CN116496008A - 一种基于钢渣、矿渣的活性复合粉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于建筑材料技术领域,公开了一种基于钢渣、矿渣的活性复合粉及其制备方法。该活性复合粉按照质量份数计包括以下组分:20~50份钢渣粉、40~70份矿渣粉、5~15份钢尾渣粉泥、0~10份矿山尾矿粉泥以及0~0.2份活性激发剂;其中,活性激发剂由2~15份马来酸单酯磺酸三异丙醇胺、0~15份N‑十二烷基乙醇胺、5~15份N,N‑二甲基异丙醇胺、0~1份丙三醇聚氧丙烯醚、10~20份硫代硫酸钠以及40~70份水组成。该活性复合粉有效提高了钢渣、钢尾渣泥、矿山尾矿泥等固废的资源化利用,并具有较高的水化活性。
Description
技术领域
本申请涉及建筑材料技术领域,尤其涉及一种基于钢渣、矿渣的活性复合粉及其制备方法。
背景技术
水泥混凝土工业作为碳排放及资料和能耗消耗的重点行业,将是推进国家节能减排的主要领域,绿色低碳水泥混凝土材料的发展势在必行。将具有潜在水硬活性的工业副产品用于制备水泥混凝土材料,不仅可以减少水泥的使用量,降低水泥熟料生产,有利于节能减排,而且还能使固废得到资源化利用,助推水泥混凝土工业的绿色、低碳与可持续发展。
钢铁冶金行业每年会产生大量的工业固废,目前除了矿渣作为辅助胶凝材料广泛应用于水泥混凝土之外,其他的钢铁冶金固废未能得到有效资源化利用。例如钢渣,我国每年排放的钢渣达1亿吨左右,但其利用率却较低,综合利用率不足30%,造成大量的钢渣处于堆积状态,不仅占用土地,而且污染环境。此外,在钢渣磁选回收铁过程中产生的钢尾渣泥,以及在铁矿选矿过程中产生的矿山尾矿泥等均排放量巨大,难以利用,属于难处理固废。因此,提高和推动钢铁难处理固废的资源化利用技术水平十分迫切。
从化学和矿物组成来看,钢渣和水泥熟料很接近,将其应用于水泥混凝土材料中具有较高的潜力。同时,随着今年来钢渣处理技术的提升,钢渣中的不良组分如死烧石灰及成分波动均得到很大程度的控制和改善,从而为钢渣的磨细加工以及钢渣微粉用于水泥混凝土材料提供了质量基础。然而,由于钢渣的自身水化活性较低,导致其单独作为辅助胶凝材料应用于水泥混凝土中的效果并不理想。另外,钢尾渣泥、矿山尾矿泥等固废虽然或多或少的含有胶凝矿物,但因其活性较低、性能较差等多数处于堆弃状态,未能实现建材资源化利用。因此,钢渣、钢尾渣泥、矿山尾矿泥等固废的活性提升技术亟需突破。
发明内容
为此,本申请的实施例提供了一种基于钢渣、矿渣的活性复合粉,旨在提高钢渣、钢尾渣泥、矿山尾矿泥等固废的资源化利用,有效提高了复合粉的水化活性,可以在不同类型的水泥混凝土中推广应用。
第一方面,本申请提供一种基于钢渣、矿渣的活性复合粉,所述活性复合粉按照质量份数计包括以下组分:
20~50份钢渣粉、40~70份矿渣粉、5~15份钢尾渣粉泥、0~10份矿山尾矿粉泥以及0~0.2份活性激发剂;
其中,所述活性激发剂由2~15份马来酸单酯磺酸三异丙醇胺、0~15份N-十二烷基乙醇胺、5~15份N,N-二甲基异丙醇胺、0~1份丙三醇聚氧丙烯醚、10~20份硫代硫酸钠以及40~70份水组成。
在本申请一较佳的示例中可以进一步设置为,所述钢渣粉的比表面积为430~600m2/kg,粒径小于60μm;所述钢渣粉的组分包括硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙、七铝酸十二钙、氧化钙以及氧化镁矿物。
在本申请一较佳的示例中可以进一步设置为,所述矿渣粉的比表面积为430~600m2/kg,粒径小于60μm;所述矿渣粉含有活性氧化铝和/或二氧化硅无定形玻璃体矿物。
在本申请一较佳的示例中可以进一步设置为,钢尾渣粉泥的比表面积为450~550m2/kg,粒径小于45μm;所述钢尾渣粉泥含有氧化钙、二氧化硅、三氧化二铁、硅酸三钙、硅酸二钙、铁酸钙和水化硅酸钙。
在本申请一较佳的示例中可以进一步设置为,所述矿山尾矿粉泥的比表面为450~550m2/kg,粒径小于45μm;所述矿山尾矿粉泥含有二氧化硅和三氧化二铁。
在本申请一较佳的示例中可以进一步设置为,所述活性复合粉的比表面积为450~550m2/kg。
在本申请一较佳的示例中可以进一步设置为,所述活性复合粉的7d活性指数不小于60%。
在本申请一较佳的示例中可以进一步设置为,所述活性复合粉的28d活性指数不小于75%。
第二方面,本申请提供一种用于制备上述第一方面提供的基于钢渣、矿渣的活性复合粉的制备方法,所述制备方法包括:
步骤一:将钢渣、矿渣、钢尾渣泥、矿山尾矿泥各自分别经过预处理,得到钢渣粉、矿渣粉、钢尾渣粉泥以及矿山尾矿粉泥;
步骤二:将预处理后制得的20~50份钢渣粉、40~70份矿渣粉、5~15份钢尾渣粉泥以及0~10份矿山尾矿粉泥均匀混合,得到混合固体粉料;
步骤三:将2~15份马来酸单酯磺酸三异丙醇胺、0~15份N-十二烷基乙醇胺、5~15份N,N-二甲基异丙醇胺、0~1份丙三醇聚氧丙烯醚、10~20份硫代硫酸钠、40~70份水制得的混合溶剂作为活性激发剂;
步骤四:取0~0.2份活性激发剂均匀喷洒或喷淋在混合固体粉料上,再转移至磨机中粉磨至比表面积450~550m2/kg,即得到活性复合粉。
综上所述,与现有技术相比,本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括:本申请充分利用钢渣粉、钢尾渣粉泥、矿山尾矿粉泥,并结合矿渣粉和活性激发剂开发了可替代矿渣粉且活性较高的一种活性复合粉,其中钢渣粉、钢尾渣粉泥、矿山尾矿粉泥的总用量最大可达60%以上,可以有效解决当地钢渣、钢尾渣泥、矿山尾矿泥的堆积问题,还可以缓解部分地区存在矿渣粉等辅助胶凝材料不足的问题。
本申请各组分之间的协同水化效应,可以实现活性复合粉的水化超叠加效应,使其具有更高的水化活性和应用效果;其中,钢渣粉中存在的一些七铝酸十二钙(C12A7)和铝酸三钙(C3A)可提供早期胶凝活性,同时钢渣粉中存在的硅酸二钙(C2S)、硅酸三钙(C3S)及游离氧化钙的水化也可为体系提供氢氧化钙(Ca(OH)2)和碱度,促进矿渣粉的火山灰反应,矿渣粉的火山灰反应消耗了体系中的氢氧化钙(Ca(OH)2),又会反过来促进钢渣粉中C2S、C3S的水化反应;另一方面,钢尾渣粉泥中存在C3S、C2S、铁酸钙和水化硅酸钙,其中C3S、C2S也可参与水化,为体系提供Ca(OH)2和碱度,促进矿渣粉的火山灰反应,且存在的水化硅酸钙可为钢渣、钢渣粉泥中的C3S、C2S硅酸盐矿物提供水化硅酸钙晶核点,促进硅酸盐矿物的最早期水化。此外,矿山尾矿粉泥SiO2和Fe2O3等为主,在胶凝体系中主要起到分散稀释作用、填充作用和骨架作用,有利于其他胶凝产物的形成与堆积。从而,各组分的高效协同水化作用促进本申请活性复合粉的超叠加水化反应,使其具有较高的水化活性及应用效果。
本申请的活性激发剂中N,N-二甲基异丙醇胺、N-十二烷基乙醇胺组分可以分别络合活性复合粉中的硅酸盐矿物和铝酸盐矿物中的钙离子,促进其早期水化或优化产物;马来酸单酯磺酸三异丙醇胺可以起到促进由该活性复合粉制成的胶凝材料的后期强度进一步发展的效果;丙三醇聚氧丙烯醚组分可以起到消除由该活性复合粉制成的胶凝材料中的气泡,使胶凝材料的微结构更加密实;硫代硫酸钠可以促进胶凝材料的早期强度,同时也具有调节活性复合粉与水泥的相容性的作用;另外活性激发剂中的有机组分可以起到提高活性复合粉的分散性,防止团聚的作用。
最后,本申请的活性激发剂总体上具有提高本申请活性复合粉在不同水泥混凝土材料中的适应性,促进其在不同类型水泥基材料、矿井充填材料等领域的应用效果。
具体实施方式
本具体实施例仅仅是对本申请的解释,其并不是对本申请的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
另外,本申请中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本申请中字符“/”,如无特殊说明,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面详细说明本申请提供的基于钢渣、矿渣的活性复合粉及其制备方法。
优先说明本申请提供的基于钢渣、矿渣的活性复合粉,该活性复合粉包括以下质量份数的组分:
20~50份钢渣粉、40~70份矿渣粉、5~15份钢尾渣粉泥、0~10份矿山尾矿粉泥以及0~0.2份活性激发剂;活性激发剂由马来酸单酯磺酸三异丙醇胺、N-十二烷基乙醇胺、N,N-二甲基异丙醇胺、丙三醇聚氧丙烯醚、硫代硫酸钠以及水组成,其中各组分的质量份数为:马来酸单酯磺酸三异丙醇胺2~15份、N-十二烷基乙醇胺0~15份、N,N-二甲基异丙醇胺5~15份、丙三醇聚氧丙烯醚0~1份、硫代硫酸钠10~20份、水40~70份。该活性复合粉的比表面积为450~550m2/kg。同时该活性复合粉的7d活性指数不小于60%,28d活性指数不小于75%。
本申请的活性复合粉最大程度的利用了钢渣、钢尾渣泥、矿山尾矿泥,并结合矿渣以及活性激发剂开发了可替代矿渣粉并且活性不降低的一种低碳环保型的活性复合粉,其中钢渣、钢尾渣泥、矿山尾矿泥总用量最大可以达到60%,若推广使用,可以有效解决钢渣、钢尾渣泥、矿山尾矿泥等固废的堆积问题,实现固废的资源化再利用。
具体的,钢渣粉为钢渣经过破碎、磁选、预粉磨至比表面积为430~600m2/kg,粒径为小于60μm的微粉。将钢渣粉的比表面积控制在上述范围内,可以使得由包含该钢渣粉的复合粉制备的胶凝材料具有更致密的结构,改善安定性。
钢渣选自钢铁行业采用转炉钢渣、电炉钢渣以及钢包炉钢渣中的至少一种,其中转炉钢渣为利用转炉冶炼钢铁时排放的钢渣,电炉钢渣为利用电炉冶炼钢铁时排放的钢渣,钢包炉钢渣为利用钢包炉冶炼钢铁时排放钢渣中。钢渣粉的组分主要包括硅酸二钙(C2S)、硅酸三钙(C3S)、铝酸三钙(C3A)、七铝酸十二钙(C12A7)、氧化钙(CaO)以及氧化镁(MgO),同时还含有少量其他氧化物和硫化物,例如二氧化钛(TiO2)、五氧化二钒(V2O5)、硫化钙以及硫化亚铁(FeS)。钢渣中含有大量的硅酸二钙(C2S)和硅酸三钙(C3S),使其具有良好的胶凝性。
矿渣为粒化高炉矿渣,在高炉冶炼生铁时,熔融物经水淬成粒后所得的工业固体废渣。将矿渣经过破碎、磁选、预粉磨至比表面积为430~600m2/kg,粒径为小于60μm的微粉,作为制备活性复合粉的矿渣粉。矿渣粉中含有氧化铝和/或二氧化硅无定形玻璃体矿物,除此之外还含有少量的硅酸二钙、硅酸一钙等。
钢尾渣泥是钢铁企业采用湿法球磨、磁选等工艺回收钢渣中的含铁物质时产生的副产品,之后经磨细至比表面积为450~550m2/kg,粒径小于45μm,作为钢尾渣粉泥。钢尾渣粉泥中含有氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)、三氧化二铁(Fe2O3)、硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)、铁酸(CaFe2O4)和水化硅酸钙。
矿山尾矿是铁矿矿山选矿过程中产生的污泥副产物,并经研细至比表面积为450~550m2/kg,粒径小于45μm的微粉作为矿山尾矿粉泥。矿山尾矿粉泥中主要成分为二氧化硅(SiO2)和三氧化二铁(Fe2O3),同时还存在一些氧化镁(MgO)、氧化钙(CaO)等。
本申请中提供的基于钢渣、矿渣的活性复合粉,在水泥生产中可以代替部分水泥熟料使用,或在混凝土制备中代替传统矿物掺合料或辅助胶凝材料使用,或者在制备矿山填充材料时作为全固废胶凝材料使用。应用范围广泛,可以实现固废的资源化利用。
本申请的活性复合粉中的各组分混合在一起后,各组分中的成分可以起到协同水化效应,实现水化超叠加效应。其中钢渣粉中的七铝酸十二钙(C12A7)和铝酸三钙(C3A)可以提供早期胶凝活性,同时钢渣粉中硅酸二钙(C2S)和硅酸三钙(C3S)以及游离的氧化钙(CaO)经过水化可以为体系提供氢氧化钙Ca(OH)2和碱度,进而促进矿渣粉中的火山灰反应,无需另外额外添加石灰。火山灰反应是指矿渣粉中的活性氧化铝和二氧化硅与氢氧化钙发生反应,生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等反应产物。矿渣粉的火山灰反应消耗了体系中的Ca(OH)2,又会反过来促进钢渣粉中硅酸二钙(C2S)和硅酸三钙(C3S)的水化反应。另一方面,钢尾渣粉泥中存在硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)、铁酸(CaFe2O4)和水化硅酸钙,其中硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)也可以参与水化,为体系提供更多的Ca(OH)2和碱度,促进矿渣粉的火山灰反应,水化硅酸钙可以为钢渣、钢渣粉泥中的硅酸二钙(C2S)和硅酸三钙(C3S)硅酸盐矿物提供水化硅酸钙晶核点,促进硅酸盐矿物的最早期水化。矿山尾矿粉泥中的主要成分二氧化硅(SiO2)和三氧化二铁(Fe2O3),可以在胶凝体系中起到分散稀释作用、填充作用以及骨架作用,有利于其他胶凝产物的形成和堆积。多组分的高效协同水化作用促进多组分复合粉的超叠加水化反应,使其具有较高的水化活性及应用效果。
同时本申请中活性激发剂只需很少的掺入量,即可起到明显的活化效果。第一,活性激发剂中的N,N-二甲基异丙醇胺可以络合活性复合粉中的硅酸盐矿物中的钙离子,N-十二烷基乙醇胺组分可以络合活性复合粉中的铝酸盐矿物中的钙离子,促进硅酸盐矿物和铝酸盐矿物的早期水化以及优化产物;马来酸单酯磺酸三异丙醇胺可以起到促进活性复合粉胶凝材料后期强度进一步发展的效果;丙三醇聚氧丙烯醚组分可以起到消除胶凝材料气泡及其他外加剂组分引起的气泡,使胶凝材料的微结构更加密实;硫代硫酸钠组分一方面可以促进胶凝材料的早期强度,另一方面也可以调节活性复合粉与水泥的相容性;活性激发剂中的有机组分还可以在本发明活性复合粉制备过程中起到助磨分散和防止团聚作用。本申请的活性激发剂总体上可以有效提高活性复合粉在不同类型水泥混凝土中的推广应用。
在本申请中还提供一种基于钢渣、矿渣的活性复合粉的制备方法,该方法包括:
步骤一:将钢渣、矿渣、钢尾渣泥、矿山尾矿泥各自分别经过预处理,得到钢渣粉、矿渣粉、钢尾渣粉泥以及矿山尾矿粉泥;
其中,预处理的具体步骤为:将钢渣、矿渣、钢尾渣泥、矿山尾矿泥各自分别经过细碎机进行破碎处理;将破碎后的颗粒经磁选去除其中的渣铁,将去除渣铁后的粉料进行预粉磨,得到钢渣粉、矿渣粉、钢尾渣粉泥以及矿山尾矿粉泥;预粉磨后,其中钢渣粉的比表面积为430~600m2/kg,粒径小于60μm;矿渣粉的比表面积为430~600m2/kg,粒径小于60μm;钢尾渣粉泥的比表面积为450~550m2/kg,粒径小于45μm;矿山尾矿粉泥的比表面积450~550m2/kg,粒径小于45μm。
步骤二:将预处理后制得的20~50份钢渣粉、40~70份矿渣粉、5~15份钢尾渣粉泥以及0~10份矿山尾矿粉泥均匀混合,得到混合固体粉料;
步骤三:将2~15份马来酸单酯磺酸三异丙醇胺、0~15份N-十二烷基乙醇胺、5~15份N,N-二甲基异丙醇胺、0~1份丙三醇聚氧丙烯醚、10~20份硫代硫酸钠、40~70份水制得的混合溶剂作为活性激发剂;
步骤四:取0~0.2份活性激发剂均匀喷洒或喷淋在混合固体粉料上,再转移至磨机中粉磨至比表面积450~550m2/kg,即得到活性复合粉。
下面结合实施例对本发明做进一步说明,但本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
将钢渣、矿渣、钢尾渣泥各自分别经过细碎机破碎、磁选以及预粉磨的预处理,得到钢渣粉、矿渣粉、钢尾渣粉泥,使钢渣粉、矿渣粉的粒径小于60μm,钢尾渣粉泥的粒径小于45μm,且比表面积分别达到470±10m2/kg(钢渣粉)、440±10m2/kg(矿渣粉)、530±10m2/kg(钢尾渣粉泥);将钢渣粉、矿渣粉、钢尾渣粉泥按照20份、70份、10份的比例进行均匀混合,得到混合固体粉料;将混合固体粉料在磨机中粉磨至比表面积480±10m2/kg的微粉,得到活性等级为95级的活性复合粉。
实施例2
将钢渣、矿渣、钢尾渣泥各自分别经过细碎机破碎、磁选以及预粉磨的预处理,得到钢渣粉、矿渣粉、钢尾渣粉泥,使钢渣粉、矿渣粉的粒径小于60μm,钢尾渣粉泥的粒径小于45μm,且比表面积分别达到470±10m2/kg(钢渣粉)、440±10m2/kg(矿渣粉)、530±10m2/kg(钢尾渣粉泥);将钢渣粉、矿渣粉、钢尾渣粉泥按照20份、70份、10份的比例进行均匀混合,得到混合固体粉料;
取5份马来酸单酯磺酸三异丙醇胺、12份N-十二烷基乙醇胺、8份N,N-二甲基异丙醇胺、0.2份丙三醇聚氧丙烯醚、15份硫代硫酸钠与59.8份水,均匀混合制备成活性激发剂;将0.08份的活性激发剂均匀喷洒在上述混合固体粉料上,并在磨机中粉磨至比表面积为480±10m2/kg的微粉,得到活性等级为95级的活性复合粉。
实施例3
实施例3与实施例2相比,不同之处在于,取15份马来酸单酯磺酸三异丙醇胺、5份N-十二烷基乙醇胺、5份N,N-二甲基异丙醇胺、0.2份丙三醇聚氧丙烯醚、18份硫代硫酸钠与56.8份水,均匀混合制备成活性激发剂,其余设置均于实施例3相同。
实施例4
将钢渣、矿渣、钢尾渣泥、矿山尾矿泥各自分别经过细碎机破碎、磁选以及预粉磨的预处理,得到钢渣粉、矿渣粉、钢尾渣粉泥以及矿山尾矿粉泥,使钢渣粉、矿渣粉的粒径小于60μm,钢尾渣粉泥、矿山尾矿粉泥的粒径小于45μm,且比表面积分别达到470±10m2/kg(钢渣粉)、440±10m2/kg(矿渣粉)、530±10m2/kg(钢尾渣粉泥)、510±10m2/kg(矿山尾矿粉泥);将钢渣粉、矿渣粉、钢尾渣粉泥、矿山尾矿粉泥按照20份、70份、5份、5份的比例进行均匀混合,得到混合固体粉料;
取5份马来酸单酯磺酸三异丙醇胺、12份N-十二烷基乙醇胺、8份N,N-二甲基异丙醇胺、0.2份丙三醇聚氧丙烯醚、15份硫代硫酸钠与59.8份水,均匀混合制备成活性激发剂;将0.12份的活性激发剂均匀喷洒在上述混合固体粉料上,并在磨机中粉磨至比表面积480±10m2/kg的微粉,得到活性等级为95级的活性复合粉。
实施例5
将钢渣、矿渣、钢尾渣泥、矿山尾矿泥各自分别经过细碎机破碎、磁选以及预粉磨的预处理,得到钢渣粉、矿渣粉、钢尾渣粉泥以及矿山尾矿粉泥,使钢渣粉、矿渣粉的粒径小于60μm,钢尾渣粉泥、矿山尾矿粉泥的粒径小于45μm,且比表面积分别达到470±10m2/kg(钢渣粉)、440±10m2/kg(矿渣粉)、530±10m2/kg(钢尾渣粉泥)、510±10m2/kg(矿山尾矿粉泥);将钢渣粉、矿渣粉、钢尾渣粉泥、矿山尾矿粉泥按照38份、50份、7份、5份的比例进行均匀混合,得到混合固体粉料;并将混合固体粉料在磨机中粉磨至比表面积480±10m2/kg的微粉,得到活性等级为75级的活性复合粉。
实施例6
将钢渣、矿渣、钢尾渣泥、矿山尾矿泥各自分别经过细碎机破碎、磁选以及预粉磨的预处理,得到钢渣粉、矿渣粉、钢尾渣粉泥以及矿山尾矿粉泥,使钢渣粉、矿渣粉的粒径小于60μm,钢尾渣粉泥、矿山尾矿粉泥的粒径小于45μm,且比表面积分别达到470±10m2/kg(钢渣粉)、440±10m2/kg(矿渣粉)、530±10m2/kg(钢尾渣粉泥)、510±10m2/kg(矿山尾矿粉泥);将钢渣粉、矿渣粉、钢尾渣粉泥、矿山尾矿粉泥按照38份、50份、7份、5份的比例进行均匀混合,得到混合固体粉料;
取5份马来酸单酯磺酸三异丙醇胺、12份N-十二烷基乙醇胺、8份N,N-二甲基异丙醇胺、0.2份丙三醇聚氧丙烯醚、15份硫代硫酸钠与59.8份水,均匀混合制备成活性激发剂;将0.08份的活性激发剂均匀喷洒在上述混合固体粉料上,并在磨机中粉磨至比表面积480±10m2/kg的微粉,得到活性等级为75级的活性复合粉。
实施例7
将钢渣、矿渣、钢尾渣泥、矿山尾矿泥各自分别经过细碎机破碎、磁选以及预粉磨的预处理,得到钢渣粉、矿渣粉、钢尾渣粉泥以及矿山尾矿粉泥,使钢渣粉、矿渣粉的粒径小于60μm,钢尾渣粉泥、矿山尾矿粉泥的粒径小于45μm,且比表面积分别达到470±10m2/kg(钢渣粉)、440±10m2/kg(矿渣粉)、530±10m2/kg(钢尾渣粉泥)、510±10m2/kg(矿山尾矿粉泥);将钢渣粉、矿渣粉、钢尾渣粉泥、矿山尾矿粉泥按照38份、50份、7份、5份的比例进行均匀混合,得到混合固体粉料;
取15份马来酸单酯磺酸三异丙醇胺、5份N-十二烷基乙醇胺、5份N,N-二甲基异丙醇胺、0.2份丙三醇聚氧丙烯醚、18份硫代硫酸钠与59.8份水,均匀混合制备成活性激发剂;将0.08份的活性激发剂均匀喷洒在上述混合固体粉料上,并在磨机中粉磨至比表面积480±10m2/kg的微粉,得到活性等级为75级的活性复合粉。
实施例8
将钢渣、矿渣、钢尾渣泥、矿山尾矿泥各自分别经过细碎机破碎、磁选以及预粉磨的预处理,得到钢渣粉、矿渣粉、钢尾渣粉泥以及矿山尾矿粉泥,使钢渣粉、矿渣粉的粒径小于60μm,钢尾渣粉泥、矿山尾矿粉泥的粒径小于45μm,且比表面积分别达到470±10m2/kg(钢渣粉)、440±10m2/kg(矿渣粉)、530±10m2/kg(钢尾渣粉泥)、510±10m2/kg(矿山尾矿粉泥);将钢渣粉、矿渣粉、钢尾渣粉泥、矿山尾矿粉泥按照38份、45份、10份、7份的比例进行均匀混合,得到混合固体粉料;
取5份马来酸单酯磺酸三异丙醇胺、12份N-十二烷基乙醇胺、8份N,N-二甲基异丙醇胺、0.2份丙三醇聚氧丙烯醚、15份硫代硫酸钠与59.8份水,均匀混合制备成活性激发剂;将0.15份的活性激发剂均匀喷洒在上述混合固体粉料上,并在磨机中粉磨至比表面积480±10m2/kg的微粉,得到活性等级为75级的活性复合粉。
对比例1
将钢渣经过细碎机破碎、磁选以及预粉磨的预处理,得到钢渣粉,使钢渣粉的粒径小于60μm,且比表面积分别达到480±10m2/kg,作为单组分活性微粉。
对比例2
将钢渣、矿渣经过细碎机破碎、磁选以及预粉磨的预处理,得到钢渣粉、矿渣粉,使钢渣粉、矿渣粉的粒径小于60μm;将钢渣粉、矿渣粉按照30份、70份的质量份数进行均匀混合,得到混合固体粉料;将混合固体粉料在磨机中粉磨成比表面积为480±10m2/kg的微粉,作为活性等级为95级的活性复合粉的对比组。
对比例3
将钢渣、矿渣经过细碎机破碎、磁选以及预粉磨的预处理,得到钢渣粉、矿渣粉,使钢渣粉、矿渣粉的粒径小于60μm;将钢渣粉、矿渣粉按照50份、50份的质量份数进行均匀混合,得到混合固体粉料;将混合固体粉料在磨机中粉磨成比表面积为480±10m2/kg的微粉,作为活性等级为75级的活性复合粉的对比组。
将上述实施例1~8与对比例1~3均按照GB/T 28293-2012进行活性指数试验,试验得到的活性指数,等级按照国家标准GB/T 28293-2012中的活性指数进行分级,实验结果如表1所示。
表1
由上述表1可以看出,本申请中实施例1~8的活性复合粉的7d和28d活性指数均明显高于采用单组分的对比例1;同时与未添加活性激发剂的实施例1相比,实施例2~4具有更高的7d活性指数和28d活性指数,实施例2~4达到了95级,而实施例1接近95级,说明活性添加剂的加入可以有效提高活性复合粉的活性指数和等级。实施例5-8均达到了75级活性指数甚至85级活性指数。而且,掺加活性激发剂的实施例的活性复合粉的活性指数也均高于未掺活性激发剂的实施例,说明活性激发剂对于活性复合粉的活性提升有良好的促进效果。
进一步,对部分实施例在混凝土材料中进行应用试验。
按照表2所示的混凝土配合比进行C30等级混凝土试验。
表2
混凝土性能测试结果对比如表3所示。
表3
由表3可以看出,在同等条件下,采用本申请中实施例3中的活性复合粉制备的C30混凝土的坍落度与早后期强度高于传统常规C30混凝土,而且使用本发明实施例3中的活性复合粉制备的C30混凝土可以减少水泥用量,水泥用量降低率达8.3%,不仅降低成本,且有利于混凝土的降碳减排。说明本申请的活性复合粉作为掺和料用于混凝土中其表现出良好的使用效果,可作为混凝土掺和料用于水泥混凝土的生产制备中。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明做任何形式上的限制,任何未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种基于钢渣、矿渣的活性复合粉,其特征在于,所述活性复合粉按照质量份数计包括以下组分:
20~50份钢渣粉、40~70份矿渣粉、5~15份钢尾渣粉泥、0~10份矿山尾矿粉泥以及0~0.2份活性激发剂;
其中,所述活性激发剂由2~15份马来酸单酯磺酸三异丙醇胺、0~15份N-十二烷基乙醇胺、5~15份N,N-二甲基异丙醇胺、0~1份丙三醇聚氧丙烯醚、10~20份硫代硫酸钠以及40~70份水组成。
2.根据权利要求1所述的基于钢渣、矿渣的活性复合粉,其特征在于,所述钢渣粉的比表面积为430~600m2/kg,粒径小于60μm;所述钢渣粉的组分包括硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙、七铝酸十二钙、氧化钙以及氧化镁矿物。
3.根据权利要求1所述的基于钢渣、矿渣的活性复合粉,其特征在于,所述矿渣粉的比表面积为430~600m2/kg,粒径小于60μm;所述矿渣粉含有活性氧化铝和/或二氧化硅无定形玻璃体矿物。
4.根据权利要求1所述的基于钢渣、矿渣的活性复合粉,其特征在于,钢尾渣粉泥的比表面积为450~550m2/kg,粒径小于45μm;所述钢尾渣粉泥含有氧化钙、二氧化硅、三氧化二铁、硅酸三钙、硅酸二钙、铁酸钙和水化硅酸钙。
5.根据权利要求1所述的基于钢渣、矿渣的活性复合粉,其特征在于,所述矿山尾矿粉泥的比表面为450~550m2/kg,粒径小于45μm;所述矿山尾矿粉泥含有二氧化硅和三氧化二铁。
6.根据权利要求1所述的基于钢渣、矿渣的活性复合粉,其特征在于,所述活性复合粉的比表面积为450~550m2/kg。
7.根据权利要求1至6任一项所述的基于钢渣、矿渣的活性复合粉,其特征在于,所述活性复合粉的7d活性指数不小于60%。
8.根据权利要求7所述的基于钢渣、矿渣的活性复合粉,其特征在于,所述活性复合粉的28d活性指数不小于75%。
9.一种用于制备权利要求1至8的任一项的基于钢渣、矿渣的活性复合粉的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:
步骤一:将钢渣、矿渣、钢尾渣泥、矿山尾矿泥各自分别经过预处理,得到钢渣粉、矿渣粉、钢尾渣粉泥以及矿山尾矿粉泥;
步骤二:将预处理后制得的20~50份钢渣粉、40~70份矿渣粉、5~15份钢尾渣粉泥以及0~10份矿山尾矿粉泥均匀混合,得到混合固体粉料;
步骤三:将2~15份马来酸单酯磺酸三异丙醇胺、0~15份N-十二烷基乙醇胺、5~15份N,N-二甲基异丙醇胺、0~1份丙三醇聚氧丙烯醚、10~20份硫代硫酸钠、40~70份水制得的混合溶剂作为活性激发剂;
步骤四:取0~0.2份活性激发剂均匀喷洒或喷淋在混合固体粉料上,再转移至磨机中粉磨至比表面积450~550m2/kg,即得到活性复合粉。
10.根据权利要求9所述的基于钢渣、矿渣的活性复合粉的制备方法,其特征在于,步骤一的预处理具体为:
将钢渣、矿渣、钢尾渣泥、矿山尾矿泥各自分别经过细碎机进行破碎处理;将破碎后的颗粒经磁选去除其中的渣铁,将去除渣铁后的粉料进行预粉磨,得到钢渣粉、矿渣粉、钢尾渣粉泥以及矿山尾矿粉泥;其中所述钢渣粉预粉磨至比表面积为430~600m2/kg,粒径小于60μm;所述矿渣粉预粉磨至比表面积为430~600m2/kg,粒径小于60μm;钢尾渣粉泥预粉磨至比表面积为450~550m2/kg,粒径小于45μm;所述矿山尾矿粉泥预粉磨至比表面积为450~550m2/kg,粒径小于45μm。
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