匀后加入。
活性激发组分的用量为钢渣质量的0.1-0.3％；复合助磨组分的添加量为钢渣质量的0.05-0.1％。
本对比例除复合助磨组分中不含激发剂成分外，其余均同实施例4。
实验测试
钢渣产自某鞍山钢铁有限公司，钢渣的粉磨共分8组进行，空白对照为掺加等量的水。每次粉磨钢渣3kg，粉磨时间为80min，粉磨后用塑料袋装好密封待测试。钢渣粉筛余量根据GB/T 1345-2005《水泥细度检验方法筛析法》进行测试；钢渣粉比表面积测试按照GB/T8074-2008《水泥比表面积测定方法勃氏法》进行测试，按照GB/T 20491—2017《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》测定钢渣活性。
所得钢渣微粉的指标如下表1所示：
表1钢渣微粉性能指标
需要说明的是，上述实施例仅仅是实现本发明的优选方式的部分实施例，而非全部实施例。显然，基于本发明的上述实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都应当属于本发明保护的范围。
Claims (3)
1.一种立磨粉磨钢渣用活性助磨剂，其特征在于，包括活性激发组分和复合助磨组分，其中活性激发组分包括以下重量份的原料：糖蜜5-10份、三甘醇5-10份、硫酸铝3-7份、甲酸钙2-6份；所述复合助磨组分包括以下重量份的原料：醇胺组分10-20份、柠檬酸5-10份、激发剂3-5份、活化剂1-5份；
所述醇胺组分的制备方法为：将氯乙酸钠溶解于去离子水中，加入氢氧化钠调节pH为9-11，再依次分别加入二异丙基乙醇胺和过硫酸铵，在70-80℃下搅拌1-2h，得到醇胺组分；
所述激发剂为过氧化月桂酰和乙二醇丁醚醋酸酯按照质量比1:1混合；
所述活化剂的制备方法为：将氨水和乙醛按照质量比1:2，搅拌混合均匀，再加入混合液质量50%的间苯三酚和20%的乙二醇丁醚醋酸酯，加热搅拌反应1h，冷却后得到活化剂；
去离子水、氯乙酸钠、氢氧化钠、二异丙基乙醇胺和过硫酸铵的摩尔比为5:1:1:3:2。
2.根据权利要求1所述立磨粉磨钢渣用活性助磨剂，其特征在于，所述助磨剂的使用方法为：首先将活性激发组分按原料配比混合均匀后加入钢渣粉磨料中，再将复合助磨组分混合均匀后加入。
3.根据权利要求1-2任意一项所述立磨粉磨钢渣用活性助磨剂，其特征在于，活性激发组分的用量为钢渣质量的0.1-0.3%；复合助磨组分的添加量为钢渣质量的0.05-0.1%。
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| GR01 | Patent grant | ||
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